您当前位置:首页 > > 外埠人防
专访国家最高科学技术奖得主钱七虎:碳达峰碳中和的地下战场
发布日期:2021-04-02   09:28 阅览次数: 信息来源:澎湃新闻 字体:[ ]

“地下空间开发对碳达峰、碳中和都可以发挥重大作用,做出积极的贡献!”谈起应对气候变化,84岁的国家最高科学技术奖得主、中国工程院院士钱七虎依旧声如洪钟,激情澎湃。

钱七虎院士钱七虎院士曾赴核爆中心现场试验,赴千米地下深入研究,解决了核武器空中、触地、钻地爆炸和新型钻地弹侵彻爆炸若干工程防护关键技术难题。在为我国铸就坚不可摧的“地下钢铁长城”立下了不朽功勋后,钱七虎院士正将研究投向另一个战场——应对气候变化。应对气候变化是当前全球的焦点。中国的第十四个五年规划和2035年远景目标纲要也为应对气候变化制定了明确的时间表:2030年前实现碳达峰,争取2060年前实现碳中和。

作为我国现代防护工程理论的奠基人、防护工程学科的创立者、防护工程科技创新的引领者,防护工程和岩石力学专家,钱七虎院士钻研了一辈子的地下空间。在3月25日参加2021第八届中国(上海)地下空间开发大会间隙接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者关于碳达峰碳中和的专访时,他的思考也紧紧围绕着“地下”,这个他熟悉的“战场”。

钱七虎院士表示,碳的负排放主要靠绿色生态,而绿色生态需要地面的面积,才能利用阳光、空气、水,通过光合作用吸收二氧化碳。“现在全球人口越来越多,城市越来越大,占用了很大的地面空间,绿色生态空间越来越小。而地下空间的利用就正好把这些设施放到地下,释放出地面空间,创造绿色的生态。这就是最大的碳负排放、最大的贡献。”


以下为专访实录:


澎湃新闻:人们以往对城市地下空间的认知主要集中在破解城市发展空间不足上,十四五规划和2035年远景目标纲要对碳达峰、碳中和提出了具体的要求。在您看来地下空间建设对降低排放能发挥哪些重要作用?

钱七虎院士:城市空间不足和地下空间建设以及减少碳排放是相互关联的。“碳达峰、碳中和”是为了应对全球气候变化,这是人类面临的最大挑战。按照联合国秘书长的表述,气候变化的挑战比新冠疫情还大,因为人们可以对新冠疫情采取一些措施,像中国所做的就非常有效!但气候变化挑战很难应对,需要认真大力应对!

碳达峰碳中和主要有两个方面,一个是碳排放,一个是碳的负排放,也就是碳的吸收。

地下空间的开发对碳达峰碳中和都可以发挥重大作用,做出积极的贡献!为什么?因为碳的负排放主要靠绿色生态,而绿色生态需要地面的面积,才能利用阳光、空气、水,通过光合作用吸收二氧化碳。

现在全球人口越来越多,城市越来越大,占用了很大的地面空间,绿色生态空间越来越小。而地下空间的利用就正好把这些设施放到地下,释放出地面空间,创造绿色的生态。这就是最大的负排放、最大的贡献。

我们中国提出长三角生态绿色一体化发展示范区,其70%是绿色、蓝色面积,雄安提出来百分之六七十的生态面积,这些如何实现?很大程度取决于地下空间的利用,现在我们国家各个城市都认识到这点了。

碳的吸收,一种是植物吸收;另一种是把工业、电力、交通等排放出来的碳进行捕捉,然后压到地下空间,这项技术已经在试验了。我们有十几个试点项目,有的已经达到了几百万吨碳的成效,把碳压到地下油气田,同时把石油、天然气驱赶出来。

这不单是对碳达峰、碳中和有作用,而且可以应对地面沉降。一般来说过度抽取地下水会引起沉降,治理方法以往是注水。现在可以注二氧化碳,有助于减少地面沉降。

再说碳排放。常规的三个碳排放大户:工业、建筑、交通各占约1/3。

工业里面主要碳排放的大户是电力,我们要用可再生能源,光伏、水力、风力发电。特别是水力发电,我们有很多水力发电的厂房建在地下,这就是地下空间。比如三峡1800万千瓦的电力发电,其中很大一部分发电机是在地下厂房的;锦屏二级电站有地下厂房;乌东德水电站也是。今年还有白鹤滩水电站。中国可再生能源的大户是水力发电,而其中很多是地下空间发电。

交通的排放是因为汽车、火车使用化石能源,最原始的是烧煤炭,蒸汽锅炉,后来烧油,改成电力就不直接排放了。当然电的来源在于发电,我们可以把发电产生的碳捕捉起来封存,电力行业是碳封存的大户。

把交通转入地下,改成电力驱动。我们现在实验高速磁悬浮列车,这是最节省能源的,因为一般列车要面对空气阻力和地面摩擦阻力。而高速磁悬浮是在真空隧道中运行的,空气阻力小、地面阻力小,这样能源消耗最小。而且消耗的能源是电力,不直接产生碳排放。

还有地下物流,现在还没做出成效,但是大家都在呼吁。中国的包裹一年几百亿个,特别是疫情后,包裹量猛增,但是包裹怎么运出去?现在用的是二轮摩托、三轮摩托。将来如果地下物流用电力运货,交通的碳排放也会大为减少。

另外是建筑,主要是空调取暖、制冷等等。现在我们提倡用太阳能空调、热泵空调,将来直接用地热来制冷制热,这些都要利用地下空间,所以地下空间是从碳排放、碳吸收两方面为碳达峰碳中和做出贡献的。

我相信中国应对气候变化指标肯定能够完成!我算了一下,我们提出了GDP到2035年再翻一番,也就是15年的时间。第一个五年期是十四五,GDP最多提高40%。如果不减排,将来就是1.4倍的碳排放。但是我们十四五计划的绿色指标里,碳排放要减少18%,也就是我们的单位GDP是以前的碳排放的0.82,0.82×1.4是1.13,也就刚刚超过以前一点。还有绿色面积,十四五提出来一个绿色指标:森林覆盖面积要达到24.1%。那样的话碳的吸收要增加多少?这还没计算在内。

所以我相信总书记在联合国大会提出来的指标一定能达到而且也可能提前达到。因为当前我们还要留有余地,我们要在2060年达到,我想最理想2050年能达到。

澎湃新闻:是否会出台各行业碳中和碳达峰的相应标准?

钱七虎院士:肯定要出来的。因为中央提出的碳达峰、碳中和,要靠一系列技术来推动,技术推动要靠专利和标准,所以这方面肯定有标准出台。

比如说,关于热泵,最近中科院院士汪集暘联合一些专家学者,包括我,给全国人大提了一些关于长三角热泵的利用的建议。建议要发展热泵的哪些技术,其中包括了一些标准。所以我想这些标准肯定要逐步实现。我们中国岩石力学与工程学会也正在推动相关标准,当然这也需要一些技术的积累。这是很严肃、严谨的事情,要通过一个个评估,逐步制定标准来推广。

目前没有时间表安排。时间表不是政府拍脑袋的,这是需要科学家、各个部门、各个行业来具体推动的。

澎湃新闻:地下空间的碳减排手段还涉及到地热能利用,您曾在论文中提到能源隧道、地热泵与太阳能系统相结合等先进技术,能否与读者分享一下该领域的最新进展。

钱七虎院士:举个典型例子:北京大兴机场是中国最大的地热能地源热泵的工程。比如,长三角地区利用地热供暖制冷的建筑面积目前是0.57亿平方米,如果推广可以实现地源热泵的供暖面积达20.8亿平方米,所以这里有很大的发展空间。

地源热泵的利用量,中国好多年都是世界第一。而且最近几年中国地源热泵的利用量就要占到世界的50%了。我相信中国在减少排放、绿色生态方面一定会引领世界。

澎湃新闻:人们对地下交通的认识往往是停留在以地铁为代表的客运上。在城市货运交通方面,地下空间有怎样的潜力?

钱七虎院士:地下货运正在积极在推广。我最近参加上海市政工程设计研究总院的会议,就有讲到地下物流。包括雄安新区、北京副中心、上海,他们都在积极的建议。目前还没有大的突破,但是我相信中国将来会走在前面。

截至2019年中国的地下空间利用面积达到了22亿平方米。如果放在地面上要占多少地面?这就为碳吸收提供了很大的空间。中国的隧道总长达42187公里,包括地铁、公路、铁路隧道。如果没有隧道,就要修盘山公路,会占用、破坏多少的绿色生态?通过隧道,取消了多少盘山路、创造了多少绿色生态?所以地下空间给绿色生态的贡献非常大。

澎湃新闻:目前地下空间开发规划城市地上与地下空间规划与开发统筹不足、相互影响,也存在行政上条块分割的问题,对此您有哪些建议?

钱七虎院士:地下空间的规划部门从原来的住建部转到自然资源部。现在地下空间开发上,自然资源部足够重视、进行了良好的顶层设计。

原来的住建部主要是管城市建设,但地下空间不光光是城市的事情。现在的自然资源部管整个地上地下。希望自然资源部能够进行顶层设计,做好总规划、总安排非常重要。因为原来由于部门条块分割,使得地下空间的规划长远得不到很好的总体控制。比如说综合管廊的建设很多有负面的事件,建了管廊没有很好利用,很多管线不愿意进,管廊的建设费用不能保障。如果是一个统一部门来总体领导、总体规划,那就好得多了。

以前有些城市对管线是随地埋,今天埋明天挖,所以有的马路被老百姓称为“拉链马路”。而在欧洲,一般是通过城市议会来定,一旦通过了立法,就要一直遵守。

我希望涉及到城市规划、地下空间开发或者是绿色生态的一些问题,各个城市的地方人大要通过相应的决议建立地方性的法规,这样就不是哪个地方领导能够随意执行、变更的。我建议人大要加大这方面的力度。

澎湃新闻:我们看到韧性城市同样也进入了十四五规划和2035年远景目标纲要,在您看来,应该如何用“韧性”的地下空间支撑城市的“韧性”发展?

钱七虎院士:韧性是什么?力学上韧性是指抗破坏的能力。那么我们讲城市的韧性是抗灾,比如抗地震、抗气候变化。我认为要有针对性的提出韧性城市。对地下空间来说,韧性城市抗气候变化做出贡献,帮助碳达峰、碳中和。

对于地震,地震加速度一种是垂直加速度,一种是水平加速度,主要的是水平加速度。地震震源的垂直方向附近的地面以垂直加速度为主,距离较远的地面则是水平加速度为主。水平加速度对地面结构的影响大,地下结构有四周的围岩来帮助抵抗横向的水平加速度,所以地下建设的结构抗地震好。

但是地下空间有些方面的弱点也应当看到。人往高处走,水往低处流。由于地下水容易灌,地下空间要加强相应的措施对抗洪灾。世界上有很多城市发大水后淹没了地铁车站、地下空间的案例,所以我们要有相应的标准、规范和技术来应对。

地下空间在抗地震、抗火灾,抗气候变化这些灾难是很好的,但是也有弱点,我们要弥补它的短板。

澎湃新闻:在地下空间开发的时候,如何建立地下空间的信息系统?

钱七虎院士:这里大有可为,而且必须要有所作为。为什么?前几年很多城市建了地下空间的地下管线的信息管理系统。

原来的城市管线的纸质档案零乱,后来变成电子信息、信息模型了。地下管线都在有关部门的电子档案里,一查模型就知道城市里的管线在哪里,它的材质、几何信息、年份信息都有,但现在还不够。

比如说,供水管网。全国城市供水管网漏水很严重,我们辛辛苦苦供了水,结果20%漏掉了。那么怎样够通过信息化智能化来解决供水管线的漏水问题,这应该是可以的。在管网里面设一些传感器,哪个地方破了,水的流量和压力肯定要变化,就能捕捉到,再反分析就知道是什么时候什么地方漏了。

所以这些信息化很有益。还有燃气管线,哪里漏了要引起火灾。还有空间的,比如垃圾堆放的问题,深圳出了两次大事故,一次产生垃圾泥石流,另一次垃圾堆垮塌滑坡了,造成了重大的伤亡。这个问题完全可以利用信息建设来避免。垃圾填埋了,它下面有个防渗膜防止垃圾液体渗透到土壤中造成污染。管理者需要知道塑料膜是否破裂、渗漏液是否流出以及渗出的气体排放等,这些信息都可以感知捕捉。所以我们市政管网的信息是大有可为的,需要好好探索。

最近我们国家的重大研发项目和市政设施的智能化的运营管控的项目在讨论。我提出:智能化要把问题和需求先搞出个清单来,有针对性的搞智能化,不能搞一些没有用的智能化。

比如有人提出监测垃圾臭气的信息、监测供水系统中水质的信息。我说这不是最紧迫、最重要的,因为城市供水的自来水厂水质有标准数据,这不像河流需要一个断面一个断面地测。我说,要把智能化、信息化的建设的需求搞清楚,这样有的放矢,真正为民造福。




分享到:
0


【打印本页】 【关闭窗口】
Produced By 大汉网络 大汉版通发布系统