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中国工程院院士钱七虎:向地下要空间

2021-01-07   人民政协网

“利用城市地下空间是治理‘城市病’、实现绿色发展的必然选择。”钱七虎院士在接受人民政协报记者采访时表示。

作为中国工程院首届院士、2018年度国家最高科学技术奖获得者,陆军工程大学教授钱七虎是地下空间利用的资深专家,最近几年,他连续呼吁我国城市发展方向是向地下要空间。

■“地下专家”

2019年1月8日,在人民大会堂,习近平总书记亲自为获得2018年度国家最高科学技术奖的两位院士颁奖。钱七虎就是其中一位。作为我国现代防护工程理论奠基人,钱七虎已经为祖国的安全防护和现代化建设默默奉献了一个甲子的时光。

随着对现代防护工作的了解不断深入,钱七虎越发感到自己当初专业选择的重大意义——如果说核弹是对付敌对力量锐利的“矛”,那么防护工程就是一面坚固的“盾”。防护工程是国家的地下钢铁长城,“矛”升级了,我们的“盾”也必须与时俱进。

在一次次探索实践中,钱七虎逐步建立起我国现代防护工程理论体系,解决了我军核武器空中、触地、钻地爆炸以及新型钻地弹侵彻爆炸等若干工程防护关键技术难题。

在半个多世纪的科研岁月中,钱七虎为我国多项大型工程立下汗马功劳。1975年,钱七虎设计出当时国内抗力最高、跨度最大的飞机洞库门;1992年,钱七虎主持被誉为“亚洲第一爆”的珠海国际机场项目爆破工程,开辟了中国爆破技术新的应用领域;在港珠澳大桥的海底隧道项目建设上,钱七虎综合考虑洋流、浪涌、沉降等各方面因素,提出关键性建议方案;作为多个国家重大工程的专家组成员,钱七虎还对南水北调工程、西气东输工程、能源地下储备等方面提出切实可行的决策建议,并多次赴现场提出关键性难题的解决方案。

■充分利用地下空间是实现绿色发展的必然选择

“2020年,世界人民在与新冠肺炎全球大流行作斗争的同时,也以不安的心态瞻望未来的全球生态环境。虽然疫情是目前最大的担忧,但气候变化仍然是当代面临的核心挑战。”钱七虎认为,碳排放主要来自化石能源和化石燃料交通,气候变化的应对关键之策应是推进绿色发展,实施生态大保护:建设绿色生态城市,特别是发展绿色能源和绿色交通;保护世界原有森林和绿地;建设绿色国土,发展绿水青山。

“全球温室气体的排放有2/3来自城市,但是全球人口仍在快速增长,城市人口更在加速增长。城市化正在加速发展,1985年-2015年30年间,全球城市面积扩展80%,联合国人居署报告称,全球每周有140万人迁到城市,这些都是导致全球温室气体排放的加剧。”

全球生态环境的出路在哪里,对策在何方?

“《河北雄安新城规划纲要》规定新城建设空间仅占30%,而60%~70%的城市空间为绿色生态空间,雄安新城将向世界指明未来城市的建设方向。”钱七虎认为,雄安新城和北京副中心通州区的建设控制性详细规划表明,必须充分利用地下空间,特别是大力发展以地铁为骨架的轨道交通系统和城区地下物流系统为特征的绿色交通和绿色城市基础设施,不但使市民交通和货物运输转入地下,还包括垃圾、污水等的集输运以及一切脏、乱、差的建筑和设施都转入地下,从而节省土地资源,提高土地利用效率,释放出大批地上空间用作大片的绿色植被和生态空间,建设绿色城市。

“利用地下空间,节约地面土地资源,建设绿色生态。”钱七虎认为,利用地下空间是实现绿色发展的必然选择,开发利用地下空间,把城市交通(地铁和轨道交通、地下快速路、越江和越海湾隧道)尽可能转入地下,把其它一切可以转入地下的设施(如停车库、污水处理厂、商场、餐饮、休闲、娱乐、健身等)尽可能建于地下,就可实现土地的多重利用,提高土地利用效率,实现节地的要求。

■将地下能源利用起来

“可以利用绿色能源,节能减排。地温能它把传统空调器的冷凝器或蒸发器直接埋入地下,利用传热循环介质与大地进行热交换,从而提取地温能。地下换热系统可埋设在地下结构基坑围护结构、基础底板下、桩基内;可埋设在新奥法施工的隧道衬砌内或以能源锚杆的形式埋设在其围岩中;也可埋设在地铁区间隧道内、地下输水管道内。”

钱七虎以上海自然博物馆进行了解释,该馆采用了地下结构内埋管热交换系统,其初投资比传统的冷水机组+锅炉系统增加210.2万元,但该系统利用了地温能实现建筑制冷和供暖,年运行费用可节省22.3万元,动态回收期11.98年,该系统利用清洁的地温能,每年可节约117.7吨标准煤,减排二氧化碳195.5吨。

钱七虎又举了北京大兴国际机场的利用地热资源的例子:“2019年8月,北京大兴国际机场地源热泵工程1号能源站开始启用,每年提取浅层地温能56.36万吉焦,实现大兴机场公共区域250万平方米办公场地的供热和制冷,节省天然气1735.89立方米,相当于21078吨煤,减少碳排放1.58万吨以上,地源热泵将成为建筑能源的首选解决方案。”

■将交通转移到地下

“仅大力发展轨道交通不能从根本上解决交通拥堵。即使是轨道交通相当完善的发达国家大城市,如伦敦、东京、芝加哥、马德里、莫斯科等,它们也困扰于交通拥堵。未来城市交通应积极发展地下低速磁悬浮交通,磁浮没有地面摩阻力,能耗低,少占地,噪声少,电力驱动无二次污染。”钱七虎建议说,可以在城镇辅以发展电动能汽车的地下快速路,将来发展1000公里每小时的地下低真空高速磁浮交通,可取代高污染高碳排放的喷气式客机。

“根据世界经合组织2003年统计,发达国家主要城市的货运占城市交通总量的10%~15%;在中国则为20%~30%;而在当今电子商务、快递和送快餐发达的中国,这个比率还要高。货运交通转入地下必将对缓解交通拥堵作出重要贡献。”钱七虎对于城市发展做了大量调研。

“地下货物运输系统,又称地下物流系统(ULS)是基于城内运输和城外运输的结合。城外货物通过各种运输手段到城市边缘的物流园区(CLP),经处理后由CLP通过ULS输送到各个终端。它以集装箱和货盘车为基本单元,以电力的自动导向车(AGV)为运输工具。”

钱七虎呼吁,要创新转变城市交通运输方式还包括地下物流系统,以替代城市货车限行的行政措施,将城市货运逐步并最终转移至地下。

“在城市,物流配送中心与地下物流系统枢纽相结合,或者地下物流系统的物流配送中心和大型零售企业结合在一起,也可以与城市商超结合,建立商超地下物流配送,实现网络相互衔接,客户在网上下订单以后,物流中心接到订单后,在地下进行客户货物的专业仓储、分拣、加工、包装、分割、组配、配送、交接、信息协同等基础作业或增值作业,通过地下管道物流智能运输系统和分拣配送系统进行运输或配送。”钱七虎建议说。