科学角度描绘未来地下空间生存图景(1)_国内_光明网(图)

光明日报记者 詹元

《流浪地球》中的人们生活在地下“地牢”中。未来，“地下城”将不仅仅存在于科幻电影中。目前，科学家们正在进行深空研究，探索如何建造“地牢”。. 记者近日采访了中国工程院院士、深圳大学地球深部科学与绿色能源研究院院长谢和平，请他从科学的角度描述未来地下空间的生存状况。

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《地牢》是世界范围内的前沿科学研究

“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，是世界性的前沿科研课题。” 谢和平表示，地下空间的综合利用在国际上受到高度重视，已有多家国际组织在研究地下空间的综合利用。这些国际组织包括1974年成立的国际隧道和地下空间协会（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》 “

据谢和平介绍，世界上已经有很多科学开发利用地下空间的案例。例如，芬兰建造了一个地下公园，将地下120米深处的空间变成了一个充满咸湿空气的氧吧。病人康复了。英国北威尔士的矿山游乐场，建于2014年，位于地下150米，拥有世界上最大的地热保湿环境地下蹦床。

许多国家也在努力开发地下空间。例如，新加坡打算建设一座地下科技城。已规划在西部科技园下方建设相当于30层楼的地下科学城，用于生物医药产业和生命科学领域。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应该是地面面积乘以40%的开发深度。这些地下空间具有恒温恒湿、隔音、隔震、天然抗自然灾害、造价低廉，具有底部辐射、环境洁净等独特优势。谢和平说，利用这些地下空间的优势，可以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力；相关的科研活动也可以进行，比如欧洲的大型强子对撞机在地下92米。”

未来如何建设“地下城”

未来“地下城”应该如何建设？谢和平介绍了他最近发表在《煤炭科学杂志》上的学术文章，并提出了他对“地下城”5.0版建设的战略构想和科研论证。按照这个思路：地下0-50米是地下轨道交通、管网系统和避难设施；地下50-100米是地下宜居城市；地下100-500米为地下农业、地下医药、地下生态圈和战略资源保护区地下城，地下500-2000米为地下能源循环带、地下抽水蓄能、压缩空气电站、地下热能等，储能和地下热能的利用。

“关于深层地下空间开发利用，我提出了地下空间被动利用1.0时代、地下空间与地下生态城市科学发展2.0时代、深层生态圈3.0时代等五个时代概念。建设深地科学实验室和深空舱的4.0时代，深地固体资源液化开采的5.0时代。” 谢和平说。

深度开发1.0时代是建设防空洞、仓储仓库、地铁、地下商场、地下停车场等。2.0时代将是一个完整宜居的生态城市，阳光、自给自足。循环水泵和智能空气再生系统。3.0时代要有生态环境的地下空间利用，建设地下生态环境，包括人工阳光、生态植被、深层次农牧业、水和生态自循环系统等。 4.0时代，要开展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，

5.0时代，需要发明盾构式采、选、装、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。届时，无人机和机器人将在地下隧道巡逻、检查和运营。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。输送到地面的将是电、氢、液化碳，而不是固体资源，需要构建深原生态绿色低碳环境。自循环开发利用体系。“目前，我带领的博士团队正在进行这方面的前期探索研究。” 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深度达40多公里，我国已探明的铁矿、铜矿、铝土矿资源70%在2公里以下。以地热资源为例，在地壳最外层10公里以内，蕴藏着1254亿焦耳的热量，相当于世界上目前生产的煤炭总发热量的2000倍。

目前，我国已将深层次开发列为国家科技重大专项。要全面提升深部工程科技水平和能力，力争到2035年达到15000米深度；油气勘探至10000米；地热开发6000米，固体资源开采3000米，地下空间工程1000米。

“目前，全球地下空间利用率约为30%，而我国仅为17%。” 谢和平说，随着我国深部地下开发战略的推进，如何合理开发利用这些地下空间是“当下的首要任务”。预研国家重大战略性科研项目”。

“以煤矿为例，我国煤矿地下空间约139亿立​​方米，到2030年预计将达到241亿立方米，长度约160万公里，可绕赤道40倍。这么大的地下隧道空间如何解决？利用起来？” 谢和平说，国外对矿山废气的改造利用呈现出多种用途和形式。例如，利用地热发展地下农业，诺丁汉大学的学者正在考虑利用矿井中自然存在的地热，将15万个废弃煤矿改造成地下农场。

“要知道，地下本身冬暖夏凉，地下温室的建设成本只相当于地面温室农业的1/4。” 谢和平说，2017年地下城，英国伦敦利用地下33米的防空洞建造地下农场。灯为光源，水培技术节水70%，完全不用农药，植物生长不受季节和天气影响，6-28天即可收获，成功推出地下农产品品牌.

“还有建设井式小型智能化地下停车库、地下抽水蓄能发电、压缩空气储能电站等方式，都是可以利用地下空间的方式。” 谢和平说，此外，还可以建设地下污水处理厂。例如，香港计划将地表污水处理全部转入地下；还可以建设地下旅馆，开展景观旅游和地下原位实验室。例如，韩国的暗物质实验室就位于矿井下方 700 米处。

在深空利用方面，我国也开始了一些探索。目前，京西五大煤矿改造一期工程已经开工。谢和平说，按照规划，地上将建设青山绿水景区、高校教育培训区、旅游度假区、运动休闲区、高科技园区，地下将开发煤矿。安全生产实训区和地下生态景观。体验区、地下农业种植区、深度科学探索区。“我们希望把这里打造成全国煤矿开发利用示范区，

《光明日报》（2019年4月1日08版）