末日化世界中的新型建築

美國近十年來最大的山火、印尼傷亡慘重的海嘯、引發福島核泄漏事故的地震等自然災害發生得越來越頻繁，我們彷彿離啟示錄中預言的世界末日越來越近了。毀滅性的天氣事件已經成為了新常態，自然愈加喜怒無常，讓世界各國都付出了沉重的代價。然而，新一代的建築師和設計師正在創造能夠應對極端環境和持續壓力的基礎設施和建築。下面，讓我們一起來了解下生活在一個日益末日化世界裡的創新性方法。

挑戰：乾旱 位置：摩洛哥波特蒙茲蓋達山

在過去，住在撒哈拉沙漠附近的居民每天要趕著驢、花幾個小時取水，但是一種新的霧氣收集系統正在改變這一狀況。自2007年開始，德國非營利性機構「水基金會」就贊助支持霧氣收集器的研發，德國工業設計師彼得·特維恩最終在撒哈拉沙漠附近的摩洛哥（該地區降雨量小，但卻山霧繚繞）開發並建成了第一款標準霧氣收集系統。該系統的形態像蜘蛛網一樣，網面和框架材料都十分結實，可以抵禦120千米/小時的風，而且安裝方便，不消耗任何能源，只需要很少的維護成本。收集到的霧水會滴入25千米長的管道，然後直接進入70多個家庭的水龍頭。隨著氣候變化，全球降雨模式也在改變，這種創新的飲用水解決方案將變得越來越重要。

挑戰：海平面上升 位置：美國紐約市靈活防波堤

史坦頓島南岸位於美國紐約的港口區域，非常容易受到海浪的侵蝕。隨著時間的推移，生長著牡蠣的礁石逐漸減少，南岸海灘更多地暴露出來。2012年的桑迪颶風是紐約市歷史上最致命的颶風之一，此次災難共有43名遇難者，其中有一半以上是在史坦頓島遇害的。桑迪颶風災害發生後，美國城市住宅開發機構發起了一項城市改造工程，並為此舉辦了一場設計競賽，SCAPE公司的「靈活防波堤」就是獲獎設計之一。該公司計劃建造一條圍繞海岸的防波堤，這條1.2千米長的防波堤由碎石和混凝土組成，用於抵禦史坦頓島南岸洶湧的海浪，同時該結構有利於形成天然的礁石和牡蠣養殖場。

挑戰：電力故障 位置：全球電動汽車為電網供能

事實證明，安裝在道路兩側的太陽能電池並不能儲存很多的電能，尤其是在陰天的時候。由於電動汽車基本上是安裝在輪子上的蓄電池，所以有專家提出，電動汽車可以被用來給電網供能。當車主白天工作的時候，他們的車可以在太陽能發電場充電，然後車主可以將多餘的電量賣給電網，同時獲得一些金錢獎勵。由於通常夜間的風力更大，改造過的電動汽車也可以將這種能量轉換成可儲存的電能，並在第二天使用。聯網電動汽車的影響是十分深遠的，美國加州勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員認為，到2020年，加州能源的33%將由可再生能源提供，這可以通過使用電動汽車作為儲存手段來實現。

挑戰：破爛的建築 位置：全球自修復混凝土

大氣中高濃度的二氧化碳其實會加速混凝土的老化變質。當二氧化碳滲入一個建築結構中時，它會與水泥中的水分和氫氧化鈣發生反應，使水泥出現裂痕，讓水泥包裹的鋼筋暴露出來，鋼筋也更易生鏽。幸運的是科學家們研究出了自修復混凝土，它能夠在裂痕產生後，自動填補裂痕。自修復混凝土有許多種類。例如，荷蘭代爾夫特工業大學的環境科學家亨克·約恩克在混凝土中嵌入了氮、磷、乳酸鈣和一種能夠產生石灰石（主要成分為碳酸鈣）的細菌。正常情況下，細菌處於休眠狀態，出現裂縫後，空氣和水分會使細菌激活，細菌會消耗乳酸鈣，生產石灰石，將裂縫封閉起來。

挑戰：洪水 位置：丹麥哥本哈根 街道上漏水的石板

在暴風雨期間，由於城市裡的地面不能透水，過多的雨水就會蓄積起來，造成洪水的暴發。為了解決這個問題，丹麥的一家建築公司研發了氣候適應路面，這是一種能夠收集和分配雨水的模塊化鋪裝系統。在這個系統中，路面上鋪的石板與普通石板差不多，只是表面有許多小的圓孔，這些圓孔會將雨水引入與地面平行的凹糟通道中，通道會將收集到的水運送到附近透水的土地上，比如：灌溉公園的草坪。2018年，該公司已經對哥本哈根的部分人行橫道進行了翻新，以測試該鋪裝系統的效果。不過，試驗階段還沒結束，多倫多和其他一些城市就已經訂購了漏雨的地面石板。

挑戰：電力故障 位置：日本東松島市智能微電網

2011年，災難性的地震和海嘯導致福島核電站熔毀後，附近的東松島市在進行災後重建工作時，吸取了經驗教訓，決定建立一個本地化、可再生的電力系統。例如，政府將一個廢棄的公園改造成了太陽能生產場，可以為600戶家庭提供足夠的能源。小鎮還建造了一個可備用的微電網，它可以為整個地區提供數小時的電力，或為醫院和社區建築提供數日的電力。目前該市25%的電力已經由當地供給。

挑戰：地震 位置：日本東京抗震的摩天大樓

日本位於地震最活躍的構造板塊交界處，每年地震總次數超過1500次。與此同時，日本建築師開創了許多新的技術來穩定摩天大樓。例如，位於東京的54層建築——森大廈的內部就包含192個充油的液壓避震器，避震器內部的感測器可以檢測到微小的振動，併產生相反方向的阻尼力。（當我們以一固定的速度壓縮或拉伸避震器時，其所產生的阻力就稱為阻尼力。）目前，日本建築師和工程師們還在持續推動著抗震技術的發展，他們可以利用任何東西製造工程避震器，從隔震軸承到高強度碳纖維。

挑戰：龍捲風 位置：美國密蘇里州* 喬普林抵抗風暴的住宅

2011年，一場5級的多漩渦龍捲風橫掃了美國密蘇里州的喬普林，造成161人死亡，這是美國歷史上最致命的龍捲風之一。隨著城市的重建，加拿大多倫多的Q4建築事務所設計了一套概念住宅，它能夠最大程度地保障房主的人身和財產安全。

挑戰：山火 位置：筑波檢驗材料的「火龍」

實際上，檢測材料的耐燃性是一件非常困難的事，因為在不燒毀實驗室的情況下，科學家很難製造出模擬真實森林大火強度的火焰。不過，最近美國國家標準與技術研究所開發出了「火龍」（正式名為火焰生產器）。它是一個直徑為300毫米、高1.5米的管狀裝置，裡面填充了木屑，兩個丙烷燃燒器可以將木屑點燃。將「火龍」與位於日本筑波的火災研究風洞結合使用，測試人員可以製造移動速度為每秒10米的火堆，這使研究人員能夠模擬自然條件下的火災情況，比如：沖向城市地區的野火。「火龍」可以用於耐燃屋頂的改進實驗和測試防止餘燼進入建築通風口的網格尺寸。

挑戰：洪水 位置：全球漂浮的房屋

日益頻繁的颶風、海嘯等自然災害，使許許多多的家庭流離失所。意識到了這一問題，建築師們開始在全球範圍內建造漂浮的房屋和水陸兩用的房屋，上面是其中一些房屋的特徵。

可移動的地基

位於高處的房子能夠避開洪水的侵襲，因此，荷蘭建築師科恩·歐道斯在荷蘭、迪拜和中國設計了漂浮住宅，這些住宅可以上升，以躲避洪水。其中一些房屋建立在液壓舉升系統之上，舉升系統可以將房屋升高到12米以上，而且高處的房屋即使在250千米/小時的大風中也能保持穩定。

防水的基礎設施

英國巴卡建築事務所在泰晤士河的一個小島上建造了一座水陸兩用的住宅，它有一個能夠起到洪水預警作用的露台花園。整個房屋像船塢一樣漂浮在河面上，當洪水來襲的時候，水壓可以讓房子輕輕浮起。此時，房屋內所有的設備會通過「大象線纜」與外界保持連接，「大象線纜」是可以輸送電力、水和污水的靈活管道。

自給自足的浮屋

由美國摩弗西斯建築事務所設計的浮屋擁有自供水和自供暖系統。它特殊的傾斜屋頂可以將雨水收集起來，排入蓄水池，雨水經過蓄水池中的過濾系統便可以飲用了；地源熱泵系統通過循環的空氣與地層淺表的熱量交換，來加熱或冷卻室內。

挑戰：乾旱 位置：美國德州聖安東尼奧存儲水的灌溉系統

在氣候變化越來越嚴峻的今天，傳統的灌溉系統有了新的用途。艾西奇亞斯灌溉系統來源於西班牙，後來隨著西班牙移民傳入美洲，它是一個人造的運河網路，就像分支繁多的河流一樣，有些分支會將多餘的水引入地下，儲存數月之久。由於全球變暖，水庫面臨著蒸發的風險。2015年，美國農業部開始資助建造艾西奇亞斯灌溉系統，來作為水庫的替代方案。

挑戰：洪水 位置：全球紅樹林大壩

除了城市以外，低洼的農場也非常容易受到洪水的影響。紅樹林是一種很好的天然防禦機制，可以抵禦不斷上升的水位。紅樹林的根系可以在保持土壤、減少侵蝕的同時，保持空氣流通，增加排水。但在許多地方，紅樹林生態系統早已遭到破壞。匈牙利設計團隊構想出了一個模塊化的網狀混凝土邊框結構，作為紅樹林樹苗的生長基地，該人造地基會一直支撐樹木，直到它們形成天然的大壩。

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