中國(guó)建科為南極秦嶺站崛起冰原保駕護(hù)航
新年前夕，國(guó)家主席習(xí)近平通過中央廣播電視總臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)，發(fā)表了二〇二五年新年賀詞。習(xí)近平主席在新年賀詞中提到了“南極秦嶺站崛起冰原”，高度肯定我國(guó)極地考察事業(yè)取得的成果，讓中國(guó)建科全體干部職工深受鼓舞、倍感振奮。
▲南極秦嶺站（央視截圖）
2013年歲末，在自然資源部極地考察辦公室和中國(guó)極地研究中心支持下，中國(guó)建科所屬中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司（簡(jiǎn)稱中國(guó)院）開啟服務(wù)國(guó)家極地事業(yè)的十年征程；2024年年初，南極秦嶺站主體設(shè)施在羅斯海恩克斯堡島順利落成，成為我國(guó)首個(gè)面向太平洋扇區(qū)的南極考察站和開展南極考察及國(guó)際治理的關(guān)鍵科學(xué)平臺(tái)，具有重要意義與科學(xué)價(jià)值。中國(guó)院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和創(chuàng)新的技術(shù)體系，為南極秦嶺站崛起冰原保駕護(hù)航。
▲自海灣看秦嶺站（祝賀 攝）
三大設(shè)計(jì)理念 服務(wù)南極
南極秦嶺站的設(shè)計(jì)面向南極科學(xué)考察任務(wù)的多層次需求，充分考慮南極極端的自然條件和特殊的國(guó)際環(huán)境等特點(diǎn)，充分體現(xiàn)“科學(xué)引領(lǐng)”、“文化驅(qū)動(dòng)”和“環(huán)境協(xié)同”三大設(shè)計(jì)理念，打造具有國(guó)際先進(jìn)水平的南極考察站。
▲秦嶺站設(shè)計(jì)構(gòu)思草圖（段猛 繪）
1. 科學(xué)引領(lǐng)
秦嶺站位于羅斯海區(qū)域，是南極科學(xué)考察和南極國(guó)際治理的熱點(diǎn)區(qū)域。這里是南極冰蓋和南大洋相互作用最活躍的地區(qū)，深刻影響著全球氣候變化；這里有地球上最接近火星環(huán)境的南極最大無冰區(qū)，是走向未來空間的重要前進(jìn)基地；這里有全球最古老的海洋，蘊(yùn)藏著南極生態(tài)系統(tǒng)的演化奧秘。這里作為南極巖石圈、冰凍圈、生物圈和大氣圈相互作用最集中的區(qū)域，對(duì)全球氣候變化響應(yīng)最敏感，具有重要的研究?jī)r(jià)值，是開展科學(xué)考察的理想之地。秦嶺站作為支撐我國(guó)在羅斯海及南太平洋海洋研究和保護(hù)工作的考察平臺(tái)，承擔(dān)著重要科學(xué)使命。
秦嶺站設(shè)計(jì)從規(guī)劃格局、選址定位、功能組織、技術(shù)支撐等各個(gè)環(huán)節(jié)著力強(qiáng)化南極考察科學(xué)目標(biāo)的引領(lǐng)作用，通過多圈層全域規(guī)劃模式、全要素綜合選址體系、海陸一體化功能關(guān)系、極端環(huán)境可持續(xù)能力等系列技術(shù)方法，助力秦嶺站成為南極冰海變遷與生命律動(dòng)的“監(jiān)測(cè)儀”和“聽診器”，全天候捕捉和傾聽全球變化策源地的時(shí)空動(dòng)態(tài)，成為最具前沿特點(diǎn)的極地大科學(xué)裝置平臺(tái)。
▲海陸一體示意圖
2. 文化驅(qū)動(dòng)
南極考察是人類探索未知的偉大征程，從早期的自然探險(xiǎn)到后來的科學(xué)考察與國(guó)際治理，人類在與南極自然環(huán)境的對(duì)話中寫下壯麗的篇章，考察站對(duì)于人類的支撐作用也從最初簡(jiǎn)單的庇護(hù)于風(fēng)雪發(fā)展為規(guī)�；�、系統(tǒng)性的全方位支持，成為全球意識(shí)、科學(xué)水平及后勤能力的綜合體現(xiàn)。秦嶺站的設(shè)計(jì)立足“文化驅(qū)動(dòng)”理念，充分展現(xiàn)南極考察站的文化內(nèi)涵、組織特點(diǎn)及人文特色。
國(guó)家層面的文化內(nèi)涵。南十字星是南半球標(biāo)志性導(dǎo)航天體，是地理大發(fā)現(xiàn)時(shí)代航海家的定位標(biāo)尺，被譽(yù)為南半球的“璀璨之光”，出現(xiàn)在很多南半球國(guó)家的國(guó)旗上，可以說是南半球的重要文化象征。15世紀(jì)我國(guó)航海家鄭和下西洋曾使用南十字星進(jìn)行導(dǎo)航。秦嶺站以“南極星•中國(guó)結(jié)”作為設(shè)計(jì)概念，兼顧了中國(guó)特色與國(guó)際話語，賦予建筑濃厚的文化內(nèi)涵。
機(jī)構(gòu)層面的組織特點(diǎn)。秦嶺站是由國(guó)家專業(yè)考察機(jī)構(gòu)全程建設(shè)和運(yùn)轉(zhuǎn)的常年性南極考察平臺(tái)，其功能體系及組織模式體現(xiàn)了南極考察業(yè)務(wù)的組織特點(diǎn)。集約布局的建筑主體涵蓋科研辦公、居住、餐飲、社交、醫(yī)療、健康、物資存儲(chǔ)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、廢棄物處理等全方位要素，如同屹立于冰原之上的微縮科學(xué)城。主體格局采用陸基立體考察平臺(tái)模式，通過多功能分層、分區(qū)、分倉和一體化集成，做到環(huán)境控制可分可合，空間布局高度集約，功能終端靈活擴(kuò)展，充分適應(yīng)極地考察的任務(wù)特點(diǎn)。
個(gè)體層面的人文特色。秦嶺站的建筑空間及界面設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)人因工程學(xué)原則，空間營(yíng)造體現(xiàn)極端環(huán)境下安全、高效、友好的人文特征，助力科學(xué)家與考察人員更好應(yīng)對(duì)強(qiáng)風(fēng)寒冷、偏遠(yuǎn)孤獨(dú)、極晝極夜等極端環(huán)境的挑戰(zhàn)。
▲“南極星•中國(guó)結(jié)”設(shè)計(jì)概念
3. 環(huán)境協(xié)同
南極洲因其是地球上最寒冷、最干燥、最多風(fēng)、最偏遠(yuǎn)、最黑暗（半年極夜）的大陸，被稱為地球上最具挑戰(zhàn)性的地理環(huán)境之一。同時(shí)，南極洲也是地球最后的純凈之地和天然實(shí)驗(yàn)室，具有極為脆弱的生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境敏感性，倡導(dǎo)國(guó)際合作和執(zhí)行嚴(yán)格的國(guó)際環(huán)境準(zhǔn)則。
設(shè)計(jì)充分融合南極的考察需求與環(huán)境特點(diǎn)，基于 “環(huán)境協(xié)同”理念，建立建筑與環(huán)境之間積極的協(xié)同關(guān)系。一方面，秦嶺站的設(shè)計(jì)利用數(shù)字化工具和風(fēng)洞試驗(yàn)，優(yōu)化建筑形態(tài)、外圍護(hù)構(gòu)造參數(shù)及基礎(chǔ)形式，提升安全可靠性，通過輕量化體系實(shí)現(xiàn)快速建造與更新、多能互補(bǔ)系統(tǒng)提升持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)能力，系統(tǒng)提升考察站對(duì)極端環(huán)境的適應(yīng)能力；另一方面，采用可再生能源、全生命周期建造、智慧化運(yùn)行等可持續(xù)技術(shù)，最大程度減少對(duì)南極環(huán)境的影響。
▲風(fēng)環(huán)境示意圖
六大技術(shù)體系 保護(hù)極地
1. 基于南極考察特點(diǎn)的規(guī)劃與選址技術(shù)
南極洲地域廣袤，科學(xué)研究、后勤運(yùn)輸及站區(qū)自然條件對(duì)考察站的建設(shè)和運(yùn)行效率、成本等影響巨大，因此好的規(guī)劃與選址可實(shí)現(xiàn)事半功倍。
秦嶺站設(shè)計(jì)立足南極全域尺度，從考察站主體功能規(guī)劃研究入手，統(tǒng)籌考慮南極環(huán)境特征、考察發(fā)展水平、后勤支撐能力以及科學(xué)研究等要素，通過對(duì)我國(guó)南極長(zhǎng)城站、中山站及相關(guān)國(guó)際考察站的深入調(diào)研及規(guī)劃原則、規(guī)劃性質(zhì)、現(xiàn)狀分析、潛力判斷、功能定位、功能分區(qū)、實(shí)施重點(diǎn)與保障措施等方面的分析，嘗試建立南極考察站的功能發(fā)展模式和發(fā)展路徑，并以此為理論框架，系統(tǒng)應(yīng)用于南極秦嶺站的選址與規(guī)劃實(shí)踐。秦嶺站的規(guī)劃與選址綜合考慮羅斯海地區(qū)的后勤運(yùn)轉(zhuǎn)、科學(xué)觀測(cè)、國(guó)際合作和環(huán)境保護(hù)等要素，結(jié)合域內(nèi)各國(guó)考察站的建站經(jīng)驗(yàn)，梳理提煉包括科考方向、氣候條件、場(chǎng)地條件、�？者\(yùn)輸條件等6類一級(jí)指標(biāo)和50多項(xiàng)二、三級(jí)指標(biāo)，通過FAHP分析法確定相關(guān)指標(biāo)權(quán)重，將要素評(píng)估描述由定性向定量轉(zhuǎn)化，形成以場(chǎng)地先天稟賦為基礎(chǔ)、以建站功能需求為導(dǎo)向的多層次評(píng)價(jià)體系，最終獲得相對(duì)均衡客觀的選址結(jié)果和總體格局。
基于南極考察特點(diǎn)的規(guī)劃與選址技術(shù)有力支撐了以秦嶺站為中心、作業(yè)半徑超過300公里的多圈層全域考察模式，有效填補(bǔ)了我國(guó)在羅斯海地區(qū)的考察空白。
▲多層次選址評(píng)價(jià)
2. 極端環(huán)境下的空間適宜性技術(shù)
面對(duì)羅斯海地區(qū)高寒、強(qiáng)風(fēng)等特殊環(huán)境以及高度的環(huán)境保護(hù)要求，設(shè)計(jì)采用系列空間適宜性技術(shù)，最大程度減少環(huán)境與建筑之間的相互影響。
通過研究建筑形體、結(jié)構(gòu)的實(shí)體與數(shù)字化模型，開展多組風(fēng)洞試驗(yàn)，模擬南極當(dāng)?shù)匮┖奢d、風(fēng)壓、風(fēng)致振動(dòng)、風(fēng)吹雪等一系列實(shí)際環(huán)境指標(biāo)，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，并最終確定低體形系數(shù)的理想建筑形體及結(jié)構(gòu)。集中形態(tài)和獨(dú)立分艙方式，以及高密閉性與保溫性的構(gòu)造設(shè)計(jì)，強(qiáng)有力的預(yù)應(yīng)力巖石錨桿體系等，保證建筑結(jié)構(gòu)、保溫、防火等方面的整體安全，充分適應(yīng)南極羅斯海區(qū)域風(fēng)、雪、嚴(yán)寒、干旱等一系列極端自然氣候。針對(duì)極端惡劣氣候、極晝極夜的生物節(jié)律影響以及偏遠(yuǎn)孤立的地理特征等，秦嶺站遵循人因工程學(xué)原則進(jìn)行內(nèi)部空間設(shè)計(jì)，打造安全、高效的人性化環(huán)境。面向冰川大海的公共空間，將羅斯海的大美景色盡收眼底；內(nèi)部的坡頂空間與木質(zhì)界面回應(yīng)早期探險(xiǎn)的傳統(tǒng)木屋，既有悠遠(yuǎn)歷史意味也具現(xiàn)實(shí)溫暖感受，流暢的空間組織、季節(jié)性光線調(diào)節(jié)、氣流與聲學(xué)的考量，獨(dú)具特色的標(biāo)識(shí)等，從生理、心理及精神等多個(gè)層面，改善極端環(huán)境下人員的工作效率和生活質(zhì)量，體現(xiàn)人與自然的和諧相處。
▲公共空間示意圖
3. 偏遠(yuǎn)環(huán)境下的輕量化可持續(xù)建造技術(shù)
南極地理位置偏遠(yuǎn)，考察站面臨建設(shè)物資洲外遠(yuǎn)洋運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)大型機(jī)具載具種類受限，建筑結(jié)構(gòu)及構(gòu)造風(fēng)致疲勞及低溫變形，材料設(shè)施更新回收等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。
秦嶺站采用主結(jié)構(gòu)、外圍護(hù)和內(nèi)模塊三級(jí)裝配化模式，適應(yīng)極端環(huán)境下建筑的全生命建造、運(yùn)維與更新。主體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)全裝配方式，由近5萬套零件和高強(qiáng)螺栓組裝而成，其中主鋼柱采用整體加工工藝，高標(biāo)號(hào)耐候鋼可在-40℃～-60℃低溫條件下保持良好的結(jié)構(gòu)性能，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和現(xiàn)場(chǎng)精準(zhǔn)實(shí)施。辦公、科研、住宿等標(biāo)準(zhǔn)使用單元，采用工廠模塊化全裝修建造模式。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用復(fù)合保溫一體化金屬幕墻單元，節(jié)點(diǎn)可伸縮構(gòu)造具備適應(yīng)低溫變形能力。
系列輕量化可持續(xù)的建造技術(shù)，極大提升了考察站全生命周期的環(huán)境適應(yīng)能力，減輕了遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)運(yùn)的壓力，并有效降低了環(huán)境負(fù)荷。
▲集成建造示意圖
4. 超低依賴的多能互補(bǔ)微網(wǎng)能源技術(shù)
作為獨(dú)立于天氣條件的能源，在南極使用傳統(tǒng)柴油能源具有高效、穩(wěn)定和持續(xù)的優(yōu)勢(shì)；同時(shí)也存在運(yùn)輸成本高、環(huán)境事故風(fēng)險(xiǎn)大、碳排放高等問題。
秦嶺站的能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于中國(guó)南極中山站及泰山站的新能源早期應(yīng)用試驗(yàn)，進(jìn)一步結(jié)合羅斯海區(qū)域日照、風(fēng)、雪等氣候特點(diǎn)，考慮冬夏轉(zhuǎn)換和晝夜轉(zhuǎn)換工況需求，協(xié)同建筑節(jié)能改進(jìn)、建筑氣密性提升、能源保障、可再生能源利用的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，形成可再生能源和傳統(tǒng)能源相結(jié)合、多能互補(bǔ)的微電網(wǎng)能源系統(tǒng)。包括太陽能、風(fēng)能、氫能和柴油在內(nèi)的混合動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)，采用智慧化集成能源管理系統(tǒng)，在保障站區(qū)能源安全穩(wěn)定的前提下，最大程度利用氫燃料電池、耐低溫固態(tài)電池等高效儲(chǔ)能系統(tǒng)，可再生能源使用比例預(yù)計(jì)超過60%，最大限度地減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴及空氣污染物的排放。
超低依賴的多能互補(bǔ)微網(wǎng)能源技術(shù)使秦嶺站成為一座綠色低碳的常年考察站。
▲能源系統(tǒng)示意圖
5. 極端條件下的水資源利用技術(shù)
南極儲(chǔ)藏了全球70%以上的淡水資源，由于低溫酷寒，卻成為最干旱的大陸�？疾煺局饕乃磥碜院Ｋ⒑畠艋约叭诒谘┑确绞�，水的輸送、淡化、凈化及處理等需要消耗能源并符合嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，且運(yùn)行過程中存在低溫、強(qiáng)風(fēng)、海冰等因素影響。
秦嶺站的水資源利用充分考慮了地形和洋流條件，采用適應(yīng)多種工況的海水、融雪等采集和處理方式。取水口采用近岸深井方式，避免海冰侵?jǐn)_影響，實(shí)驗(yàn)用海洋原水相對(duì)獨(dú)立采集與處理，生活用淡化系統(tǒng)采用多層級(jí)過濾與反滲透工藝，存用結(jié)合，保障用水的潔凈與安全；生活污水采用膜生物處理系統(tǒng)，配以一體化膜生物反應(yīng)器降解處理，達(dá)到南極排放標(biāo)準(zhǔn)。
極端條件下的水資源利用技術(shù)系統(tǒng)整合多態(tài)水資源，分類處理污廢，形成可靠環(huán)保的水循環(huán)系統(tǒng)。
▲水系統(tǒng)示意圖
6. 南極考察無人化智慧化運(yùn)維技術(shù)
作為偏遠(yuǎn)環(huán)境下的考察設(shè)施，秦嶺站配置衛(wèi)星通信、短波通訊與導(dǎo)航等多層級(jí)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)考察活動(dòng)的中遠(yuǎn)程通信、數(shù)據(jù)管理及遠(yuǎn)程同步。
科學(xué)觀測(cè)方面，設(shè)置自動(dòng)檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集等專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)羅斯海環(huán)境的長(zhǎng)期觀監(jiān)測(cè)，開展近岸海洋環(huán)境的在線監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)傳輸、樣品預(yù)處理分析實(shí)驗(yàn)，并逐步實(shí)現(xiàn)極地觀監(jiān)測(cè)的無人化、智慧化。站區(qū)運(yùn)行方面，采用智慧科考運(yùn)營(yíng)監(jiān)控指揮系統(tǒng)，智慧消防火眼超級(jí)預(yù)警系統(tǒng)，智慧站區(qū)保障系統(tǒng)，集成能源管理系統(tǒng)，可視化監(jiān)控與無線物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等。野外考察活動(dòng)、自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)及考察站運(yùn)行數(shù)據(jù)匯集于主體建筑頂層的指揮中心，形成智慧考察站的態(tài)勢(shì)感知及快速響應(yīng)和指揮調(diào)度能力。
▲俯瞰秦嶺站（祝賀 攝）
央企擔(dān)當(dāng) 責(zé)無旁貸
秦嶺站作為我國(guó)最新一代極地考察站，充分借鑒吸收了國(guó)內(nèi)國(guó)際的設(shè)計(jì)與建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造性地提出融合南極環(huán)境特點(diǎn)和科學(xué)考察需求的三大前瞻設(shè)計(jì)理念，系統(tǒng)性地集成跨專業(yè)跨學(xué)科的六大創(chuàng)新技術(shù)，助力我們更好地認(rèn)識(shí)南極、保護(hù)南極、利用南極，為極端環(huán)境下的考察設(shè)施注入文化特色與科技力量，也為未來極地考察設(shè)施建設(shè)積累寶貴經(jīng)驗(yàn)，為中國(guó)人逐夢(mèng)星辰大海貢獻(xiàn)專業(yè)力量。
▲秦嶺站前的帝企鵝（祝賀 攝）
中國(guó)建科始終堅(jiān)持黨的領(lǐng)導(dǎo)，持續(xù)深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書記重要指示批示精神，秉承“傳承中華文化、打造中國(guó)設(shè)計(jì)、促進(jìn)科技進(jìn)步、引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展”的企業(yè)使命，以秦嶺站建設(shè)為契機(jī)，積極探索不同氣候條件下的創(chuàng)新建筑技術(shù)，在擔(dān)當(dāng)實(shí)干中銳意進(jìn)取，在攻堅(jiān)克難中開拓創(chuàng)新，更好踐行建設(shè)科技領(lǐng)域“國(guó)家隊(duì)”的職責(zé)使命，為以中國(guó)式現(xiàn)代化推進(jìn)強(qiáng)國(guó)建設(shè)、民族復(fù)興偉業(yè)貢獻(xiàn)中國(guó)建科智慧和力量。
原標(biāo)題：《中國(guó)建科為南極秦嶺站崛起冰原保駕護(hù)航》
