Phát triển không gian ngầm đô thị một cách sáng tạo

Phát triển không gian ngầm đô thị một cách sáng tạo 

Tập trung vào phát triển không gian ngầm đô thị tại Việt Nam

Không gian, đất đai và tài nguyên đã trở thành xu hướng quốc tế của thế kỷ 21. Hiện nay, Việt Nam là quốc gia có quy mô, số lượng và khó khăn nhất trong phát triển không gian ngầm trên thế giới. Những khó khăn trong việc phát triển và sử dụng không gian ngầm ở Việt Nam là gì? Tiềm năng phát triển không gian ngầm đô thị trong tương lai là gì ? Hai loại hình thức chính của phát triển và sử dụng không gian ngầm đô thị.

Các hình thức phát triển không gian ngầm đô thị chính ở Việt Nam là gì? Tổng quan chung là gì?

Trong thập kỷ qua, tốc độ phát triển không gian ngầm của Việt Nam ngày càng nhanh hơn, quy mô sử dụng ngày càng lớn hơn. Có hai loại chính của sự phát triển không gian ngầm liên quan đến các hoạt động của con người. Đầu tiên là sử dụng không gian ngầm liên quan đến cuộc sống của con người. Loại thứ hai là sử dụng không gian ngầm liên quan đến các hoạt động khoan khoa học của con người.

Một phần của sự phát triển của kỹ thuật không gian ngầm liên quan đến cuộc sống con người là không gian kỹ thuật của con người, chẳng hạn như không gian tàu điện ngầm đô thị, đường hầm kỹ thuật đường sắt, đường hầm đường cao tốc, đường hầm công trình thủy lợi, v.v. Thống kê cho thấy con người sử dụng 2,9 triệu pound kim loại, năng lượng và nhiên liệu trong suốt cuộc đời của họ, có liên quan chặt chẽ đến khai thác mỏ. Độ sâu khai thác mỏ lớn nhất thế giới hiện nay là ở Nam Phi, gần 5.000 mét. Ở Nước ta, than đá là nguồn năng lượng chính để hỗ trợ nền kinh tế, giếng than sâu nhất của Việt Nam là khoảng 1000 mét, đây cũng là một trong những giếng sâu nhất trên thế giới hiện nay. Vì vậy, không gian ngầm gây ra bởi sự phát triển sâu là rất lớn.

Phát triển không gian khoan ngầm liên quan đến nghiên cứu khoa học chủ yếu là để thăm dò tài nguyên, thăm dò khoa học, v.v. Lớp vỏ trái đất có độ sâu khoảng 20 km và đường kính trái đất là 12.800 km. Hiện nay, độ sâu khoan lớn nhất của hoạt động của con người là 12 km. Độ sâu khoan này là xa đủ cho con người để hiểu được sự phân bố tài nguyên của lớp vỏ trái đất và những thay đổi trong trái đất, và có rất nhiều chỗ cho sự tiến bộ. Trong tương lai, con người phải đối mặt với không gian vạn mét. Không gian khoan sâu hơn 10.000 mét sẽ là một thách thức trong tương lai.

Những thách thức kỹ thuật và vật liệu trong phát triển không gian ngầm đô thị

Không gian trên mặt đất đô thị ngày càng đông đúc. Những khó khăn của việc sử dụng hợp lý và hiệu quả không gian ngầm đô thị so với không gian sàn là gì?

Việc sử dụng không gian ở hầu hết các thành phố bắt đầu với "bánh lớn" trên mặt đất. Sự phát triển phẳng này đã mang lại nhiều vấn đề cho thành phố, chẳng hạn như tắc nghẽn giao thông, ô nhiễm, cuộc sống không thoải mái và không thuận tiện. Thế kỷ 21 là thế kỷ mà nhân loại sử dụng không gian ngầm. Dưới tiền đề không gian mặt đất hạn chế, sự phát triển hợp lý và hiệu quả của không gian ngầm là xu hướng.

Trong quá trình phát triển không gian ngầm đô thị, không gian sâu sẽ gặp phải nhiều vấn đề địa chất, chẳng hạn như đất mềm, đá mềm, phong hóa, vấn đề nước, v.v ( Đọc thêm Mũi khoan phù hợp cho các điều kiện nền đất mềm, trung bình và cứng). Nếu sau khi nền tảng, sẽ có rất nhiều đứt gãy hoạt động có thể phá vỡ các tòa nhà dưới ảnh hưởng của trận động đất. Những vấn đề này đặt ra những thách thức kỹ thuật nghiêm trọng cho sự phát triển của kỹ thuậ Trong thập kỷ qua, đã có những tiến bộ đáng kể trong việc giải quyết những thách thức này, nhưng vấn đề vẫn tiếp tục xảy ra.

Ngoài những thách thức kỹ thuật, phát triển không gian ngầm cũng phải đối mặt với những thách thức vật chất Sau khi phát triển không gian ngầm sâu, trong điều kiện địa chất khắc nghiệt, sẽ có mái nhà, nổ đá, đột ngột, đôi khi khí độc hại, v.v. Trong thực tế, tất cả những điều này có liên quan đến vật liệu. Nói chung, tất cả các vấn đề sụp đổ là vật liệu đầu tiên bị hỏng. Các vấn đề gặp phải trong phát triển kỹ thuật ngầm đặt ra một thách thức đối với khoa học vật liệu. Hiện nay, vật liệu mới có rất nhiều tiến bộ nghiên cứu, hiệu suất cao, đa chức năng, vật liệu thông minh và các khía cạnh khác của nghiên cứu đang trở thành một chủ đề nghiên cứu nóng.

Việc sử dụng không gian ngầm để thay đổi "phế liệu" thành "kho báu"

Với yêu cầu ngày càng tăng về quy hoạch và xây dựng không gian ngầm, làm thế nào để đạt được việc sử dụng bền vững tài nguyên không gian ngầm? Kinh nghiệm và bài học quốc tế trong lĩnh vực này là gì?

Khi con người thực hiện phát triển và sử dụng không gian ngầm, quy hoạch, thiết kế kỹ thuật, v.v. không chỉ đáp ứng nhu cầu của người đương đại, mà còn đáp ứng nhu cầu lâu dài của các thế hệ tương lai về không gian ngầm. Trên quy mô thời gian để xem xét lâu dài hơn, quy mô không gian có thể hài hòa và thân thiện với các thành phố và nhóm lân cận. Điều này liên quan đến sự phát triển bền vững của không gian ngầm.

Có một số thực hành tốt ở nước ngoài. Ví dụ, đường hầm Thanh Thư của Nhật Bản kết nối Hokkaido với trung tâm giao thông phía bắc và phía nam, không chỉ xem xét các vấn đề giao thông vận tải, mà còn xem xét nhiều ngành công nghiệp lân cận như ngư dân và thủy sản trong quy hoạch. Cách tiếp cận này là rất đáng học hỏi.

Việt Nam có đặc điểm riêng của mình, và tài trợ năng lượng xác định than đá là nguồn năng lượng chính. Sự phát triển của than đá tạo thành nhiều không gian ngầm. Có khoảng 10.000 không gian ngầm mỏ đóng cửa ở nước ta. Trong quá trình xây dựng đô thị trước đây của Việt Nam, khoảng 40% các loại thành phố là các thành phố khai thác mỏ phát triển mạnh do khai thác mỏ, chẳng hạn như Quảng Ninh. Các thành phố khai thác mỏ trong tương lai phải đối mặt với một số lượng lớn các mỏ bị bỏ hoang được hình thành sau khi cạn kiệ Các mỏ bị bỏ hoang chiếm một lượng lớn tài nguyên không gian ngầm, làm thế nào để hồi sinh nó để phục vụ cuộc sống của người dân, đây là một vấn đề hiện đang phải đối mặt.

Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về địa cơ học sâu và kỹ thuật ngầm đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc sử dụng không gian mỏ khí thải. Các cơ quan nước sâu 1.000 mét trong không gian ngầm có nhiệt độ. Nếu cư dân của các thành phố khai thác mỏ gần gũi hơn, các mỏ khí thải có thể được chuyển đổi thành hệ thống điều hòa không khí vào mùa hè và hệ thống sưởi ấm mùa đông. Thông qua hệ thống vật lý nhiệt kỹ thuật, năng lượng nhiệt mùa hè và năng lượng lạnh mùa đông có thể được tái chế theo mùa. Chúng tôi đặt tên cho nó là "Lưu trữ năng lượng mỏ sâu, tái chế chống mùa", công nghệ và hệ thống thiết bị đã giành được bằng sáng chế công nghệ quốc gia và giải thưởng sáng chế quốc gia. Nếu một hệ thống như vậy có thể được phổ biến rộng rãi, sau đó một số lượng lớn các không gian bị bỏ hoang tương tự ở nước ta có thể "hồi sinh" phục vụ nhân dân, điều này sẽ có triển vọng rộng lớn trong tương.

Việc khai thác và sử dụng hiệu quả không gian ngầm đòi hỏi các dự án mới và đầu tư rất nhiều nhân lực, vật chất và tài chính. Tuy nhiên, việc sử dụng không gian ngầm không nhất thiết phải đào một không gian ngầm mới. Trong khi đào than, các sản phẩm phụ là sự hình thành của không gian ngầm. Việc sử dụng không gian ngầm này cũng rất hứa hẹn và không đòi hỏi đầu tư lặp đi lặp lại đáng kể. Vì vậy, đối với không gian bị bỏ hoang, chúng ta phải tạo ra các điều kiện nhất định để biến các yếu tố dường như không thuận lợi thành các yếu tố thuận lợi.

Làm thế nào để bạn nhìn thấy triển vọng phát triển không gian ngầm sâu?

Hiện nay, từ kinh nghiệm và trình độ kỹ thuật trong và ngoài nước, sự phát triển của không gian ngầm đô thị trong vòng 100 mét, miễn là nghiêm túc theo quy hoạch trưởng thành hiện có và thiết kế để làm, không có vấn đề. Trong tương lai, với sự thay đổi độ sâu khai thác tài nguyên khoáng sản, những thách thức đối với các dự án ngầm sâu sẽ xuất hiện. Ví dụ, trong khai thác than, chúng tôi đã có kinh nghiệm trưởng thành hơn trong việc khai thác tài nguyên than trong vòng 1.000 mét. Năm 2004, chúng tôi bắt đầu nghiên cứu làm thế nào để khai thác tài nguyên than sâu từ 1.000 đến 1.500 mét, và vào năm 2016, chúng tôi bắt đầu nghiên cứu làm thế nào để khai thác tài nguyên than từ 1.500 đến 2.000 mét.

Phát triển kỹ thuật ngầm sâu có thể gặp phải vấn đề khó khăn, không có tiền lệ trong và ngoài nước để làm theo. Chúng ta chỉ có thể tự mình vượt qua một con đường. Ví dụ, sau khi phát triển không gian ngầm đạt đến độ sâu nhất định, áp suất mặt đất rất lớn, căng thẳng mặt đất cao, một số ứng suất kiến tạo địa chất là dư lượng của phong trào xây dựng núi hàng tỷ năm trước, cần phải được làm rõ. Nếu không, sau khi mở ra, việc giải phóng năng lượng đột ngột trong đá sẽ gây ra sự bùng nổ đá và áp lực tác động.

Đối với các mỏ có độ sâu hơn 1.000 km, nếu đá quá mềm, có thể có sự sụp đổ biến dạng lớn. Nếu đá cứng, các vấn đề về áp suất tác động năng lượng và nổ đá có thể xảy ra. Nếu đá xung quanh trong quá trình sụp đổ chứa nước, nó sẽ đi kèm với nước đột ngột. Nếu đá xung quanh có chứa khí nổ, nó rất dễ dàng để phát nổ sau khi xem oxy, vì vậy nó rất nguy hiểm.

Đây là những thách thức có thể phải đối mặt với sự phát triển của không gian ngầm sâu trong quá trình thăm dò tài nguyên và sử dụng không gian ngầm. Tuy nhiên, theo định hướng vấn đề, tiến hành nghiên cứu khoa học, các biện pháp đối phó luôn nhiều hơn vấn đề. Tìm biện pháp đối phó để vượt qua những thách thức và tạo ra một tương lai của không gian ngầm, đó là sự quyến rũ của khoa học, sự quyến rũ của công nghệ, sự quyến rũ của kỹ thuật ngầm sâu.

Xem thêm Phương pháp khoan đặt ống ngầm đường dây điện 220 Kv trong thành phố