今年是人本大地震10周年的日子,这十年来很多日本人饱受刻骨铭心的伤痛,但是有些人在面对伤痛之余,他们开始思考如何在今后以各种方式来挽救更多的性命。有人开始研发新的技术,甚至可以在洪水当中漂浮的房子。
每至夏季,洪涝灾害总是成为舆论关注的焦点。去年7月,日本熊本县出现强降雨并由此引发洪涝灾害,县内部分地区出现50年一遇暴雨,多处发生决堤和泛滥。
而这次灾情惨重的五大原因,除了台风侵袭、地质原因等,日本的房屋常使用木质材料,无法承受水流或泥石流冲击的压力,也是重大原因之一。
在日本,台风可以说是最常见、危害最大的自然灾害。大风不可怕,可怕的是大雨带来的“水灾”。
根据日本国土地理院的定义:水灾是指由大雨引发的灾害的总称。常见的有:河流泛滥引起的洪水,由积水无法及时排出引起的农田、住宅浸水,还有因降水引起的泥石流和滑坡等。
伴随着全球气候变暖,超强暴雨将变得愈发频繁。那么,台风、暴雨引发灾害的风险自然也在不断升高。那么,该如何从建筑入手,将水灾隐患降至最小呢?
日本本土的土木工程建筑公司“一条工务店(ICHIJO)”提出了新的解决方案:设计团队研究出一种房屋,在水位超过一定水平时,就能够像拴在岸边的“船”一样漂浮在水面上。
ICHIJO于2019年10月开始,就不断进行大规模实验。在实验室条件下建造了ICHIJO防洪房屋和标准规格的常规房屋,并模拟了1,000吨水的真实大雨和洪水情境。标准规格的常规房屋的实验中,大水会通过通风口、门或窗户进入屋内,至少会有一个房间被淹没。但是,在ICHIJO防洪房屋中,不仅地板毫发无伤,而且房屋也没有受到人为制造的洪水事件的伤害。
进行大量降雨实验的设施位于美国国家地球科学与防灾研究所,该设施具有世界上最大的规模和能力,可以模拟每小时300毫米的强降雨。ICHIJO反复对“防洪房屋”进行了全面的试验,以期开发出能够抵御因暴雨事件频繁泛滥的河流附近地区的洪水事件的房屋。在水位达到3米时,房屋也未受到水淹损害。主要是抗洪水住宅的门窗没有缝隙,提高了防水性,并使用防渗水和防倒灌的特殊阀门。
在普通房屋中,可能会引起洪水泛滥的地方涉及多个方面。ICHIJO将这些漏洞定义为“主要漏洞”,并将其分为四类:淹没、回流、浸没和浮力。并根据这些漏洞对“防洪房屋”进行了全面的升级改造。
一、切断一切可能进水的入口
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地板通风口:配备有浮球阀的Crawlspace排气孔设计为关闭以自动停止水的渗透。
一般来说,房屋通常会安装爬行空间通风口,将外部空气引入地板下,从而为房屋的下部结构提供通风。“防洪房屋”设计并安装了配有浮阀的排气孔,以取代传统的排气孔。发生洪水时,通风口设计为用紧密的密封件关闭,以防止水渗入房屋的地板下。当溢流消失时,阀重新打开至正常的“打开”排气位置。此外,还插入了一个不锈钢滤网,该滤网的设计可防止杂物侵入,从而阻止浮子阀完全密封开口。
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外墙密封可防止水渗透,同时保持蒸气渗透性。
蒸气可渗透的防水片材完全以防止水从外部渗透的方式应用到房屋的外部,同时允许结构将水蒸气排放到外部。此外,使用特殊的粘合剂来确保所有关键接缝以及门槛和房屋基础之间的连接处的水密性。
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应用乙烯基树脂窗框。
一楼的露台门具有最大的水密性,还与墙壁一起出厂安装,以提高防水性。同时,安装了5毫米厚的钢化中空玻璃,以在1米的水深下承受高达1吨/㎡的水压。此外,类似于车门密封条的框架和窗扇之间还安装了专门开发的空心灯泡挡风雨条和密封条,类似于汽车门密封条,压缩后可以防止水渗入。
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通过消除所有间隙,进一步提高了入口门的水密性。
类似于一楼的露台门,也利用门和门框之间的中空球泡式汽车防风雨条开发了一种入口门。还设计用于在洪水事件中承受高水压。更改了门铰链的类型和位置,以实现与外界的完全密封,并且升高了门把手钥匙孔以防止水侵入,从而实现了入口门的完全密封。
二、阻断回流
安装防回流阀,以在水位上升时启动并防止污水管流回房屋。
当水位因洪水事件而增加时,污水可能会从浴缸或厕所流回住宅。ICHIJO与一家专业的阀门制造商合作,开发了一种用于排污管道的“防回流阀”,该阀门在发生洪水时会自动关闭。
三、做好万全的安全措施
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重新设计为标准配置。
ICHIJO与专业设备制造商合作,重新设计了通常容易渗水和浸入水中的电动泵和阀门。还对设备进行了设计,以便即使部分浸入水中也能正常运行。水箱中的水可以在紧急情况下用作生活用水。
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集成了由ICHIJO开发的用于提高加热和冷却安装的外部热泵单元高度的系统。
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外部电源插座的位置较高且安装在较高的位置,做好保护措施。
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为了防止水浸损坏,各种外部电气设备的安装位置较高。
空调室外机、外部电源插座、太阳能逆变器和储能电池等安装在墙壁上的较高位置,以防止它们受到洪水的影响,从而在发生大洪水时确保房屋安全。
四、防止房屋与地基分离
当水位超过一定水平时,建筑物将变得非常有浮力,并有漂浮和与地基分离的趋势。ICHIJO开发了两种单独的方法来抵消浮力漏洞。可以根据特定的标准和要求选择任何一种方法。
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标准方法:使用水压舱物压低房屋。
对于防洪房屋,标准方法是通过增加结构的重量来承受浮力。当外部水位达到一定水平时,有意让水流入地板下,用作压舱物或配重,从而防止结构从基础上抬起。
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漂浮并系泊住家方法。
“浮动和系泊方法”是一种可用的选项,尤其是对于洪水水位和随之而来的破坏预计很大的地区。与系泊船类似,锚杆安装在房屋的四个角处,并与”系泊设备“(例如专用减震器)连接。万一发生大水灾,房屋一旦浮起来,就像一艘稳定的系泊船。当洪水退去时,房屋几乎完全降低了洪水发生前的位置。
实验情境下,当水位升到与1楼天花板同等的3米高度时,两层结构的“防洪房屋”在水的浮力作用下,从地面浮起了约1.5米。为了防止被水冲走,房子被拴在设置于地基内四角的柱杆上,当水退去后房屋也能回到原位。而且,为了不破坏与地面相连的供水管和排水管,管道受到一定压力后连接部位就会脱落。
一条工务店这种抗洪水住宅于2020年9月1日开始销售,以建筑面积约为115平米的房屋为例,“防洪房屋”的建筑的价钱会比传统新建住宅增加约100万日元左右。产品推出1个月内,该公司就接到了约120栋“防洪房屋”的订单。
编译文:资料来源
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