钟韵瑶/ 编辑
曾有专家提出,19 世纪是桥的世纪,20 世纪是高层建筑的世纪,而21 世纪将是人类开发利用地下空间的世纪。城市空间的立体化利用不仅仅是对城市上部空间而言,实践证明,地下空间在改善城市环境、扩大城市容量方面有着独特的优势和潜力。
然而,同许多新事物一样,地下空间的利用得到迅速发展的同时,地下空间所发生的各类灾害和事故也明显增多,这些问题越来越引起社会的重视。
对话——
韩新:同济大学上海防灾救灾研究所主任
势头迅猛的地下空间发展
记者:远古时期,人类祖先用作居所的洞穴可谓是最早的地下空间。到了战争年代,用来作战、储备的地下通道屡见不鲜。而今,开发地下空间,立体发展城市,已经成为一种必然途径。
韩新:对于地下空间,世界发达国家早已将其作为新型国土资源,并将开发地下空间列入城市发展主题之一。1983年联合国经社理事会通过了利用地下空间的决议,决定把地下空间的利用纳入该组织下属的自然资源委员会的工作计划之中。1991 年在东京召开的城市地下空间利用国际学术会议上通过了《东京宣言》,提出大力开发地下空间。
我国城市地下空间利用是在20 世纪末开始起步的,以人防工程建设为主体,其中一部分工程实现了平战结合,在平时发挥了一定的城市功能。20 世纪90 年代,随着国民经济的发展和城市化进程的加快,城市空间容量不足的矛盾日益加剧,于是一些有经济实力的大城市开始了以城市交通改造为主的城市再开发,地下空间开发和利用进入一个适度发展的阶段。
记者:地下空间迅猛发展的势头,使得城市地下空间越来越多,形式也呈现多样化,我们现在所说的“地下空间”有哪几种?
韩新:如今的城市地下空间被广泛和普遍地使用来满足城市功能需求,缓解城市扩张用地的限制和人口居住压力。从概念上说,城市地下空间是现代工业社会城市各种地下建筑的总称,主要包括单纯地下建筑,地面建筑中附建的地下室以及地铁、隧道等交通要道。
依据现实情况,我国现阶段特大城市和大城市地下空间开发与利用主要包括:地下轨道交通、隧道、地下停车设施等地下交通设施;地下商业、文化、娱乐等公共设施;地下工业、仓储、市政基础设施和地下管线综合管廊。记者:有专家表示,当城市人均GDP 超过3000 美元,城市就具备了大规模开发利用地下空间资源的经济基础。上海的人均GDP 已经超过1.5 万美元,目前上海的地下空间建设处于什么阶段?
韩新:上海对地下空间的利用在全国起步较早,20 世纪60 年代即以开展地铁研究,较大规模地开发利用始于同时期的人防工程建设。上世纪90 年代以来,随着中心城大规模的旧城改造和新区建设,特别是地铁建设的大力推进,上海的地下空间开发已形成了一定的规模,类型也逐渐多样化。目前,上海已建成1000 多万平方米的地下建(构)筑物。根据相关规划,到2020 年,上海将实现对城市地下空间全面、充分、高效的利用,形成城市地上、地下空间功能协调一体、开发机制健全完善、运行管理规范有序的良好局面。
地下空间是否完美无缺
记者:不难发现,世界各国对城市地下空间开发利用的热衷,说明地下空间好处多多。
韩新:综合来说,地下空间对扩充城市容量有积极作用。首先是缓解地面交通压力。像北京、上海、广州等一些大中城市,如果没有众多的地铁、隧道等地下空间的开发和利用,其地面交通的拥挤就更加无法想象。其次,将一些库房、商店或文体建筑建在地下则可节约大量土地,而且冬暖夏凉,减轻天气变化的干扰。再有,“上天入地”的城市建筑结构更加合理,还能美化城市。
记者:无论是远古时期的洞穴,还是战争时期的防空洞,都具备了一定功能的防护特性。如今的综合化地下空间在防灾方面又如何呢?
韩新:“9•11”事件中,超高层建筑成为受摧毁性攻击的目标,在世贸大厦受袭时地下室掩护了上万人,说明地下设施不仅能在战争期间起到防空袭的作用,在平时同样有庇护生灵和救护的作用。
从地下空间的防灾特性来看,地下空间可以起到三方面作用:一是弥补地面防灾空间的不足;二是对地面上难以抵御的外部灾害如战争空袭、地震、风暴、火灾等有较强的防御能力;三是当地面上受到严重破坏后能保存部分城市功能。记者:尽管地下空间有较明显的优点,但事物总有两面性,地下空间是否完美无缺呢?
韩新:不可否认,在地下空间利用上存在着一些缺点,部分缺点对地下空间灾害的防治有很大的影响。某些灾害或事故,在地面以上,可能不会引起多大的问题,但当这些灾害或事故出现在地下时,可能会造成很大的麻烦,因为地下空间受到一定的限制。从最简单的疏散来说,地下空间仅有为数不多的出入口,当灾害或事故发生时,会出现人流和车辆堵塞出入通道的情况,消防车、救护车等也会受到很多救援到位上的困难,一些消防设备难以进入地下空间灾害现场。
火灾是最不容忽视的地下空间灾害
记者:根据日本对城市地下空间的研究,在地下空间发生的事故中,火灾案例约占了1/3,成为最不容忽视的地下空间灾害。这个数据是否具有普遍性?
韩新:根据我国1997 年到1999 年的火灾统计,每年地下建筑火灾发生次数约为高层建筑的3-4 倍,火灾中死亡人数约为高层建筑的5-6 倍,造成的直接经济损失约为高层建筑的1-3 倍。另外,地下空间火灾还可能诱发停电、通信不良等次生灾害。数据看来,火灾确实是地下空间最不容忽视的灾害。
记者:从数据可见,火灾在地下空间中所造成的危害远远超过地面同类事件。
韩新:地下空间火灾危害性之所以大,应该从灾害特点和救灾两方面来说。
地上建筑发生火灾时,一旦室内温度达到280℃左右时,窗玻璃就会破裂,热烟气便可从窗户排入大气。当然,在某些情况下,新鲜空气的流入可以助燃,不过新鲜空气的冷却作用通常是主要的。地下空间构筑物的外部由岩石、土壤包围,没有门窗之类的通风口,与地上建筑相比,这种通风口的面积要小得多,由此造成地下空间火灾具有安全疏散困难,发烟量大,温度升高快,且容易形成高温,较易出现轰燃现象,出现时间较早。
从救灾角度来说,地上建筑失火时,人们可以从不同角度观察火灾状况,从而选择多种灭火路线,但地下建筑火灾没有这种便利条件,消防人员无法直接观察到火灾的具体位置与情况,这对组织灭火造成很多困难。而且消防人员只能通过地下空间设定的出入口进入,加上照明条件差,不易迅速接近起火位置。再加上地下空间内气体交换不良,使用的灭火剂应比灭地面火灾少,且不能使用毒性较大的灭火剂,这就致使火灾不易被迅速扑灭。
防范地下空间火灾从何做起
记者:地下空间火灾与地面火灾有诸多不同之处,那地面火灾的防范措施是否适用于地下空间火灾呢?
韩新:地下空间防灾工作既具有地面防灾减灾工作的某些共性,又有它的独特之处。火灾防范也要实施防止着火、防止扩大蔓延,避免诱导,及时扑灭及管理上的各项防范对策。但是由于地下空间特性的影响,其火灾性状及烟的流动会与地上火灾不同。场地的局限性,换气、控制烟、情报传送的困难性等问题,又制约着各种防灾对策的实施。
记者:地下空间火灾防范应注意哪些要素?
韩新:地下空间火灾防范必须从地下空间特点考虑。地下空间的最大特点是封闭性,在封闭的环境中,无论是被困者的心理,还是环境的复杂性,对救灾都是不利的。另一个特点是处于地面以下,这就使得疏散和避难都要有一个垂直上行的过程,比下行要消耗体力,从而影响疏散速度。同时,自下而上的疏散路线,与内部的烟和热气流自然流动的方向一致,对疏散速度提出了要求。对于附建于地面建筑的地下室来说,除以上两大特点外,还有一个特殊情况,即与地面建筑上下相连,在空间上相通,一旦地下发生灾害,对上部建筑物构成很大威胁。在日本对内部灾害事例的调查中,就有相当一部分灾害是起源于地下室,最后酿成整个建筑物受灾的情况。
记者:地下空间已然是我们生活中的一部分,当我们处于地下空间中时,或是在地下空间中遭遇灾害时,该如何进行自我保护呢?
韩新:目前我们根据地下空间的特性和现状,从安全上考虑的基本防火对策主要包括以下几方面:确定灾害危险管理体制和设施的维护管理;为确保灾时通报信息的准确性,建立能够承受灾害的通报系统;考虑部分救援设备到达迟缓,时刻保持可用设备处于应急状态;确保地下空间的避难通道畅通可用。对于个人来说,当我们进入地下空间时,要注意观察其设施和结构布局,记住疏散通道和安全出口的位置。
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董晓白/ 编辑
纵观我国近年来发生的火灾事故,出现消防员死伤的“二次灾难”现象并不在少数。天津爆炸事件夺去了上百条生命,其中包括九十九名消防员,虽然灭火救援是消防员的神圣职责,但生命岂可随便牺牲,在科技发达的今天,怎样才能保障消防人员的生命安全?消防机器人的出现为解决这一难题提供了参考。
虽然从目前来看,消防机器人技术还不够成熟,还无法完全取代消防员,但它们可以在一定程度上替代消防员的工作。在一些环境恶劣、扑救困难的火灾现场,用消防机器人进行灭火救援或许是一个不错的选择。
Chapter1 灭火篇:
德国OLE 球潮虫消防机器人
OLE球潮虫消防机器人是德国研发的一款消防机器人,它的外形像是一只球潮虫,这种虫能把自己身体卷成球状。这款消防机器人能够以时速20 - 30 公里的速度在森林里行走,并具备红外线及生物传感器以侦测火灾的发生,2700 平方英里的林地只要大约30 个OLE,就可以防患于未然。遇到危险时,OLE 会像真的球潮虫一样卷成球状,靠着背上的防火壳保护,即使在1300 摄氏度的高温下也不会熔化。
德国路虎60 雪炮机器人
这款机器人由德国施密茨公司研发,重达2.3 吨,由轨道运载车、一辆大功率履带车和一门高压雪炮组成,行驶速度最高可为每小时6 公里,在使用轨道运载车时最高行驶速度可达每小时40 公里,炮筒升起或下降时间为4 秒,
喷出的水柱最远达60 米,可远程控制,到更接近火源的地方灭火。事实上除了喷水灭火,那个大炮筒更大的作用是吹风排烟,它的功率高达35 千瓦,装上扇叶,每小时风量可到9 万立方米,风速可达每小时165 公里,是吹散浓烟、开阔救援视野的一把好手。目前,北京、厦门、武汉、成都等不少大城市均配备了这款消防机器人,主要用于隧道火灾、石油化工、地下建筑及其他火灾事故现场。
挪威蟒蛇消防机器人
挪威研发的蟒蛇消防机器人,可以进入消防队员无法到达的那些区域进行灭火。该机器人全身共安装有20 个靠水驱动的液压传动装置,并通过这些装置进行能量供给。由于每一个传动装置的开关都由计算机进行精确控制,使得机器人能够像蛇一样灵活地移动。机器人在工作时,一头接着控制器,另外一头则与标准的消防水带相接,由控制器发出指令,控制传动装置到达有明火的地方进行灭火。机器人上方还装备有摄像头及感温装置,并可以通过设备把数据传输到控制室,随时掌控火场前沿的第一手资料。
美
国SAFFIR 船舶自动灭火机器人
美国海军近日研发了一款灭火机器人,全称SAFFIR 船舶自动灭火机器人。该机器人外形接近人类,依靠双足站立行走,装有红外、激光、测距等多种传感器,能够自己跨越障碍物,在滚滚浓烟中也能辨明方向,行动自如。经过专门设计,它还能达到指定位置自行操作水管灭火等,不过目前原型阶段还要依靠研究人员从控制台发出行动指令,还没法自动执行灭火任务。由于这是美国海军为自家的舰船消防安全设计的,所以叫船舶消防机器人,相信将来经过改进也可以运用到其他领域。
俄罗斯机器人消防员
日前,俄罗斯研发的机器人消防员作为特别消防队成员,开始在外贝加尔边疆区首次执勤。这款机器人消防员可用于参与大型火灾的灭火、在无法呼吸的环境下进行侦察、作为空中机动组成员处理紧急情况等。通过显示屏,操作员可以遥控机器人消防员在200 米以内范围内的所有移动情况,控制其用水、干粉或泡沫向火焰喷射。机器人消防员的主要用途是在那些由于浓烟和高温导致人员无法进入的地方进行侦察和灭火。由于体形不大并具有耐火外壳, 机器人消防员能轻松抵达那些经验丰富的消防员都无法抵达的地方。除侦察以外, 机器人消防员还能作为独立的消防喷头工作。它可以“转动脑袋”喷射水柱,也可以喷射水雾,并能迅速变换位置,从而加大喷射距离。新型机器人将成为赤塔特别消防队不可替代的得力助手。
Chapter2 救援篇:
瑞典Brokk50 破拆机器人
Brokk50 破拆机器人采用了黄黑色涂装,外形酷似“变形金刚”里的“大黄蜂”,它踩着两条1 米多长的履带,上身有一个1 米多高,呈直角形的机械臂,乍一看有点像一台挖土机。这款破拆机器人重500 公斤,造价200 余万元,由臂系统、旋转功能系统、驱动系统、支脚、作业工具和控制台六个部分组成,主要承担在机器翻倒、支撑物不安全或非常热等不安全环境下的破拆、挖掘、开槽、搬运工作。Brokk 机器的模块化生产使它可以在多种不同环境下完成多种不同工作,其工作臂前端可更根据不同作业需求装配不同的工具,如液压冲击器、液压剪等。Brokk50 最大的作用就是能大大缩短救援时间,拿建筑物常用的9 毫米钢筋来说,经验丰富的消防官兵使用液压剪,一般要用1 分钟才能剪断,但Brokk50 从启动液压、伸开钳子到剪断钢筋,只用不到20 秒,节省了三分之二的救援时间。此外,Brokk50 可以举起6000 公斤的物品,臂力能抵过100 名消防战士。在危急时刻,Brokk50 能给被困人员带来更多希望。
日本Robocue 救援机器人
日本消防厅研发的Robocue 救援机器人,有两只螃蟹钳一样的机械臂,可以进入人类救援队不能到达的事故现场,比如火势凶猛或浓烟弥漫的房子里,搜救被困人员。Robocue 由操作员远程控制,它还配备超声波传感器和红外摄像机,能在视觉不畅的灾害现场速度找到被困人员,然后用两只机械臂将伤者轻柔地装载到一张床板上,转移到安全地带。
日本蛇形搜救机器人
来自日本的蛇形机器人虽然没法像救援机器人那样搬运伤员,但胜在体型。由于外形和蛇一样纤细,它可以轻松深入到废墟之中,搜寻幸存者。这种蛇形机器人全长8 米,依靠有动力装置的尼龙绳驱动,速度不快,却能深入各个角落,利用头部摄像机传回影像,以便救援人员了解废墟下的情形。在美国佛罗里达一次停车场坍塌事故中,这种蛇形搜救机器人曾经大显身手,帮助救援完成营救工作。
美国Bear 救援机器人
Bear 救援机器人实际上是美国Vecna Robotics 公司所研发的战场救援机器人,战场能用,常规的火灾、爆炸、地震等灾害救援自然也不在话下。机器人有两种行进模式,平顺路上用轮子,崎岖路上会“屈膝”降低重心,并换成履带,最大限度减小颠簸。它可以抱起227 公斤的重量,而且由于运用了动态平衡技术,能保持上身直立的负重姿态1 个小时不变,避免因剧烈颠簸给伤员造成二次伤害。Bear 救援机器人头部是一只呆萌的白色卡通熊,这样设计是为了增加亲和力,让伤员放松心态、缓解焦虑感。
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董晓白/ 编辑
荷兰,本称尼德兰王国,位于欧洲西偏北部,是著名的亚欧大陆桥的欧洲始发点,也是欧洲大陆重要的陆海空交通枢纽,被誉为“欧洲门户”。近年来,中荷经贸合作蓬勃发展,2013 年,荷兰成为中国在欧盟的第二大贸易伙伴和欧盟第三大对华直接投资国。2014 年,中国国家主席习近平在荷兰《新鹿特丹商业报》发表署名文章说:“荷兰是中国在欧洲重要的合作伙伴。中荷合作领域广、规模大,是中欧合作的缩影和典范。”
在注重经贸发展的同时,荷兰也是国际可持续活动重要的参与者,荷兰自1990 年起,无论是政府机构还是非政府组织,无论是企业还是个人,都开始积极参与环境的可持续发展、特别是建筑的可持续发展活动,其中最负盛名的就是雨果低地市的“太阳城”了,该城的住房设计、太阳能应用及水体自净循环系统都是国际可持续发展住宅区的典范。同样地,这样的环保理念也被融进了荷兰的消防站中,绿色、节能、高效的设计让这些消防站别具一格,无不令人眼前一亮。

闪耀坚固的钻石——霍顿消防站
设计师Jeanne Dekkers 为霍顿消防队在De Kruisboog 区设计了一个透明的建筑,作为霍滕消防分队的驻扎地。这栋小建筑的设计灵感来源于大自然,应用了建造温室时使用的原生态木头和透明材料,这些环保材料在这里被以一种现代的风格和细致入微的设计加以诠释,成为一座具备独特功能的建筑。
从外侧看,建筑的外观呈现出黑色和银色,只要路过消防站,透过透明的玻璃就能观察到消防队员的日常活动。银色半透明的车库里,排列整齐的消防车正在时刻待命。该建筑的灯光设计也极具匠心,与自然采光融为一体,配合着周围的一片绿荫,整栋建筑看上去就像是一个养着花朵的温室,而不是一个消防站。在这个充分运用自然材料的新概念消防站里,木板的拼贴效果更增加了建筑的立体感,整栋建筑就像一枚钻石,既闪耀,又坚固。
可持续发展的巅峰之作——阿科尔马尔消防站
~阿科尔马尔消防站是设计公司与阿科尔马尔市政当局共同携手打造的。从外观上看,整栋建筑的外墙由蓝色、褐色及灰色的板材构成,细长型的构造、倾斜的停车坪和边上的河流组合在一起,看似就像是一艘正在航行的船只。
这座消防站可以说是可持续发展的巅峰之作,在选材方面,除了要考虑节能循环的理念,还要考虑到材料的尺寸和细节,在保证建筑风格的同时,所使用的材料在建筑的寿命终结后,均可以回收再利用。
消防站的建筑结构十分复杂,建筑物前后都可以清晰地看到倾斜的停车场入口坡道,屋顶的停车坪相当于一块大型的太阳能收集板,平台上还建有输水管道,通过这些板和管道,就可以将太阳加热过的热水输送到地下,同时将冷水输送到屋顶,使室内冬暖夏凉。和使用中央空调相比,利用太阳能和地下热能存储系统来维持舒适的温度可以减少一大半的能耗,这个系统是这座消防站的最大亮点。
值得一提的是,为了让消防员更及时地出警,消防队员的房间分布在站点里最接近楼道的地方,整个消防站的地基从附近的消防理事会一直延伸到火车道旁,这样的设计使得消防员可以在尽可能短的时间内到达市中心。

丛林中的岩石——杜廷赫姆消防站
杜廷赫姆消防站位于杜廷赫姆市的一条主要大道沿线上,水平的建筑周围树木林立,轮廓清晰:首层是有遮蔽的消防车停放区、工作室和洗车处,一层为卧室,上层为办公室、工作餐厅、健身房和起居区。
壮丽的楼梯是室内空间的一大设计亮点,它们连接了所有的楼层和功能单元。楼梯旁边是轻质的木墙。办公层的设计完全遵循消防员的工作方式,办公空间开放、家具摆放灵活。这个24 小时运营的站点融合了工作、生活和睡眠设施等功能单元,为消防人员提供了引人注目的工作和生活环境。
在上层的屋顶花园中,天井和露台赋予了建筑雕塑式的表达方式,创造了特色鲜明的户外空间。
高透明度的设计使充足的光线可以照射到建筑内部,风景不同的空间规划使结构清晰透明,大面积的窗户提供了观赏周围绿色景观的全景视野,游客们可以一览消防站的动态环境。坚固的砖混建筑被设计成绿色环境中的别墅,玻璃、砖石、木材、压花混凝土和天然纹路等不同材料的选择创造了连贯性,打造了独特的建筑风格,使整栋建筑完全融入了周边环境中,远看就好像是丛林中的一块岩石,坚固、自然,正是因为这样原生态的设计,杜廷赫姆消防站获得了A+ 能源认证。