摘要：城市洪涝灾害是当前城市面临的重大问题之一。针对城市洪涝灾害应急救援设施不足的问题，文章提出了一种基于竖杆设施的城市洪涝灾害救援产品设计方案。该方案主要采用充气式结构设计，具有快速、便捷、可移动等优点，能够有效地提高应急救援的响应速度和效率。同时，该方案还能够通过竖杆结构与城市基础设施相互协调，为城市洪涝灾害应急救援提供更加全面、高效的保障。
关键词：洪涝灾害,城市,公共设施,应急救援
一、引言
城市洪涝灾害是指由于城市排水系统无法应对暴雨等极端天气而导致的大规模洪水。随着城市化进程的加快，城市面积不断扩大，人口密度不断增加，城市洪涝灾害频发且影响范围逐渐加大。在洪涝事件中，应急救援设施的建设和运用至关重要。然而，目前已有的传统应急救援设施往往存在一些问题，如体积庞大、搭建时间长、运输和储存困难等。这些问题限制了应急救援能力的发挥，对救援的效率和安全构成了挑战。因此，本文提出了一种基于竖杆设施的城市洪涝灾害救援产品设计方案，旨在提高城市洪涝灾害应急救援的效率和安全性。
二、城市洪涝灾害相关背景
近年来，我国城市洪涝的问题日益突出，部分地区的城市出现了“城市看海、街道行船”的反常现象[1]。城市洪涝灾害是城市面临的重要自然灾害之一，其发生的频率和破坏程度正在不断增加，对城市的可持续发展和公众安全形成了严峻的挑战。从近几年的自然灾害发生数量与时间上来看，洪涝灾害可以说是威胁人民生命财产安全的重大灾害之一，洪涝灾害造成的死亡人口数量指数在各类灾害中排名第一，由此可见洪涝灾害对人民安全产生了巨大的影响[2]。
三、城市洪涝灾害应急救援产品设计研究概述
1.城市洪涝灾害应急救援设施概述
应急救援装备是一种用于应对突发灾害、突发事件的紧急救援工具。主要功能是降低灾害环境对人员的危害，提高灾害环境中受灾人员的安全性和救援人员的救助效率。在灾害环境中实施有效的应急救援工作可以极大地减少人员伤亡和经济损失，而应急救援装备则是实现有效救援工作必不可少的工具。其设计和建设需要考虑城市的地理、气象、人口分布等因素，以确保在灾害发生时能够最大限度地保障居民的生命安全。
2.现有城市洪涝灾害应急救援产品设计研究现状
防洪避灾应急类产品按使用方式大致可分为个人逃生用途，救援用途，灾后应急安置用途。研究与设计层面上，张祺淳、李红玲设计的基于通用设计的水上救援设备，可以让溺水者在复杂水域也能及时抓住浮板，具有较强的可控性；潘鸿菲设计的面向城市洪涝灾害的应急救援船通过对行为分析从受灾人员及救援人员的需求入手，从造型、操作使用和环境适应的角度对传统救援船进行了优化设计，改进了救援的操作流程结构，提高了应急救援效率。
3.城市洪涝灾害应急救援设施需求分析
保持支撑的需求：由于城市地面硬化程度较高，当特大暴雨天灾害发生时，雨水下渗速度较慢，城市路面易汇水积水，城市受灾人员溺亡危险占比较大，当人被卷入水中或跌入深水水域中时，若不能及时找到支撑物，存在被急流洪水冲走的风险，甚至有被水流中所携带的树枝、石块等杂物砸伤的风险[3]，此时最需要的是安全可靠的固定物以及易于获取的漂浮物，得以延长受灾人员存活时间，并增加救援成功概率；双向救援的需求：由于洪涝灾害中存在由于供电线路切断导致断电断网的情况出现，城市受灾人员很难与救援人员取得联系，而城市救援需要人力物力的时间调度，当受灾人员在水域停留时间过久时容易出现体力不支的情况，溺亡风险加大，此时最需要的是将自己的被困位置告知救援人员，及时与救援人员取得联系，以实现双向救援。
4.功能分析
结合上文分析，综合考虑城市洪涝灾害应急救援设施的用户需求和行为特征，运用KJ法将调研所得数据进行相关性分类，经小组讨论，将相关信息转化为需求词条并进行简化，得出了需求-功能结构转换表[4][5]，如表1。
四、应急救援设施设计方案
经过前期的调研以及分析，确定“基于竖杆设施的城市洪涝灾害救援产品”为设计项目，该项目注重人性化设计，具有明确的使用场景。通过合理的设计、制造、安装与维护，可以提高救援响应速度，为受灾群众提供安全可靠的临时救援装置。
1.设计定位
综上所述，基于竖杆设施的城市洪涝灾害救援产品的设计定位是应用于城市突发洪涝灾害场景中，为受灾人员提供支撑物，从而为救援人员争取更多的时间。考虑到不同场所的结构不同，且受灾人数无法估算，设计时应考虑设施的多功能性以及通用性。配合定位以及信号灯等结构，方便救援人员及时发现受灾人员。
2.应急救援设施的方案推演与确立
基于上述设计定位和需求，不断进行设计草图的迭代设计，分析推演并确立了初步的设计草图。根据用户需求和情景需求，确定设备的外形尺寸和材料等。不断迭代设计方案，直到满足设计定位和需求为止。如图1。
由于设计定位为基于竖杆设施的救援产品，为保证其可以安装在城市竖杆设施中，故将整体设计为圆柱对称结构。通过设计的多功能性以及前期的调研，最终将其为六个单独的模块，在保证基础救援人数的同时，尽可能多的救助受灾人员。根据上述设计定位以及功能需求，进行了第一版设计，如图2。救援装置具有监测水位自动下降，气囊自动弹开，报警定位和收纳一定救援物资等功能。此外，设备具备长时间使用的电池供电系统，以确保在灾害期间持续运行。通过调研，最终决定采用太阳能源，设备顶部安装太阳能板，可以在白天收集能量，并装配好蓄电功能产品，使其在夜间也可使用。
第一版设计方案整体配色以及外观不够具有吸引效果，使其在黑暗以及洪涝发生时不利于受灾人员发现，还不利于救援人员发现受灾人员。最终确立方案优化了这一方面的问题，在救援浮板上加设荧光条以及发光条，使其在黑暗环境下更加显眼。除此之外，该方案还优化了充气结构，第一版方案将充气装置以及救生衣等救援物资均安放在浮板上，大大加重了浮板了重量。最终确立方案将充气结构及救援物资放置到产品与竖杆装置的安装部分，通过点击黄色按钮即可激活充气装置，为浮板内气囊充气，而后通过气囊压力弹开卡扣装置落在水面，方便受灾人员使用。同时，将救生衣等救援物资放置在固定位置方便未获得浮板的受灾人员使用。经过功能以及外观的进一步细化，得到最终确立方案，如图3。
3.应急救援设施的使用流程
通过调研可知，当处于城市洪灾环境中，最首要的需求是维持呼吸[6]，设施中的浮板部分可为受灾人员提供支撑，将人员提高到可呼吸位置。关于该设施的使用流程可分为多步，如图4。该设施平常安装于城市现有道路照明等固定竖杆设施上，不影响居民正常生活，当检测到水位上升到危险高度时，该设施会自动降落到水面。设施装有救生衣等救援物资，打开隔板可以得到救生衣，随后，受灾人员可点击气囊展开按钮，使浮板内气囊弹开，浮板落至水面，给予支撑，如图5。浮板带有发光装置以及定位系统，方便救援人员发现受灾人员位置。除此之外，该设施具有相互救援功能，浮板上设有两个把手，不仅方便受灾人员获得平衡，还可由受灾人员推动浮板，救援更多受灾人员，如文末图6。
五、结语
近年来我国城市洪灾频繁发生，严重危害城市居民的人身安全，造成了相当可观的经济损失，如何保障灾民人身安全和提高救援效率是急需解决的问题。本文首先从相关背景分析、现有产品调研、用户需求分析、技术分析的角度确定设计定位，进行了全新的救援设施的设计探索，也就是应用于城市突发洪涝灾害场景下的“基于竖杆设施的城市洪涝灾害充气式应急救援设施”，基础功能是为城市受灾群众提供安全可靠的救援支撑物，能够在悲剧发生前最大限度地规避风险，减轻城市洪涝灾害发生时的救援压力，提高受灾人群的存活率和救援效率，补充传统救援系统中缺少的能够提前预防的公共设施设计。开展对于城市洪涝灾害救援装置的研究，为同类研究提供了一种新的思路和方法，不仅在理论上有重要的价值，同时对社会如何提高洪涝灾害应急救援效率具有一定的现实意义。
参考文献：
[1]曹丽伟,许雅宁.浅谈洪涝防治的新理念[C]//河海大学,河北工程大学,浙江水利水电学院,北京水利学会,天津市水利学会.2023(第二届)城市水利与洪涝防治学术研讨会论文集.山东黄河河务局山东黄河信息中心,2023:7.
[2]刘臻.城市洪涝灾害救援策略研究[J].中国应急救援,2019,(05).
[3]王东昆.以人为本理念下的自然灾害应急产品设计研究[D].吉林大学,2023.
[4]林润涛,赵利权,周思洁.基于SET与KJ法的盲人出行辅助产品设计研究[J].工业设计,2023(07).
[5]琚媛媛,顾辰璐,吴琼.基于KJ法的适老化卫浴产品设计研究[J].工业设计,2023(04).
[6]潘鸿菲.面向城市洪涝灾害的应急救援装备设计研究[D].北京化工大学,2023.
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/yishulunwen/82112.html
