人类社会可持续发展与地下空间资源利用ppt课件.ppt

人类社会可持续发展与地下空间资源利用 地下空间利用 课程第一章 1 教师介绍 主讲人 龚伦手机箱 373185731 2 教材 地下空间利用 主编 仇文革郑余朝张俊儒龚伦西南交通大学出版社出版时间 2011 6 1 3 一 教学方式以课堂讲授为主 结合案例分析 二 课程考试平时成绩 40 考试 60 其中 平时成绩包含考勤 20 和作业 20 缺勤3次 不能参加考试 教学和考核 4 内容提要 5 6 1 人口急剧膨胀 目前全球人口已经超过70亿 2050年预计达到90亿 7 人口急剧膨胀的同时 由于 城市化 带来的人口分布极度不均匀 城市中心区人口超密度聚集 人居条件恶化 生活质量下降 城市环境污染严重 城市病 便由此产生 8 2 城市病城市病简单的归结到一点 就是城市空间容量满足不了城市的需求与发展 城市人口城市交通城市环境 外部表现 详细 详细 详细 9 一般来说 城市人口密度分为疏散的 1万人 平方公里 正常的 1 2万人 平方公里 和拥挤的 2万人以上 平方公里 三类 北京市区人口密度平均是3万人 平方公里 上海市区人口密度平均是4 5万人 平方公里 部分地区是16万人 平方公里 拥挤 超饱和状态 九寨沟十一出游 10 2 城市病城市病简单的归结到一点 就是城市空间容量满足不了城市的需求与发展 城市人口城市交通城市环境 外部表现 详细 详细 详细 11 交通拥挤 行车速度下降已成为我国许多城市普遍存在的突出问题 北京市干道的平均车速比10年前降低了50 以上 而且目前市区道路的车速还在以每年2千米的速度下降 上海市一些重要路段的平均车速仅8km h 12 2 城市病城市病简单的归结到一点 就是城市空间容量满足不了城市的需求与发展 城市人口城市交通城市环境 外部表现 详细 详细 详细 13 中国的城市化离不开工业化的发展 各种污染在某些城市和地区已经相当严重 曾被国外媒体戏称为 卫星上看不到的城市 辽宁本溪 兰州 铜川等 2007年仲夏发生在无锡的因太湖蓝藻暴发而引发的水荒给经济发达地区敲响警钟 近几年发生的青岛浒苔泛滥 14 那么 城市的出路在哪里 很多科学家都在提出各种不同的建议 归结起来主要有 向宇宙要空间向海洋要空间开发地下空间 遥远 抽象 现实 可行 宇宙城 填海造地 悬浮隧道 马尔代夫的水下餐厅 水下内阁会议 15 一个广义的问题是 如果不利用地下空间 城市发展受得了吗 16 17 分享下面几句话 上世纪80年代后期 国际隧协提出 大力开发地下空间 开始人类新的穴居时代 的倡仪 1991年通过的 东京宣言 提出 21世纪是地下工程的世纪 2007年世界隧道大会主题 地下空间 城市的第4维 2011年世界隧道大会主题 地下空间服务于可持续社会 18 从技术角度讲 地下空间的开发利用已经不是大的难题 开挖地下空间的技术可能性 通过修建隧道保护历史遗迹 摩纳哥的蒙特卡洛 19 无论是建筑师或是城市规划师 现在都在着眼于地下空间的利用 以期让地下空间技术为开发新空间一展身手 地下购物中心 加拿大多伦多 20 修筑地下工程不可避免地会导致附加投资 但这往往会以得到附加收益作为补偿 地下空间的经济性 马德里M30高速公路在地下穿越 为城市创造了 100 万 m2 的公共绿地 修筑地下工程意味着其上地表还可以作为其他发展之用 即投资 效益法则 不仅考虑直接效益 还要考虑间接效益 21 波士顿拆除穿过市中心的六车道高架路 建设8 10车道的地下高速路 原有的地面变成林荫路和街心公园 22 芬兰的很多公路宁以高工程成本修建暗挖隧道 而不以低工程经费开挖地面 修建边坡 23 地下空间与城市可持续发展 我国政府在 中国21世纪议程 中 把可持续发展作为国家的重要发展战略之一 而城市地下空间的开发利用 是实现城市可持续发展的重要途径 当前 我国政府提出建设资源节约型 环境友好型社会的要求 城市地下空间开发利用正在得到各级政府自上而下的普遍重视 24 25 缺乏规划使得地下空间被不合理利用 与已建地下工程的冲突以及对其他地下资源的影响使得一个城市或者地区地下空间的开发利用很难实现其最合理的状态 由于地下利用中的空间 矿物资源 水以及能源都是单独考虑了 所以这种现象频繁出现 因为这四个方面归属于政府不同的部门规划管理 而在大多数城市中 各个部门之间在规划过程中又没有相互的协调沟通 26 在荷兰 研究者提出了一种新的用于城市和耕地规划的分析模型 这个模型包括了三个不同层面的规划 1 居住层面 例如住宅和办公楼 2 城市交通层面 例如道路和轨道交通 3 地下空间层面 例如地下水库 规划地下空间利用的现有经验 荷兰的两座城市 阿纳姆和兹沃勒 27 赫尔辛基是另外一个主张对地下空间的利用进行规划的城市 它制订了关于地下空间利用的 地下总体方案 这个总体方案的目的不仅在于规划当前的地下空间利用 更是为将来的发展预留空间 这个方案包括五大类内容 城市管网系统 交通系统及停车库 维护设施及地下储库 服务设施和管理机构 未知的矿产资源 规划地下空间利用的现有经验 芬兰的赫尔辛基 28 如果没有相应的规章制度 地下空间的不当开发会带来巨大的问题 上海就有一个例子 因为近期建成的建筑地基埋深大于原来预期的16 m 地铁线路不得不变得更深 现在 在上海和北京 地下空间利用已有了相应的规范 对于高层建筑下方多大的范围可以用来开发也给出了具体规定 规划地下空间利用的现有经验 我国的上海 北京 成都等主要城市 29 规划地下空间利用的现有经验 北京地铁9号线郭公庄站 30 在成都 已多方位的开发利用地下空间 顺城街沿街修建人防与商业结合的地下街 规划地下空间利用的现有经验 31 天府广场结合地面改造和地铁建设修建了下沉广场 地下三层立交换乘站 地下停车场和地下购物广场等相结合的大型地下综合体 地面为大型广场式公共空间 32 红星路改道路为下穿隧道 地面为商业步行街 此外 成都还在交通量较大的路口修建了大量的下穿隧道 实现立交 33 可持续的城市地下空间开发 4 34 可持续发展的三根支柱 35 地下空间的贡献 简单地说 地下设施可以认为是提供了终极 绿色屋顶 地下设施对于环境可持续发展的贡献是多方面的 节省自然资源 包括陆地 水 生物多样性等 减少空气污染 主要在交通这块 当然也涉及一些其他的 如地下污水处理 和不必要的视觉和噪音污染 为低耗能 低废弃 压缩城市 提高可能 地下结构相对不易受地震等自然灾害影响 不影响地面景观 提高地面环境质量 36 地下空间是一种资源 地下空间本身是一个环境实体 一种自然资源 它可以被人类活动所改变或破坏 从这个方面来说 相比于地表设施 地下设施更应该强调 地下环境很难恢复到修建地下设施之前的状态 因此 地下空间利用必须进行可持续规划 联合国自然资源委员会于1981年5月把地下空间确定为重要的自然资源 对世界各国的开发利用给予支持 37 地下环境 组成地下环境的四个基本元素 空间 材料 水 能量 右图说明了对这种地下资源的可持续应用 38 地下空间的可持续利用 地下空间的有效和可持续利用常常被 先到先使用 firstcome firstserved 原则所阻碍 为改善之 请看下边的案例 39 在芬兰赫尔辛基 一项工程正在进行 那就是在城市教堂的地下空间中建造一个数据存储中心 一方面 随着互联网和云计算的快速发展 数据存储中心需要发展 另一方面 将此中心建在地下 节省了原本需要为冷却计算机而使用的能源 在冬天计算机运行产生的热能反而使附近1 000 户人家受益 40 马来西亚的吉隆坡 一种能同时作为暴雨过水的公路隧道已经建成 在暴风雨来临时 为防止城市被淹 该隧道作为一个巨大的过水管道 起到很重要的排水作用 在平时 该隧道又可以作为交通隧道缓解交通 41 你能想象如果不利用地下空间 都市还能持续发展吗 离开地下空间的城市可持续发展之路是不可想象的地下空间是一种非常有价值的社会财富 就我们目前所理解 其可能的利用形式在快速增加 地下空间注定是贡献于城市可持续发展的 为什么不从今天做起 42 地下空间利用的形态 5 43 地下空间利用的形态 地下空间利用是多方面的 但主要可分为以下六大类设施 生活设施城市设施生产设施储藏设施输送设施防灾设施 44 地下空间利用的形态 生活设施 瑞士Vals村的地下住宅 像是鲁宾逊的城堡 不仔细看的话你很可能错过它 石砌外墙 椭圆形入口 一条小石径 水泥色内墙 原始自然又不失现代感 45 英国博尔顿加里 内维尔地下生态住宅该住宅不仅漂亮和极具功能性 而且尽量保证其消耗最少能源 这个富有思想的设计并非来自褐色石材砌筑的掩体 而是充分考虑了其生态特性 并保证了其与周边宁静宽广的农场和山坡的协调统一 该住宅的位置和朝向都经过精心思考 建筑材料都是当地的 传统的建造方法也得到了最大范围的使用 地源热泵提供了所需采暖 太阳能光电板和风力涡轮机提供了可再生能源供给 地下空间利用的形态 生活设施 46 地下空间利用的形态 生活设施 英国博尔顿加里 内维尔地下生态住宅 47 地下空间利用的形态 城市设施 东京煤气公司利用地下管道向管辖区域供应冷暖用气 在 NTT东日本 公司的地下隧道里 光纤等通讯电缆排列井然 地下供给设施与管线井 48 地下空间利用的形态 城市设施 世界上最早的地铁是英国伦敦的大都会地铁 建于1863年 其干线长度约6 5km 采用蒸汽机车 目前 这条地铁已延伸至88 5千米 61个车站 是当今世界上最长的一条地下铁道 地下铁道 世界第一条地铁 49 地下空间利用的形态 城市设施 1969年10月 北京第一条地铁基本建成 总长23 6公里 设计日运量150万人次 地下铁道 中国第一条地铁 建国门站的 中国航天史 壁画 50 地下空间利用的形态 城市设施 海底隧道 英吉利海峡隧道 又称英法海底隧道或欧洲隧道 Euro tunnel 是一条把英国英伦三岛连接往欧洲法国的铁路隧道 于1994年5月6日开通 它由三条长51km的平行隧洞组成 总长度153km 其中 海底段的隧洞长度为3 38km 是目前世界上最长的海底隧道 51 地下空间利用的形态 城市设施 江底隧道 武汉长江隧道 被誉为 万里长江第一隧 的武汉长江隧道于2008年12月28日试通车 武汉长江隧道位于武汉长江大桥和长江二桥之间 该隧道总建筑长度3630米 分左 右两条隧道 其中东线隧道长3295米 西线隧道长3303 6米 每线各设2车道 宽7米 车道净高4 5米 设计车速50公里 小时 52 地下空间利用的形态 城市设施 互通立交隧道 厦门钟鼓山 万石山互通式立交隧道 平面布置图 工程属厦门机场路一期仙岳路至演武大桥段 位于厦门市思明区 穿越钟鼓山 国家级4A级风景区 万石山植物园 下穿既有钟鼓山隧道 隧道洞口位于居民集中的思明南路巡司顶巷 距离既有铁路的中山隧道出口 40 m C 匝道出口位于万石山植物园内 通过该匝道连通既有钟鼓山隧道与万石山隧道 A匝道进口位于钟鼓山隧道内A洞内 进口位于厦大和南普陀附近 53 地下空间利用的形态 城市设施 位于东京都千代田区的国立国会图书馆 是日本最大的图书馆 它拥有约750万册藏书 根据国立国会图书馆法 该图书馆收藏日本国内出版的所有图书 每年有8万至10万册的图书进入这里的书库 日本国立国会图书馆地下书库的最深处为地下8层 深30米 地下图书馆 日本国立国会图书馆 54 地下空间利用的形态 城市设施 常州世贸中心地下停车场立体三层机械车位 国家大剧院地下停车场 地下停车场 55 地下空间利用的形态 城市设施 蒙特利尔地下商城 多伦多伊顿购物中心 地下商业街 56 地下空间利用的形态 城市设施 东方明珠地下商业街 地下商业街 57 地下空间利用的形态 城市设施 瑞典国家广播电视台的一座音乐演播厅 总建筑面积9 000 m2 舞台面积 275 m2 1979 年建成 音乐厅建筑的 2 3 建在地下 观众厅部分有 10 m 高露出地面 地下音乐厅 伯尔瓦尔德音乐厅 58 二 地下空间利用的形态 城市设施 地下音乐厅 59 地下空间利用的形态 城市设施 这是一座全地下的浅埋体育馆 建成于1979年 屋顶不覆土而修建为足球场 建筑面积共 13 200 m2 其中运动大厅 8 000 m2 80 m 100 m 内有 12 个多功能球场和 200 m 室内跑道 在大厅以外 有一个 25 m2 室内游泳池 容纳 2 000 人的更衣室和一个面积 1 000 m2 的舞厅 8 个壁球室 和一些辅助性设施 地下体育馆 美国乔治城大学雅特斯体育馆 60 地下空间利用的形态 城市设施 为了在地下获得足够大的运动空间 采用了大跨度双曲壳体结构 每个壳尺寸为 20 m 42 m 壳体最高点距地面 11 m 最低点为 6 m 壳体厚度仅 8 9 cm 上铺混凝土板 将屋顶垫平 中间可以走管 线 地下体育馆 美国乔治城大学雅特斯体育馆 体育馆地下层平面 61 地下空间利用的形态 城市设施 工程于1983年建成 总建筑面积6500平方米 洞室内部采用喷锚结构 在最大的洞室 跨度25米 顶部每隔5米设一个钢筋混凝土拱圈 侧墙在喷射混凝土后 直接暴露在室内 与地面 水池等形成对比 从建筑布置到设备均按平战两用考虑 可为7000人提供战时掩蔽 地下体育场馆 挪威霍姆利亚运动厅和游泳池 地面出入口夜景 62 二 地下空间利用的形态 城市设施 地下体育场馆 霍姆利亚地下运动厅内景 霍姆利亚地下运动厅和游泳池施工 63 地下空间利用的形态 城市设施 这是挪威第一个地下游泳池 规模较小 只有一个 25 m 的6 线游泳池和一个供初学用的小池 还有一个面积为 140 m2 的健身房 以及男女更衣室等 主洞跨度 18 m 长 40 m 由壁柱支撑拱顶 柱间岩石露在室内 作为自然的装饰 工程开挖出来的石砟 用于建造一个新的城市港口 地下游泳馆 挪威季奥维克游泳池 挪威季奥维克地下游泳池内景 64 二 地下空间利用的形态 城市设施 地下游泳馆 挪威季奥维克游泳池 挪威季奥维克地下游泳池平剖面图 挪威季奥维克地下游泳池地面出入口 65 地下空间利用的形态 城市设施 与地上污水处理厂相比 地下污水处理厂具有以下优点 占用空间小 噪声污染小 环境污染小 节省土地资源 温度较恒定 安全性高 美观性好等 地下污水处理厂 66 地下空间利用的形态 生产设施 它相当于1 5个葛洲坝水电站 隐藏于右岸大坝 白石尖 山体内 主要建筑物分为引水系统 主厂房系统 尾水系统三大部分 三峡水利枢纽地下电站的首台机组于2011年5月24日零时正式并网发电 标志着中国在利用长江汛期弃水发电方面实现了 零的突破 地下水电站 三峡地下电站 67 地下空间利用的形态 储藏设施 北欧地区建成200多个水封石油油库 上个世纪70年代 我国先后在浙江象山和山东黄岛自行设计和施工建成2个地下油库 隶属中石化 处于正常使用状态 2000年国外公司和国内施工单位在浙江宁波和广东汕头分别建成2个液化石油气 简称LPG 水封油库 主要用于储存丙烷 丁烷和柴油 目前使用正常 地下储油库 68 地下空间利用的形态 储藏设施 现在发达国家已经放弃了修建地表水库来储备水资源的传统做法 而是越来越多地利用地下含水层广阔的空间 建立 水银行 来调节和缓解供水的紧张局面 实践证明含水层人工补给是一种可行的