地下空间开发与利用第二章PPT

其次章地下空间开发和利用的可持续性战略

§2－1地下空间开发的四大浪潮随着能源、交通、国防、市政等国民经济的快速发展和全球性的环境疼惜及人类生存可持续发展的要求，地下空间的开发利用出现了前所未有的新浪潮。国际上出现了“二十一世纪是人类开发利用地下空间时代”的口号;§2－1地下空间开发的四大浪潮美国《将来学家》杂志预料二十一世纪将有1/3人口生活和活动在地下。我国是正处于高速发展的国家，将可持续发展作为现代化建设的一项重大战略是我国的基本国策。二十一世纪地下空间开发和利用时代，为我国隧道和地下工程的飞速发展供应了广袤前景。§2－1地下空间开发的四大浪潮一、第一次浪潮：人类发展初期特点：利用洞窟居住、防风、防雨、防野兽的有攻击一、第一次浪潮:人类发展初期

绳文时代洞窟遗迹(第一期)所在地：群馬県万場町青梨堀谷洞窟（静岡県浜北市）用途:居住、避难、贮存数量:400余处特点:朝南、靠近水源、前庭宽敞§2－1地下空间开发的四大浪潮二、其次次浪潮：19世纪工业革命起先特点：以欧美为主的矿山工程、城市市政和地铁、军事和水电工程发展快速矿山工程二、其次次浪潮：19世纪工业革命起先§2－1地下空间开发的四大浪潮三、第三次浪潮：20世纪初中起先（1930年）特点：以地下空间利用为特征，人类活动移居地下如：商业街、停车场、商业街、文化消遣活动场所、体育艺术场馆20世纪兴起，21世纪为高潮缘由：人类巳意识到生存环境和资源的危机特点：联合国和世界各国提出“可持续发展战略”，以节约资源、改善环境，疼惜生态，建立可持续发展的城市的地下空间利用21世纪世界两大事务：美国的高科技，中国的城市化四、第四次浪潮：20世纪兴起，21世纪为高潮降低高层建筑，保持文化、艺术，给人们以宽广、舒适感。四、第四次浪潮：建立可持续发展的城市地下空间开发第四次浪潮的中心是什么？问题§2－2、地下空间开发的动因动因：建立可持续发展战略------第四次地下空间开发浪潮的中心内容所谓可持续发展战略：保持人类生存可持续发展一、“可持续发展战略”提出的缘由发展是人类社会永恒的主题，人类从诞生就不断追求生产力的发展和社会文明的提高。18世纪人类进入了一个快速发展时代，随着生产力的快速发展，人类创建的财宝成倍增加，生活日益舒适；但人口快速增加，资源猛烈消耗、环境严峻污染，不合理的资源开发利用，导致生态环境日益恶化，严峻威逼人类生存。所以：“可持续发展战略”――1987年联合国世界环境和发展大会提出缘由：世界经济“畸形”发展，导致环境日益恶化状况：世界经济飞速发展，使自然资源惊人的损耗，使自然资源开发利用程度，超过了人类发展的正常须要，使得世界问题日益突出。二、世界问题①人口爆炸：人口成几何发展――生存环境危机(a)世界人口急剧膨胀公元1年：2.5亿人；1600年：5亿人；1950年：25亿人；1987年：50亿（50年的2倍）;2000年：61.3亿预料：2025年82.2亿；2050年：150亿二、世界问题(b)中国人口急剧膨胀公元6年：0.16亿人；1602年：0.56亿人；1949年：5.4亿人；1982年：10.32亿（30年2倍）;1995年：12.0亿预料：2020年15.0亿；2050年：17亿地球不堪重负——人口大爆炸人口问题，是全世界广泛关注而又急迫须要解决的问题。就人类所面临的挑战而言，人口问题数一数二。它与资源惊惶、环境污染等人类生态环境恶化现象亲密相关。因此，世界大多数国家在洞察这一问题后，快速地作出反应，限制人口的大爆炸。1987年7月11日，世界上第50亿个人诞生在前南斯拉夫的萨格勒布。这个数字不是与生惧来的，也不行能停止不前，但我们可以人为地限制它，使其缓慢地增长。从1650年至1850年，中间阅历了200年，人口翻了一番，达到了第一个10亿；而从第一个10亿到其次个10亿，用了80年时间；从1930年至1960年，只用了30年时间，世界人口就跃进到第三个10亿。到1975年世界人口突破40亿大关。人口翻番的时间越来越短。人类的脚步②资源剧耗：石油、煤气、有色金属只有可数开发年限，按现有能源耗速度：石油50年；煤100~200多年；自然气60年耗竭；矿场已特殊有限。

世界能源消耗速度单位：亿吨标准煤能源1980年1986年增长百分比%消耗量占总量（%）消耗量占总量（%）石油37.6744.241.08389煤炭26.2530.732.433014天然气18.3121.421.262019核能、水电3.013.512.9712335总计85.24100108.1010027水污染是普遍存在的资源剧耗大约50年后，人类目前广泛运用的传统能源煤、石油和自然气将面临严峻短缺……到那时，汽车还能不能在马路上奔跑，飞机还能不能在太空翱翔，冬天是否有暖气，夏天是否有空调，假如没有了能源，我们的生活中还能有什么？是可怕的预言，还是真实的将来？③土地沙化，耕地削减：土地：是具有自然属性、经济属性和社会属性，人类赖以生成的自然资源。土地功用：支撑人类生产和生活；供应人类生成的植物和动物；容纳和转化危机人类的排泄物。土地特性：面积有限。全球陆地1.318亿km2，占地球表面的29%；土地资源不行替代；土地资源不行再生；土地沙化，耕地削减严峻危机人类生成。我国1986－1996年十年：耕地削减2963万亩；1997、1998、1999年分别削减203万亩，392万亩，655万亩。目前我国荒漠化面积262.2万km2，占土地面积27.3%；而且沙化面积不断增加：1960~1970年每年平均增加沙化土地1560万km2；1980年以后，每年平均增加沙化土地2460万km2； 假如保持现有土地不减，中国耕地最大的人口承载为17亿人城市范围扩大，耕地削减――城市用地惊惶中国：960万土地耕地：100万（占1/10）人均耕地933（与前苏联比，人均7337约1/8），年平均递减耕地1.66%中国土地问题土地沙化:我国是世界上土地沙化面积较大，分布较广、危害严峻的国家之一。目前我国沙化土地为168.9万km2，占国土面积的17.6%。风沙活动最为活跃的沙化土地近30万km2。

近年沙化土地面积的扩展速度在不断加快，50-60年头平均每年扩展1560km2，70-80年头平均每年扩展2100km2，90年头平均每年扩展2460km2，相当于一年损失一个中等县的土地面积。内蒙古二连浩特市遭遇强沙尘暴攻击，风力短时达9、10级，能见度不到300米，当地气象部门于14时许发布沙尘暴橙色预警信号耕地削减:国土资源部公布全国城镇存量建设用地专项调查结果，截至2004年底，全国城镇规划范围内共闲置、空闲、批而未供土地近400万亩。国土资源部介绍，从1996年到2004年，全国耕地削减1亿多亩；与此同时，大量土地被粗放利用，甚至奢侈.人类工程活动沙漠化趋势增加新形成的沙丘温室效应：是由于能原过度消耗，导致地球表面气温上升，全球变暖，冰川后撤，海平面上升。臭气层空洞扩大：煤、石油过度消耗是温室和酸雨形成的元凶，加速臭气层的破坏――使地球失去了疼惜。酸雨面积超过国土40%，南方城市81.8%出现过酸雨。1996年世界卫生组织警告说：四年以来，南极上空臭气层空洞面积扩大一倍，大约为2000万km2，并有消逝的可能。臭气层是人类的疼惜伞；酸雨危害人体健康、损害生态系统、导致土地酸化、影响建筑材料和结构寿命。④温室效应，臭气层空洞扩大：温室效应导致冰川溶化冰层溶化会不断令海平面上升。海平面上升很可能带来毁灭性的灾难。海平面上升一米，单在孟加拉，会有过百万的人失去家园。溶化的冰水会把海水冲淡－海水盐份变更会损害渔产并会扰乱全球的水流。⑤环境污染：地理环境污染是指由于人为缘由，向地理环境释放物质和能量，影响人类和其他生物的正常生存与发展，或造成某些地理要素的运用价值下降等现象。水资源的污染：――导致水资源短缺，急需污水处理大气污染：燃煤和汽车尾气排放，需解决城市燃料结构危害：影响我们后代的生存和发展水污染是普遍存在的大气污染的危害为什么青蛙妈妈找不到小蝌蚪了?三、中国问题1、浩大的人口压力2、严峻的资源短缺自然资源总量在世界排名人均占有量占世界人均值的比例土地资源31/3矿产资源33/5耕地资源41/3河流径流量61/4森林面积61/5以城市为中心的环境污染仍在发展，并快速向农村扩散；土地流失、荒漠化等生态破坏的范围仍在扩大，程度在加剧3深刻的环境危机（1）以甲地为代表的／／／／／所示地区突出的生态环境问题是荒漠化，造成这一问题的的自然缘由主要是干旱、风蚀作用强、植被稀有，人为缘由主要有过度放牧、滥垦滥挖、草原退化。

4、土地的贫乏（2）乙为低山丘陵地区，由于气候多雨，加之人类不合理的活动，如不合理耕作，过度砍伐树木

，使这一地区的易发生的生态环境问题是水土流失。（3）丙所在的地形区是盆地，这个地区的大城市由于大气污染形成的环境问题主要是酸雨，形成这一环境问题的气候条件是潮湿多雨，当地的能源消费结构特点是以燃煤为主。

（4）图中A-F各城市，由于能源结构以燃煤为主，冬季采暖季长，又以重工业最为集中，所以环境污染以大气污染

最为突出。（5）从以上事例，可以总结得出，环境问题的分布具有明显的地域

性特征，这主要是由于各地区的社会经济不同，以及自然环境条件的差异所致。目标：建立一个健康、合理的人类可持续发展模式----开发利用地下空间，解决人类生存危机。§2－3地下空间开发的意义地下空间开发的意义建立可持续发展的必由之路――开发地下空间美国（宾西法尼亚高校）格兰尼博士说：将来的城市会搬到地下，以保持城市的完整性；把自然、艺术留给城市，把交通、活动放入地下。地下空间的开发是疼惜环境、改善环境，供应人类所需资源，保证人类可持续发展的重要措施。1、地下空间供应巨大的活动空间，节约大量的能耗，人类活动转入地下社会生产力的巨大发展，伴随着威逼人类生存的巨大破坏社会每增加一个人，就必需供应一个生活空间，给人类生存带来压力和危机问题：人口问题、土地、粮食、水资源、矿物资源、生态环境、社会等问题人类的生态空间和生活空间都是以土地为依托人类生存所需的生活品（生态空间）人类活动所需的场所（生活空间）人口增长，土地削减――导致生存危机人口增加，城市不能扩容――开发生存空间开发空间：海洋――正在开发，难度较大。宇宙――正在探讨，较为遥远地下――能干脆受益，必定趋势WesternKowloonReclamation西九龙MaOnShanreclamationcompletedin1993马鞍山地下空间给人们供应城市地下资源

发展城市空间的立体化（1）居住空间：――随着技术的发展，地下空间居住能达到地面标准（2）业务空间：――办公、会议、教学、试验、医疗、社会福利活动空间（3）商业空间：――批发、零售、金融、贸易等场所（4）文化空间：――消遣、体育等场所（5）交通空间：――人类利用最早、最有效的利用地下空间给人们供应城市地下资源

发展城市空间的立体化（6）物流空间：――城市市政设施、管线、污水、垃圾处理（7）生产空间：―军事、轻工、地下电站等（8）贮存空间：――地下仓库、车库等（9）防灾空间：――人防地道（10）安葬空间：――地下安葬和存放骨灰等美国进行地下与地面建筑对比试验，地下建筑节能率：明尼苏达、波士顿为48%；盐湖城、罗克斯分别为58%和51%。结论：地下空间的开发为人类的生存空间供应巨大潜力2、地下空间供应自然干净能源开发地下空间，挖掘地下空间资源的潜力——煤、油、水、热、矿物等丰富的地下资源。（1）太阳能利用－利用地下能源库贮存美国1982－1984提建了一个地下供热库，夏季贮存，冬季运用。瑞典建立一个15000洞室热水库（以焚烧废物为热源）（2）深层干热岩（HDR－hotdryrock）发电美国、德国1984年建了一个10MW的干热岩电站

（3）建立地下蓄水库－水质好，解决水资源短缺，挪威、芬兰、日本等都巳实现3、地下空间开发削减环境污染地下交通网与城市中心市政、商业、活动场所相连，削减城市汽车，限制汽车流通扩大地下空间活动场所，增加城市地面绿化面积接受地下废水处理系统，削减对城市污染，使污水再利用（冲洗、浇花、浇灌），缓解水资源危机。4、开发地下空间，保持耕地，降低高层空间开发30m以下空间，可将城市空间扩大一倍降低高层建筑，保持文化、艺术，给人们以宽广、舒适感。欧美提出限制高楼；我国上海也提出限制高楼。开发地下空间，综合治理城市环境。建立市政公用隧道，美化城市，管理规范化。建立地下步行街，变更城市人流络绎不绝的压抑气氛。状况：19世纪－桥梁；20世纪－高层建筑；21世纪－地下空间地下空间的开发利用

肖明

武汉高校水利水电学院地下空间开发和利用的发展趋势§2－4地下空间开发持续发展趋势一、地面地下综合化地下综合体的开发和利用新城区确定要有地下空间规划地下铁道和地下步行街系统地下空间功能分区和协调发展地面高架浅层：人类活动：交通、消遣、商业车库等。中层：污水、垃圾处理、市政管线次深和深层：地下水、输送、处理、回收、能源贮存、储存的循环系统更深层：能源（地热）和核废料处理二、地下空间分层化和深层化高放废物中的放射性核素：半衰期长、毒性大、对人类危害大。平安处置高放废物：各国人民和政府特殊关切的大事。高放废物处置的目的：是让废物与人类生存的环境完全隔绝。高放废物的处置：长期的、艰难的、困难的战略任务。国际放射性废物地质处置十年进展高放处置的方法：宇宙处置：不行行深海沟处置：不行行冰盖处置：不行行岩石熔化处置：不行行核素嬗变和分别：停