未来的水立方将能承接什么赛事(亚运会水上项目有哪些)

国家游泳中心(水立方)是第一个完成改造的场馆，也是世界上第一个采用智能技术建立的游泳池转换滑冰场。现在，它有了一个新名字——“艾斯·库伯”。

回到2015年7月31日，2022年冬奥会的举办权到了北京。按照计划，水立方将被改造成一个“冰块”来承担冰壶比赛——在中国最著名的场馆——晶莹剔透的蓝色膜结构中，它将招待来自世界各地的游客，一切看起来都很完美。

没想到，这个先入为主的决定，让水立方的命运陷入了两难的境地:冬奥会的冰壶比赛，一直被定格在混凝土结构上。如果要在水立方举办，那就只能彻底抛弃原有功能，在游泳池里浇筑混凝土。

这样一来，水立方里就不会有“水”了。

一方面，它是中国人有着特殊情结的重要奥运遗产之一，是创造了24项世界纪录的“世界最快游泳池”。一方面是冰壶场馆的严格标准，国际奥委会的严格把关，以及“科技冬奥，绿色冬奥”的郑重承诺。

水还是冰，夏天还是冬天——这个二选一的艰难命题摆在了冬奥会团队面前。

立方的水去哪里了？

没有水，就没有灵魂

放弃游泳池，杨奇勇，国家游泳中心总经理，北京国有公司，是最不能接受的。

自2004年以来，他一直在水立方工作。当时的水立方还是空之地，这个日后位于中轴线西侧的“蓝色地标”还停留在刚刚拿下场馆设计的图纸上。从一名现场工程师开始，杨奇勇见证了场馆的崛起，2008年奥运会，以及数千个场馆的日夜运营，吸引了无数人。到目前为止，水立方已经接待了2700万游客，举办了1600多场活动。

加入申办冬奥会，这个场馆的独特气质和影响力得到了国际冬奥会和国际冰壶组织的一致喜爱。“申办团队问我们能不能举办冰壶比赛。我们在网上看了视频，感觉冰壶和冰球、速滑比起来，没有太大的动作幅度，应该更轻松。”杨奇勇回忆道。

但现实却大相径庭。确定之后，大家才知道，原来冰壶比赛是一块极其难啃的“硬骨头”，对场地的技术要求极高，需要坚实的混凝土基础。

这也是国际冰壶组织的明确要求。2015年底，国际冰壶组织首次派人考察了水立方，提出了在游泳池浇筑混凝土的要求。

一旦倒掉，游泳池就废弃了，也就意味着放弃了水立方的夏季奥运功能。

在北京市建筑设计研究院总设计师、副总建筑师方正的叙述中，可以具体感受到各种不情愿。

"郭晶晶和其他人在那里获得了金牌."他指着远处的10米平台。"中国跳水‘梦之队’囊括了除男子10米跳台以外的所有金牌。"

泳池的辉煌仿佛就在昨天。“2008年，运动员在这个游泳池里24次刷新了21项世界纪录。菲尔普斯一个人就获得了八枚金牌。”转到另一边，“那边有个水上乐园，小朋友很喜欢。展馆里甚至还有一个婴儿游泳池。”

“水是这座建筑的灵魂，”方正反复说道。“它所有的设计都与水有关。每个人来这里只是为了游泳和玩水。看上面屋顶上的泡泡。多边形的气枕像水分子一样包裹着这栋房子的钢结构。从里到外，从结构到功能，都与水有关。没有水，这个房子就没有灵魂。”

近十年来，国际游泳和跳水比赛每年都如期举行。“观众一到就来，而且会在电视上播出。”杨奇勇说。

除了“感情上无法接受”，他手里还有一笔实实在在的“经济账”:依靠夏季奥运会的光环和拉力，以及人们对奥运遗产的关爱，水立方的旅游收入已经达到总收入的三分之一，在国内首屈一指。一旦轨道被破坏性拆除，后台投入数千万的设备和机器将被废弃，成本巨大。

如果不想浇混凝土，没有别的办法。准备时间流过了大家的不甘心和矛盾。

知道吗，杨奇勇，不能等到“死亡”，拯救游泳池！

2016年初，矛盾迫在眉睫。两个并肩作战多年的老朋友在泳池边徘徊。其间，一个大胆的想法闪过:能不能夏天游泳，冬天滑冰，把水立方变成两栖的？

“水冰转换”，奥运史上前所未有的做法，带来了打破游戏的希望。

“难”冰

顾名思义，“水冰转换”就是在保留水功能的基础上增加冰功能，实现水立方和“冰块”的互换。

这不是飞仙的主意。凭借多年的建筑工程经验，结构工程师杨奇勇有把握在游泳池中铺设一个可拆卸的稳定支撑结构。

但是到了冰面上，就没有信心了。

在此之前，世界上只有一个90年代在游泳池上铺上简易冰面供人们滑冰娱乐的日本游泳池。然而，普通滑冰和奥运级冰壶比赛的转型却困难得如同浮云和烂泥。更令人沮丧的是，当时国内对冰面性能的研究还是空白。

冰壶中的“冰”很有讲究。

如果你曾经摸过赛道，你会惊讶地发现，它并不是平坦光滑的冰面，而是散布着无数大小不一的微小颗粒，这些颗粒加起来约占冰场面积的一半。冰壶在布满冰点的鹅卵石路上快速滑行。

长45米、宽4.75米、厚4到5厘米的冰层，其实就像一个“切蛋糕”，制冰机要把每一层结构按顺序铺好。从底冰到制冷管道，再到比赛冰面，国际顶级制冰机通常需要10个工作日左右的时间，用细水管将处理过的纯净水倒几十次或上百次，精细找平，再喷上水雾形成冰点。

冰壶轨迹不是永恒的水平冰面。随着冰壶在赛道上的滑行，制冰机的反复修冰，甚至室内环境的一些变化，赛道的表面也发生了微妙的变化。

用方正的话说，冰很敏感。

冰壶比赛要求场地湿度在30%以下，冰面温度在零下8摄氏度左右，冰面以上1m 空的空气温度在10摄氏度，室内温度在16摄氏度以内。这些数据会直接影响冰壶和冰之间的摩擦系数。冰壶馆充满了灯光、摄像机和许多观众，他们产生大量的热量，并在冰上产生各种效果。总之，空空气的温度、湿度、气流场的分布等等总是影响着赛道的质量。

所以在水立方举办冰壶比赛，不仅仅是“冻出标准冰”，还有温度、湿度、通风、节能等。所有的场馆都面临着全面的改造。

“前途未卜”的中国方案

2016年4月，国际冰壶联合会在瑞士巴塞尔举行男子冰壶世界锦标赛，邀请杨奇勇和方正观看比赛并学习经验。是的，杨奇勇，是时候进行“近距离战斗”了。他们把水立方的“水冰转换”计划带到了巴塞尔。

一进门，在提案提交之前，世界冰壶联合会的技术代表先给了一页，上面有29项技术标准。这是杨奇勇和方正第一次看到冰壶运动在世界上的普遍标准，也是他们第一次意识到情况的严重性:相比之下，几乎没有一个水立方感到满意。

第五条甚至明确规定:世界冰壶联合会更倾向于使用混凝土底座，其他方案需商定。

混凝土底座是传统的，安全的。“水冰转换”方案设想，在原有的游泳池赛道上，通过搭建可转换结构，安装可拆卸制冰系统，形成一个标准的冰壶场地。冬天过后，该结构被拆除并放回游泳池。

没有人知道这个体育场的创新使用的“中国计划”，以及未来的道路将是什么。

“只能进，不能退，没有其他选择。”杨奇勇这样描述当时的心情:“我们拒绝了现浇混凝土的方案，希望能给一个机会做水冰转换的实验。如果不能满足所有标准，就无条件服从。”

军令一出，水立方暂时“躲过一劫”。

“冰和水是两个天堂”

水立方作为2008年北京奥运会主要水上运动比赛场馆，总建筑面积为6.5万-8万平方米，地下部分建筑面积不小于1.5万平方米。这里有许多游泳池、跳台和一个占地一半的水上游乐园。

从高温高湿的游泳池环境到低温干燥的溜冰场环境，可谓是“冰火两重天”，改造的技术难度和工程复杂程度远超想象。

构建转换结构是转换中的首要问题，重点是速度、稳定性和高精度。

冰壶比赛对冰面的光滑度要求极高。在承受每平方米150公斤重量的情况下，冰面变形不能超过1毫米。据助理制冰机张金泉介绍，“我们开发了一种定制的可拆卸钢结构作为冰下的主要结构，为冰壶赛道提供了牢固的结构支撑。”

轨道底部是钢结构支撑系统，后面是10cm的轻质混凝土预制板和两层各5cm的保温层，再后面是PE防潮隔离层和无纺布层。7cm的制冰管道和蜂窝状支架上方，是运动员接触到的真正冰层。

作为最终冰面的基础，两米内的混凝土板高差不能大于3mm，全场高差不能大于6mm，这是拼装结构安装误差的极限。

在改造中，很多原本引以为傲的设计，现在都成了亟待解决的难题。比如醒目的“蓝泡外墙”。

水立方的蓝色膜结构轻盈透明，但对于细腻的冰面来说，从早到晚的阳光并不友好。据资深技术经理石玉桥介绍，他们在膜结构下覆盖了一层PVC膜，为水立方“收了幕”，避免了阳光对冰面的影响。当水立方切换到“夏季模式”时，这种黑膜也可以去掉。

冰壶运动被称为“咆哮运动”。冰壶运动员比赛没有扩音设备，全靠喊话，对场地的声环境要求很高。为此，该团队进行了五次模拟噪音实验，以达到1.8秒的混响效果。

科技专家共同努力打破僵局

2019年，科技部联合北京市、河北省、北京冬奥组委，会同教育部、工信部、国家体育总局等部门，成立“科技冬奥”领导小组，设计科技冬奥重点任务，为北京冬奥会、残奥会提供科技支撑。

清华大学、哈工大、同济大学、中建一局、商汤科技等。，以及自愿加入的东北农业大学，齐聚一堂，在科技部的部署下，努力在冰的内在性能和外在影响的研究上寻求突破。

其中，有的研究极地冰川本身，有的研究海洋冰对钻井平台的影响，有的专门研究热力学和低温空调制，都属于运动冰研究的“ *** 球”。

在某种程度上，他们正在为国内运动冰研究“开路”。

在杨奇勇看来，这是出于场馆建设的需要，但它延伸了更长的价值。

冰壶作为舶来品，最早是在奥运荣耀战略下推出的，因为更适合亚洲人参与，为了扩大中国冰雪项目的金牌。十几年了， *** 迭起，平谷更多。因为国内没有系统的冰上研究，没有人为运动员提供基本的、必要的冰上信息。在世界顶级比赛中，冰面的细微变化都会影响关键时刻的战术选择，而中国运动员在“读冰”方面较弱。

相比之下，老牌强队积累了大量的历史经验，能够通过读冰做出更好的判断。而国内运动员因为研究资料的缺乏，远远落后。

通过冰研究的开拓，一方面可以解决标准不统一、冰面不完善的问题，另一方面也可以积累数据和经验。“如果一个运动员能够知道当一场比赛进行到第五局时，冰上可能会发生什么，他肯定可以从大脑中庞大的计算系统中选择更好的战略和战术。”杨奇勇说，“我们花了很大力气做研究，转身把数据给了他们，成了比赛的‘帮手’。”

此外，高水平的制冰者这一国内少有的职业，也能在这一过程中成长起来，为中国未来的制冰工作提供了“工作范本”。

用“智能大脑”指挥转型

2019年底，水立方首次成功完成“水冰转换”，耗时近60天。2020年12月，第二次“水冰转换”的结构顺利完成，仅用了十天就实现了“科技冬奥”重点专项的既定目标。

加速“水转冰”的背后，是智能化转型的加持。

据了解，二次转换搭建了由2600根薄壁H型钢和1570块轻质混凝土预制板组成的转换结构。每个(块)钢梁和混凝土预制板都有自己的“数字身份”。在转换结构中，每个部件都可以准确有效地复位。在施工过程中，将运动捕捉技术与施工测量技术相结合，大大提高了安装精度。

“冰壶赛道要求极高的平整度。去年找平混凝土板时，工人每找平一块板，就要牵涉到周围的八块板，测量非常耗时。现在配备10个高精度传感器，实时反映高差变化，调平一次到位。”杨奇勇表示，这项技术将会更加成熟，而“水冰转换”可以提高效率。

传统场馆变“智能”

改变不仅发生在游泳池，水立方变成了冰块，传统场馆变成了真正的智能场馆。

杨奇勇表示，“水冰转换”要求场馆后台机械设备和控制系统具备根据场馆功能需求进行转换的能力，期间还要承担商业活动。这对场馆设备的智能化水平，乃至物业管理水平带来了极大的挑战。

为确保“艾斯·库伯”室内环境条件符合冰壶比赛要求，场馆设置了由4000多个传感器主导的楼宇设备管理系统，可监测和控制场馆内温度、湿度、PM2.5浓度的变化。在这套系统的精确控制下，冰壶赛道的冰温达到零下8.5摄氏度的要求，冰面上1.5米高度的温度始终保持在10摄氏度，看台观众区的温度恒定在16-18摄氏度，真正做到了“同室不同天”。

在溜冰场周围的观众看台下，可以看到一个直径为1m的蓝色长布袋。这个“配气管”就是除湿送风系统，经过除湿系统处理后的低温低湿空气体通过它，均匀地吹到地面空。

一个60平米的控制室隐藏在场馆地下，墙上的大屏幕是水立方的智能运维管理平台，可以显示制冰系统、除湿系统、能源系统、票务系统等的运行情况。并智能控制场馆的所有设备系统。可视化能源管控也能有效控制场馆的能耗和碳排放。

史玉桥表示，到冬奥会时，观众将可以通过人脸识别进出场馆，通过四个新的智能导航屏幕顺利行走。

“我们不是在赌博”

回顾“异想天开”的方案和克服困难的实验，第一次实验成功的时候“策略基本被认可”，然后到了冬奥会标准的时候“运动员没有抱怨”。“我们不是在赌博。”一路上，杨奇勇说，“从想象到现实，‘水冰转换’离不开中国科技力量的支撑。现在，我们不仅完成了曾经‘不可能’的任务，未来还会更加精彩。”

2020年11月27日，水立方冰壶场馆改造工程顺利通过竣工验收。已经完成第二次“水冰转换”的冰壶场馆正在对外开放，同时将继续对场馆冰面和机电系统的运行状态进行测试和调试。

在方正看来，如果说2008年，我们通过“设计场馆”展示了科技创新的成果，那么2022年，我们将通过“改造场馆”续写这个中国科技创新的故事。

他还记得，2018年9月，国际奥委会副主席、北京冬奥会协调委员会主席小萨马兰奇来到水立方，他们用动画的形式演示了水立方变身“艾斯·库伯”的过程。小萨马兰奇看后很高兴，说“北京正在以一种明智的方式举办奥运会”。

现在，他们实现了自己的诺言。

2022年2月，最多4600名观众将坐在“艾斯·库伯”，在冰壶的优美曲线中延续2008年夏天水立方的辉煌。

来源:科技日报