生活在大都市,每当你推开窗户,清新的空气就会扑面而来;蓝天白云下,孩子们在成片的草坪上嬉戏;马路上车辆行人井然有序,通行无阻... ...这样的生活,相信应该是每个都市人都梦寐以求的。但眼下,我们的城市面临交通拥堵、环境污染、城市内涝、垃圾围城等诸多问题,如何才能在有限的土地资源上拓展我们的生活空间,改善我们的生活体验,让更多的人感受到城市生活的美好?在《中国经济大讲堂》演讲中,中国工程院首届院士、2018年度国家最高科学技术奖获得者钱七虎指出,合理利用地下空间是解决“城市病”的一剂良药。

6月13日21:48,CCTV-2央视财经频道《中国经济大讲堂》特邀中国工程院首届院士、2018年度国家最高科学技术奖获得者、中国现代防护工程理论的奠基人钱七虎为您深度解读《地下空间如何助力城市绿色发展?》,邀您关注!

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「独家」拥堵、内涝、环境污染……这些“城市病”有治啦



钱七虎,中国工程院首届院士,2018年度国家最高科学技术奖获得者,他是中国现代防护工程理论的奠基人,是防护工程学科的创立者、防护工程科技创新的引领者。60载科研生涯,他为我国防护工程各个时期的建设做出了杰出贡献。他荣获国家最高科技奖的殊荣,将800万元奖金全部捐献助学。他进入耄耋之年,依然忙碌于科研一线,为国家重点工程建设四处奔走,发挥着重要作用。

美国波士顿原来是高架路,1994年拆了高架路,修地下路,8到10车道的,全市的高架路都拆了。为什么拆高架路呢?高架路振动、尾气排放,城市环境恶化了,所以为了解决这个问题波士顿决定拆掉全市的高架路修建地下路。


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这张图中左边就是原来高架路的情况,高楼林立,高架路拥堵,右边拆了高架路以后变成了林荫大道。波士顿拆了高架路修了地下路以后环境怎么样呢?告诉大家,波士顿监测结果全市的空气一氧化碳的浓度降低了12%,城市的空气污染大大地好转,同时增加了大量的城市的绿地和开敞空间。

为什么地下快速路可以解决城市的空气污染呢?快速路里面也是有汽车在通行,也有尾气的污染。东京的地下快速路的尾气通过地下设施的除尘和换气技术,用静电除尘,通过催化把一氧化碳、氧化氮变成二氧化碳,变成无害的空气,这就是东京地下线的除尘换气技术。波士顿的地下路也是有这样的系统来解决地下路里面的尾气的污染。

还有城市的污水,过去我们城市的粗放发展模式,污水直接排到流经城市的河流里面去,现在我们绿色可持续发展。过去的处理我们知道,高碑店污水处理厂周围大量的地面不能得到利用。那么怎么能够解决这个问题呢?芬兰赫尔辛基污水处理系统就是地下的,我去参观过这个地方,地面闻不到臭味,到里面就有臭味了,就是把污水在地下处理,最后出来了一包一包粉,这个粉可以当肥料。新加坡也是这样,新加坡原来是七个地面的污水处理厂,经过改造以后变成两个大型的污水处理厂和两个小型的污水处理厂,通过综合管廊把污水输送到地下,输送到污水处理厂,然后污水经过处理以后无害了排到海里面去。


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这一个是上海的50万伏的高压变电设备,建到地下去了,它意味着什么呢?就是我们过去城市变压器都在地面,城市的电缆都在空中,我们叫做蜘蛛网。那么这个电站建成了,意味着这50万伏的高压都可以到地下去,也就是所有的电力电缆都可以到地下去了。因此地上的城市的蜘蛛网就可以不再出现了,当然通信电缆更可以到地下去了,所以就是建城市的综合管廊解决城市蜘蛛网的问题。

城市内涝的问题东京怎么解决的?它是建了这么五个大的竖井。


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这个竖井多大呢?下面有一些人,通过比例,就能看到这个竖井有多大,它用大的竖井深层地蓄排。如果没有暴雨,平常的雨洪和污水通过平时的浅层的排水道,处理以后排到旁边那个东京最大的河流;如果雨洪来了,竖井就打开了,水下去,上百万方的雨洪储在储蓄井里,然后通过泵排到河川里面去。所以东京过去由于台风、暴雨曾经出现过内涝,现在没有内涝了。


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这是吉隆坡的,它的地下路是和排洪解决城市内涝相结合的。没有暴雨的时候,它的上下两层都通车,如果有大暴雨,路就关闭了,关闭了以后全部排洪,不通车了。新加坡它也有一个深层的排水系统,是怎么样的呢?因为新加坡它是一个岛国,它的淡水是不够用的,所以它的这个雨水、污水是分流的,就是它的雨水要利用的,它的淡水、雨水是通过地面的渠道流给五个深层的集水井,然后经过处理以后应用到水务系统来用的,所以城市内涝也是可以解决的。世界的经验是要建设深层的蓄排系统,我们国家国务院也提出来要建设海绵城市。我认为最重要的解决内涝的是深层地蓄排。

在我们东北地区、京津冀地区、华北地区,由于冬季还要取暖、 燃煤,还是没有彻底解决雾霾问题,可以用地热来解决问题。地热分三方面来介绍,第一种形式是热泵技术,所有的城市都可以利用,当然效率、过程是不一样的。这种技术最大的优点,它是可再生能源,是不污染空气、不污染环境的清洁能源,所以我们要大力推广,这是解决以燃煤为主空气污染的一个替代方案。


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这张图地面横坐标是一个温度,越往右边温度越高,是冬春秋夏。夏天温度最高了,但是到地下大家看四条线变成一条线了,就说明地下五米以下基本上是一个温度,也就是地下是冬暖夏凉的,那么利用这个温度差来解决这个热能的问题。


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这张图就是地下的热交换管,埋在地下,通过热泵把地下的热送到房子里面去解决取暖和空调的问题。

比如地铁车站我们基坑,我们的连续墙、底板可以放热交换管。奥地利的一个地铁车站里利用桩基来解决冷和热的问题,旁边一个学校用了它的技术每年节省了34000方天然气,每年节省了电费1万美元。瑞士它是利用这个热泵技术每年节省了50万度的电,效果还是明显的。

上海自然博物馆是通过它的地下的灌注桩和地下连续墙的埋管,热泵系统来解决取暖的问题,利用这个热泵技术代替了电负荷是1600千瓦,当然这个技术它需要埋设热交换管要热泵,它要增加成本,成本是增加了200万元,但是每年节省的电费十几万元,所以这样的话它12年可以收回来成本,更重要的它改善了空气,没有污染空气,改善了环境,所以这个是非常值得推广应用的。


第二种形式是美国、德国,它们都在研究的一个技术,目前还不成熟,就是美国洛斯阿拉莫斯国家实验室,在芬登山上建成了一个叫热干岩的发电站。


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什么意思呢?我们大家知道,我们的地壳是一个岩石圈,地壳下面是岩浆,火山爆发之后岩浆就爆发了,那个地方地下是非常高温的,所以我们的岩石圈越往下温度越高,大概100米要增加三度,那么1000米的话就是30度,如果3000多米不是增加100度了吗?也就是地下3000多米,一般来说要达到100度,那么水就变成了蒸汽了。

所以我们想就打两个井,两个井打到下面去,我们把岩石打碎了,把水灌下去,水就变成蒸汽了,从右边下去,左边上来,蒸汽就发电了,这就是热干岩的发电站。美国上世纪八十年代已经建成了十兆瓦的热干岩发电站,但是成本还是高,所以目前还没有推广,但未来是非常可观的。为什么呢?因为这个热干岩量很大,我们中国有多少热干岩的量呢?我们中国有热量相当于836万亿标准煤的热干岩,如果用2%可开发的话,中国的热干岩的发电量,我们如果按每年46亿吨标准煤的热量来算,热干岩一千年都用不完,所以这个量是非常大的,所以这个技术是很可观的。所以现在我们中国正在加紧研究把这个技术怎么能够用到商业开发的程度。

还有第三种地热能,是现在已经利用了,就是我们雄安的新城,它有个天然的条件,地下有温泉、热水,雄县85%的小区、80%的居民就是用地下的热水来冬季取暖的,所以叫做雄县模式,这个当然要有一定的条件地下要有温泉才行。那么现在我们中国的这个温泉在很多省比如说西藏、河北还是很丰富的,所以我们要推广应用地下的地热能。

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