趣味环境科学故事:开发地下,拓展地球空间——地下空间工程

人类的祖先穴居于天然洞穴之中,随着人类的成长,先民们渐渐走出洞穴,开始营造更加适合人类繁衍生息的居住环境。多少万年过去了,人类在自身发展的同时,创造了灿烂的现代建筑与城市。但是,当城市里的楼群变得密集、马路变得拥挤时,人类又不得不重新提出了开发地下空间的宏伟构想,并开始付诸实践。那就由童乐福科学网给同学们带来这个趣味环境科学故事:开发地下,拓展地球空间——地下空间工程。

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早在20世纪下半叶,世界发达国家已经开始开发利用地下空间了,现在日本大城市的浅层地下空间开发得已经差不多了。另外,瑞典、挪威、芬兰这些国家城市地下空间的开发也比较好,有好多地下音乐厅、游泳池、运动场。

美国著名的地下大楼建筑设计家戴维·贝内特设计建造的地下摩天大楼“土木与矿山工程大厦”,露出地面部分仅高7米,里面是光热设备,而大厦钻入地下深40米,是实验室和办公室。有3层楼是从冰成岩里凿出来的,坐落在一块75厘米厚的石灰石岩层上。这种房屋的屋顶上安装的一套反射透镜装置,可以将阳光投射到18米以下的地方。更令人感兴趣的是楼顶上的“眺望窗”犹如地面上高层建筑的观光镜,通过一系列的透镜和平面镜,将街上景色投影到最低的一层。新技术的发展使人类有可能在地下建筑舒适的工厂、办公室、商店、医院、学校和宿舍。在未来的若干年将会有越来越多的人到地下工作和生活。

日本一家公司拟订的方案,初步设想在地下200米的深层用直径200米的管道来构建地下城市。地下城市的季节、气候、温度、湿度、通风、光照等全部用电脑等高科技手段进行控制。为了解决地下空间的交通问题,日本的一个公司建议城市间用地下飞机,这种飞机没有两翼,仅有机身,形成城市间的飞机高速交通网。这种飞机不是在空中飞,而是在隧道里面开,在地下50米以下深层开发的隧道里面,以600千米/小时的速度飞行。这种地下飞机不需要驾驶员,而是由遥控中心来遥控的,这种飞机其实就是在部分真空的地下隧道中行驶的磁悬浮列车在21世纪,隧道工程也成为地下空间开发的重点。随着日本青函隧道和英国、法国之间的英吉利海峡隧道的开通,世界各国纷纷提出方案,要开发海峡隧道和大的穿山隧道。美国、俄罗斯、加拿大提出要在白令海峡建一座90千米的海底隧道。这个隧道从地下60千米处开挖,预测耗资370亿美元。另外,联合国计划采取水、桥结合的办法穿越直布罗陀海峡,把欧洲和非洲联系起来。中国也提出要修建穿越渤海的烟台一大连隧道,穿越琼州海峡和澎湖海峡的海底隧道。

建筑师们开始向地下发展他们的设想,有以下几条重要原因:一是可以节省宝贵的土地。当今世界各国城市土地普遍紧张,每个人占有的有效陆地面积正在逐步减少,地面上建筑物越来越稠密,结果造成了城市发展中的一系列问题,建设地下城市,既可节省日益昂贵的土地,又可减少地面建筑对生态平衡的影响。二是节约能源。因为地面提供了极好的绝热条件,所以在地下空间,冬天温暖舒适,夏天则凉爽宜人。三是静谧安全。地下没有令人讨厌的噪声,还可避免风雪、雷电的侵扰。

在地下城市开设工厂,由于没有多少振动,有利于制造精密仪器和声学设备,作战时有利于掩蔽和安全,这了引起了军事领导们的注意。

地球是否能宽宏大量地打开自己的“内腑”迎接人类进驻,就要看人类的科技与智慧了。相信在不久的将来,一座座规模庞大的现代化的地下城市会在世界各地出现。

学科展望:

地下空间是指属于地表以下,主要针对建筑方面来说的一个名词。它的范围很广,比如地下商城、地下停车场、地铁、矿井、军事、穿海隧道等建筑空间。在21世纪,人们越来越注重环保,同时地上空间越来越紧迫,综合各方面的因素,地下空间是人类的一个发展方向。

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