美國(guó)近十年來(lái)最大的山火、印尼傷亡慘重的海嘯、引發(fā)福島核泄漏事故的地震等自然災(zāi)害發(fā)生得越來(lái)越頻繁，我們仿佛離啟示錄中預(yù)言的世界末日越來(lái)越近了。毀滅性的天氣事件已經(jīng)成為了新常態(tài)，自然愈加喜怒無(wú)常，讓世界各國(guó)都付出了沉重的代價(jià)。然而，新一代的建筑師和設(shè)計(jì)師正在創(chuàng)造能夠應(yīng)對(duì)極端環(huán)境和持續(xù)壓力的基礎(chǔ)設(shè)施和建筑。下面，讓我們一起來(lái)了解下生活在一個(gè)日益末日化世界里的創(chuàng)新性方法。

挑戰(zhàn)：干旱

位置：摩洛哥波特蒙茲蓋達(dá)山

霧氣收集器?

在過(guò)去，住在撒哈拉沙漠附近的居民每天要趕著驢、花幾個(gè)小時(shí)取水，但是一種新的霧氣收集系統(tǒng)正在改變這一狀況。自2007年開(kāi)始，德國(guó)非營(yíng)利性機(jī)構(gòu)“水基金會(huì)”就贊助支持霧氣收集器的研發(fā)，德國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)師彼得·特維恩最終在撒哈拉沙漠附近的摩洛哥（該地區(qū)降雨量小，但卻山霧繚繞）開(kāi)發(fā)并建成了第一款標(biāo)準(zhǔn)霧氣收集系統(tǒng)。該系統(tǒng)的形態(tài)像蜘蛛網(wǎng)一樣，網(wǎng)面和框架材料都十分結(jié)實(shí)，可以抵御120千米/小時(shí)的風(fēng)，而且安裝方便，不消耗任何能源，只需要很少的維護(hù)成本。收集到的霧水會(huì)滴入25千米長(zhǎng)的管道，然后直接進(jìn)入70多個(gè)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(chuàng)新的飲用水解決方案將變得越來(lái)越重要。

挑戰(zhàn)：海平面上升

位置：美國(guó)紐約市

靈活防波堤?

史坦頓島南岸位于美國(guó)紐約的港口區(qū)域，非常容易受到海浪的侵蝕。隨著時(shí)間的推移，生長(zhǎng)著牡蠣的礁石逐漸減少，南岸海灘更多地暴露出來(lái)。2012年的桑迪颶風(fēng)是紐約市歷史上最致命的颶風(fēng)之一，此次災(zāi)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(fēng)災(zāi)害發(fā)生后，美國(guó)城市住宅開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)發(fā)起了一項(xiàng)城市改造工程，并為此舉辦了一場(chǎng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽，SCAPE公司的“靈活防波堤”就是獲獎(jiǎng)設(shè)計(jì)之一。該公司計(jì)劃建造一條圍繞海岸的防波堤，這條1.2千米長(zhǎng)的防波堤由碎石和混凝土組成，用于抵御史坦頓島南岸洶涌的海浪，同時(shí)該結(jié)構(gòu)有利于形成天然的礁石和牡蠣養(yǎng)殖場(chǎng)。

挑戰(zhàn)：電力故障

位置：全球

電動(dòng)汽車(chē)為電網(wǎng)供能?

事實(shí)證明，安裝在道路兩側(cè)的太陽(yáng)能電池并不能儲(chǔ)存很多的電能，尤其是在陰天的時(shí)候。由于電動(dòng)汽車(chē)基本上是安裝在輪子上的蓄電池，所以有專(zhuān)家提出，電動(dòng)汽車(chē)可以被用來(lái)給電網(wǎng)供能。當(dāng)車(chē)主白天工作的時(shí)候，他們的車(chē)可以在太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)充電，然后車(chē)主可以將多余的電量賣(mài)給電網(wǎng)，同時(shí)獲得一些金錢(qián)獎(jiǎng)勵(lì)。由于通常夜間的風(fēng)力更大，改造過(guò)的電動(dòng)汽車(chē)也可以將這種能量轉(zhuǎn)換成可儲(chǔ)存的電能，并在第二天使用。聯(lián)網(wǎng)電動(dòng)汽車(chē)的影響是十分深遠(yuǎn)的，美國(guó)加州勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員認(rèn)為，到2020年，加州能源的33%將由可再生能源提供，這可以通過(guò)使用電動(dòng)汽車(chē)作為儲(chǔ)存手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。

挑戰(zhàn)：破爛的建筑

位置：全球

自修復(fù)混凝土?

大氣中高濃度的二氧化碳其實(shí)會(huì)加速混凝土的老化變質(zhì)。當(dāng)二氧化碳滲入一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中時(shí)，它會(huì)與水泥中的水分和氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，使水泥出現(xiàn)裂痕，讓水泥包裹的鋼筋暴露出來(lái)，鋼筋也更易生銹。幸運(yùn)的是科學(xué)家們研究出了自修復(fù)混凝土，它能夠在裂痕產(chǎn)生后，自動(dòng)填補(bǔ)裂痕。自修復(fù)混凝土有許多種類(lèi)。例如，荷蘭代爾夫特工業(yè)大學(xué)的環(huán)境科學(xué)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(chǎn)生石灰石（主要成分為碳酸鈣）的細(xì)菌。正常情況下，細(xì)菌處于休眠狀態(tài)，出現(xiàn)裂縫后，空氣和水分會(huì)使細(xì)菌激活，細(xì)菌會(huì)消耗乳酸鈣，生產(chǎn)石灰石，將裂縫封閉起來(lái)。

挑戰(zhàn)：洪水

位置：丹麥哥本哈根

街道上漏水的石板?

在暴風(fēng)雨期間，由于城市里的地面不能透水，過(guò)多的雨水就會(huì)蓄積起來(lái)，造成洪水的暴發(fā)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，丹麥的一家建筑公司研發(fā)了氣候適應(yīng)路面，這是一種能夠收集和分配雨水的模塊化鋪裝系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)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(huì)將雨水引入與地面平行的凹糟通道中，通道會(huì)將收集到的水運(yùn)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(jīng)對(duì)哥本哈根的部分人行橫道進(jìn)行了翻新，以測(cè)試該鋪裝系統(tǒng)的效果。不過(guò)，試驗(yàn)階段還沒(méi)結(jié)束，多倫多和其他一些城市就已經(jīng)訂購(gòu)了漏雨的地面石板。

挑戰(zhàn)：電力故障

位置：日本東松島市

智能微電網(wǎng)?

2011年，災(zāi)難性的地震和海嘯導(dǎo)致福島核電站熔毀后，附近的東松島市在進(jìn)行災(zāi)后重建工作時(shí)，吸取了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，決定建立一個(gè)本地化、可再生的電力系統(tǒng)。例如，政府將一個(gè)廢棄的公園改造成了太陽(yáng)能生產(chǎn)場(chǎng)，可以為600戶(hù)家庭提供足夠的能源。小鎮(zhèn)還建造了一個(gè)可備用的微電網(wǎng)，它可以為整個(gè)地區(qū)提供數(shù)小時(shí)的電力，或?yàn)獒t(yī)院和社區(qū)建筑提供數(shù)日的電力。目前該市25%的電力已經(jīng)由當(dāng)?shù)毓┙o。

挑戰(zhàn)：地震

位置：日本東京

抗震的摩天大樓?

日本位于地震最活躍的構(gòu)造板塊交界處，每年地震總次數(shù)超過(guò)1500次。與此同時(shí)，日本建筑師開(kāi)創(chuàng)了許多新的技術(shù)來(lái)穩(wěn)定摩天大樓。例如，位于東京的54層建筑——森大廈的內(nèi)部就包含192個(gè)充油的液壓避震器，避震器內(nèi)部的傳感器可以檢測(cè)到微小的振動(dòng)，并產(chǎn)生相反方向的阻尼力。（當(dāng)我們以一固定的速度壓縮或拉伸避震器時(shí)，其所產(chǎn)生的阻力就稱(chēng)為阻尼力。）目前，日本建筑師和工程師們還在持續(xù)推動(dòng)著抗震技術(shù)的發(fā)展，他們可以利用任何東西制造工程避震器，從隔震軸承到高強(qiáng)度碳纖維。

挑戰(zhàn)：龍卷風(fēng)

位置：美國(guó)密蘇里州 喬普林

抵抗風(fēng)暴的住宅?

2011年，一場(chǎng)5級(jí)的多漩渦龍卷風(fēng)橫掃了美國(guó)密蘇里州的喬普林，造成161人死亡，這是美國(guó)歷史上最致命的龍卷風(fēng)之一。隨著城市的重建，加拿大多倫多的Q4建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)了一套概念住宅，它能夠最大程度地保障房主的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

挑戰(zhàn)：山火

位置：筑波

檢驗(yàn)材料的“火龍”?

實(shí)際上，檢測(cè)材料的耐燃性是一件非常困難的事，因?yàn)樵诓粺龤?shí)驗(yàn)室的情況下，科學(xué)家很難制造出模擬真實(shí)森林大火強(qiáng)度的火焰。不過(guò)，最近美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)出了“火龍”（正式名為火焰生產(chǎn)器）。它是一個(gè)直徑為300毫米、高1.5米的管狀裝置，里面填充了木屑，兩個(gè)丙烷燃燒器可以將木屑點(diǎn)燃。將“火龍”與位于日本筑波的火災(zāi)研究風(fēng)洞結(jié)合使用，測(cè)試人員可以制造移動(dòng)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(zāi)情況，比如：沖向城市地區(qū)的野火?！盎瘕垺笨梢杂糜谀腿嘉蓓?shù)母倪M(jìn)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試防止余燼進(jìn)入建筑通風(fēng)口的網(wǎng)格尺寸。

可移動(dòng)的地基?

位于高處的房子能夠避開(kāi)洪水的侵襲，因此，荷蘭建筑師科恩·歐道斯在荷蘭、迪拜和中國(guó)設(shè)計(jì)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(tǒng)之上，舉升系統(tǒng)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(shí)的大風(fēng)中也能保持穩(wěn)定。

防水的基礎(chǔ)設(shè)施?

英國(guó)巴卡建筑事務(wù)所在泰晤士河的一個(gè)小島上建造了一座水陸兩用的住宅，它有一個(gè)能夠起到洪水預(yù)警作用的露臺(tái)花園。整個(gè)房屋像船塢一樣漂浮在河面上，當(dāng)洪水來(lái)襲的時(shí)候，水壓可以讓房子輕輕浮起。此時(shí)，房屋內(nèi)所有的設(shè)備會(huì)通過(guò)“大象線(xiàn)纜”與外界保持連接，“大象線(xiàn)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(guó)摩弗西斯建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)的浮屋擁有自供水和自供暖系統(tǒng)。它特殊的傾斜屋頂可以將雨水收集起來(lái)，排入蓄水池，雨水經(jīng)過(guò)蓄水池中的過(guò)濾系統(tǒng)便可以飲用了;地源熱泵系統(tǒng)通過(guò)循環(huán)的空氣與地層淺表的熱量交換，來(lái)加熱或冷卻室內(nèi)。

挑戰(zhàn)：干旱

位置：美國(guó)德州圣安東尼奧

存儲(chǔ)水的灌溉系統(tǒng)?

在氣候變化越來(lái)越嚴(yán)峻的今天，傳統(tǒng)的灌溉系統(tǒng)有了新的用途。艾西奇亞斯灌溉系統(tǒng)來(lái)源于西班牙，后來(lái)隨著西班牙移民傳入美洲，它是一個(gè)人造的運(yùn)河網(wǎng)絡(luò)，就像分支繁多的河流一樣，有些分支會(huì)將多余的水引入地下，儲(chǔ)存數(shù)月之久。由于全球變暖，水庫(kù)面臨著蒸發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。2015年，美國(guó)農(nóng)業(yè)部開(kāi)始資助建造艾西奇亞斯灌溉系統(tǒng)，來(lái)作為水庫(kù)的替代方案。

挑戰(zhàn)：洪水

位置：全球

漂浮的房屋?

日益頻繁的颶風(fēng)、海嘯等自然災(zāi)害，使許許多多的家庭流離失所。意識(shí)到了這一問(wèn)題，建筑師們開(kāi)始在全球范圍內(nèi)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征。

挑戰(zhàn)：洪水

位置：全球

紅樹(shù)林大壩?

除了城市以外，低洼的農(nóng)場(chǎng)也非常容易受到洪水的影響。紅樹(shù)林是一種很好的天然防御機(jī)制，可以抵御不斷上升的水位。紅樹(shù)林的根系可以在保持土壤、減少侵蝕的同時(shí)，保持空氣流通，增加排水。但在許多地方，紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)早已遭到破壞。匈牙利設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)構(gòu)想出了一個(gè)模塊化的網(wǎng)狀混凝土邊框結(jié)構(gòu)，作為紅樹(shù)林樹(shù)苗的生長(zhǎng)基地，該人造地基會(huì)一直支撐樹(shù)木，直到它們形成天然的大壩。