“地下城”怎么建,深地空间研究有答案

发布时间:2022年06月18日
       《流浪地球》中的人们生活在地牢中。未来, 地下城将不仅仅存在于科幻电影中。科学家们目前正在进行的深空研究正在探索如何建造地牢。记者近日采访了中国工程院院士、深圳大学深科学与绿色能源研究所所长谢和平, 请他从科学的角度描述地下空间生存的未来。地下城是一项世界领先的科学研究。深空开发利用不仅仅是科幻小说, 而是全世界都在研究的科研项目, 是世界领先的科研课题。谢和平说, 地下空间的综合利用在国际上受到高度重视, 许多国际组织一直在研究地下空间的利用。这些国际组织包括1974年成立的国际隧道与地下空间协会(ITA)、1996年成立的国际地下空间联合研究中心(ACUUS)和1986年成立的国际非开挖技术协会(ISTT)。 《东京宣言》 1991年国际城市地下空间学术会议通过的也强调, 21世纪是人类开发利用地下空间的世纪。据谢和平介绍, 世界上科学开发利用地下空间的案例很多。例如, 芬兰已经建造了一个地下公园。地下120米深的空间变成了空气咸湿的氧吧。常年恒温11℃~12℃, 几乎没有过敏原和细菌。病人正在康复中。 20建于 2014 年的位于英格兰北威尔士的矿井游乐场, 位于地下 150 米处, 拥有世界上热能和保湿环境的地下蹦床。许多国家也在努力开发地下空间。比如新加坡打算建设的地下科技城, 已经计划在西部科技园下面建设一个相当于30层的地下科技城, 用于生物医药产业和生活。科学使用, 未来还可以容纳新的人口。一个城市的总面积不仅仅是地面面积, 一个城市的总利用空间要乘以发展深度的40%。
       这些地下空间具有恒温恒湿、隔音隔振、自然抗自然灾害、背景辐射低、环境清洁等独特优势。谢和平说, 这些地下空间的优势可以用来开展地下医学研究和治疗, 比如乌兹别克斯坦的霍奇金洞穴, 可以提高慢性阻塞性肺病患者的细胞免疫;还可以开展相关的科研活动, 比如欧洲的大型强子对撞机就在地下92米处。
       如果进行更多的探索和利用, 也可能使深空成为比太空定居更好的人类定居方式, 并在未来应对未来的地球灾难。谢和平说。未来的地下城应该如何建设?谢和平介绍, 他最近在《煤炭学报》上发表学术文章, 提出建设5.0版地下城的战略构想和科研论证。按照这个概念:地下0~50米为地下轨道交通、管网系统和避难设施, 地下50~100米为地下宜居城市, 地下100-500米为地下农业、地下医药和地下生态圈及战略资源储备, 地下500-2000米为地下能量循环带、地下抽水蓄能、压缩空气电站、地下热力为调控、储存和利用, 地下2000多米为深地科学实验室, 以液态形式开采深地固体资源。关于深空开发利用,

我提出了五个时代理念, 包括地下空间被动利用1.0时代、地下空间与地下生态城市科学发展2.0时代、深生态圈3.0时代建设, 科学实验室和深空舱4.0时代, 深部固体资源液体开采5.0时代。谢和平说。深度发展的1.0时代, 建设防空洞、仓储库、地铁、地下商场、地下停车场等。2.0时代, 将有一个完整宜居的生态城市, 阳光充足, 水自循环泵和智能空气再生系统。 3.0时代, 必须利用生态与环境地下空间, 构建地下生态环境, 包括人工阳光、生态植被、深层农牧业、水与生态自循环系统。 4.0时代, 要在地球深处进行不同深度的原位科学实验, 构建深部物理、生物、医学、岩石力学的理论体系, 为人类进军打下理论基础。地球的深处。 5.0时代, 需要发明盾构式采、选、充、气化、发电一体化技术和装备,

将固态资源直接转化为液态、气态和电能。那时, 地下巷道采矿由无人机和机器人巡逻、检查和操作。利用煤粉爆炸和瓦斯爆炸产生的能量在地下3000米深处就地发电。电力、氢气和液化碳将被输送到地面, 而不是固体资源。自循环开发利用系统。
       目前, 我领导的博士团队正在做这方面的前期探索性研究。谢和平说。进入地下城2.0时代 据谢和平介绍, 地球固体矿产资源可埋藏在40公里以上深度, 我国已探明的铁矿、铜矿、铝土矿资源70%都在2公里以下。以地热资源为例, 仅在地壳最外层10公里范围内, 就有1254亿焦耳热量, 相当于目前世界煤炭总热值的2000倍。目前,

我国已将深度开发列为国家重大科技专项。要全面提升深部工程科技水平和能力, 力争到2035年达到深部钻井1.5万米; 10, 000米用于石油和天然气开采;和地热开发。到6000米, 固体资源开采到3000米, 地下空间工程到1000米。目前, 国际地下空间利用率约为30%, 而我国仅为17%。谢和平说, 随着我国深入发展战略的深入发展, 如何合理开发利用这些地下空间, 是一项需要先行预研的国家重大战略性科研项目。以煤矿为例, 我国现有煤矿地下空间约139亿立​​方米,

预计到2030年将达到241亿立方米, 长度约160万立方米。公里, 可以绕赤道40圈。如何利用如此巨大的地下隧道空间?谢和平说, 国外废气矿山的改造利用呈现出多种目的和形式。例如, 利用地热能发展地下农业, 诺丁汉大学的学者正在考虑利用矿井中天然存在的地热能, 将 150, 000 个废弃的煤矿改造成地下农场。要知道, 地下本身冬暖夏凉, 而地下温室的建设成本仅为地上温室农业的1/4。谢和平说, 2017年, 英国伦敦利用地下33米的防空洞建造了地下农场。使用LED灯作为光源, 水培技术可以节水70%, 而且完全不需要农药。植物的生长不受季节和天气的影响。 , 6~28天收获, 成功推出地下农产品品牌。还有井式小型智能地下停车场、地下抽水蓄能发电、压缩空气储能电站等的建设, 都是利用地下空间的可能方式。谢和平说, 除此之外, 还可以建设地下污水处理厂。例如, 香港计划将地面污水处理装置置于地下;还可以建设地下酒店、景观旅游和地下原地实验室。
       例如, 韩国的暗物质实验室就在矿井下方 700 米处。在深空利用方面, 我国也开始了一些探索。
       目前, 京西5大煤矿一期改造工程已经开工。谢和平说, 按照规划, 地面为青山绿水风景区、高校教育培训区、旅游度假区、运动休闲区、高科技园区, 地下为开发成煤矿。地下安全生产培训实践区、地下生态景观体验区、地下农业种植区、深度科学探索区。我们希望将其建设成为国家煤矿开发利用示范区、科技研发总部和地下空间研发实验基地。谢和平说。在他看来, 地下城建设刚刚进入2.0时代, 可能需要几十年甚至几百年才能达到5.0时代, 但未来的趋势和美好的前景可想而知。