科幻与现实中的地下生活,都是什么样?
人类从未停止过“上天、入地、下海”的想象与努力。在众多的科幻小说中,人类发挥想象描摹出的一个个奇妙世界,也在一点点变成现实。建设地下城,居住在地下,在众多优秀的科幻作品中,是一个普遍的畅想。
科幻小说三巨头之一的阿西莫夫,早在二十世纪五十年代写下的《钢穴》中,就提出了地下生活的构想。在他的笔下,两千多年后的地球,科技高度发达,但人满为患。因此,一部分人类向太空进发,开辟地外的星球,成为“太空族”;而居住在地球的人类,则进入地下,实现“低碳”生活,留下地面的广阔土地,用于农业生产。
图1科幻小说三巨头之一的阿西莫夫,其作品《银河帝国》被誉为“科幻圣经”,畅想了人类未来万年的发展。
在电影《流浪地球》中,太阳将吞噬地球。人类制定了“流浪地球”计划,建造了一万台行星发动机,推动地球离开太阳系,寻找新的家园。随着自转停止、太阳远离,地表环境恶化,人类只得居住在行星发动机下建造的地下城中。每座地下城,都位于地下五千米的深处。
图2《流浪地球》中的地下城(图片来源:电影《流浪地球》)
《三体》中的地下城同样令人印象深刻。虽在地下,但城市的高度可达数百米至近千米,仿佛一座巨型森林,粗壮的地下城支撑结构上,向四处伸出枝叶。高高的穹顶上,遍布着全息投影,映射着蓝天白云。人们虽然身处地下,但与地上感觉无异。
图3《三体》中描绘的地下城(图片来源:三体艺术插画集)
科幻小说的畅想,并非没有依据。地下空间具有封闭、恒温隔热、抗干扰的优势,且空间广阔。随着城市化的不断发展,城市人口密度增大,地面建设已无法满足人们的日常需求。截至2021年末,我国常住人口城镇化率达到64.72%,城市交通拥堵、停车难等“城市病”不断涌现。通过开发地下空间,可以有效提高城市的建设水平,改善人民的生活环境。
那么,科幻小说中描述的地下生活,对于今天的我们而言,又有多少是真实的呢?在未来,又有多少将成为现实?
地下生活设施及娱乐场所
01
地下生活设施和娱乐场所,相信是大家最熟悉的。将一些商业和娱乐场所以及生活设施建在地下,可以缓解地面的用地紧张。同时,这些场所并不会因为其位于地下,而降低人们的体验。如地下商场、停车场、健身房、体育馆等。它们是地下空间开发利用的“先行军”,是现代人类开启地下生活的“初探”。
图4地下停车场,有效缓解了“停车难”的问题。
图5位于广州天河的地下商场,是人们休闲的好去处。
此外,也有一些生活设施,早已布局在地下,如管道线路、排水设施等。它们埋设在地面以下,成为城市的“血管”,传输着能源和水源,支撑着万家灯火、合家欢乐。
图6、7日本东京圈的地下排水系统,是世界上最先进的排水系统之一,被誉为“排水宫殿”。
图8新疆的坎儿井。古人利用水在地下蒸发慢的特性,修建隧洞传输水源,减少水的损失。
但是,现在的地下管线建设仍存在诸多不足:一经检修,就需要开挖道路,不仅影响出行,还会导致坍塌等事故,造成损失。通过建设地下综合管廊(又称地下共同沟),将管道线路、排水设施等放置在一个隧道中,将解决这个问题。目前,我国已在多个城市进行了地下综合管廊的推广,并在大力推进其建设中。
地下交通运输设施
02
修建地下隧道用于交通,是人类文明发展的一项壮举。据说四千多年前的古巴比伦人就已经掌握了修建隧道的技术,在幼发拉底河下修筑了一条人行通道。而我国最早的隧道,也可以追溯到秦汉时期,以汉中的石门隧道为代表。
图9陕西汉中石门隧道,长16米。据说是古人利用岩石热胀冷缩的特性,“火烧水激”使其胀缩破坏而建成,体现了古人的智慧和勇气。
地下隧道与运输工程发展到今天,早已今非昔比。如今的隧道,不仅可以穿过高山,还可以穿越大海,且仍在不断向深地、深海进发。
图10位于瑞士阿尔卑斯山下的圣哥达基线隧道,长57千米,最深处超过2300米,是世界上最长、最深的隧道。
图11港珠澳大桥海底隧道全长5.6千米,由两个人工岛和中间的沉管隧道组成,是世界上埋深最大、综合技术难度最高的沉管隧道。
得益于隧道工程的发展,自1863年世界第一条地铁——伦敦大都会地铁开通以来,地铁作为一种城市快速轨道交通系统,已在世界各地广泛推行,成为很多人出行的首选交通方式。
图12伦敦大都会地铁建于1863年,是世界上最早的地铁。
在中国,根据中国城市轨道交通协会发布的《2021年中国内地城轨交通线路概况》,截至2021年12月31日,中国内地累计有50个城市投运城轨交通线路9192.62km,其中地铁7253.73km,是城市交通不可或缺的一部分。
图13在城市轨道交通中,地铁占据了绝对的主导地位。
在未来,地下交通运输设施的建设,还有许多令人期待的地方。在雄安,地下运输通道正在如火如荼地建设中。通过车辆无人驾驶与5G技术,一条全自动的地下物流系统将在这里运行。智慧城市构想的实现,指日可待。
地下战略设施
03
除了地下的民用设施,地下军用设施的建设,也是地下空间开发的重要部分,其中尤以地下防护设施为最。如果把导弹、舰艇、战机等武器比作军事之“矛”,那么地下防护工程,就是军事之“盾”。发展军事,我们需要更锐利的“矛”,也需要更坚实的“盾”。
“地道战”的故事,想必大家一定耳熟能详。抗日战士们在地下开挖隧道,神出鬼没,阻击敌人,取得了抗日战争的一个个胜利。而在核武器、钻地导弹不断发展的今天,构建地下钢铁长城,保卫国家和人民的安全,更为至关重要。
图14钱七虎,中国工程院院士(首批),国家最高科学技术奖(2018)获得者。他建立了我国现代防护工程理论体系,带领团队解决了一系列关键技术难题,使我国防护工程领域达到世界领先水平。
图15、16和平年代的地下防护工程,成为旅游的“打卡点”。
止戈为武。发展军事,并非为了战争和侵略,而是为了防止战争的发生。只有实现了军事上的强大,使他国有所畏惧,才能真正的实现和平。
地下储库
04
地下的环境比地上更加稳定,恒温恒湿,且不占用地面空间,隐蔽美观,特别适合东西的贮藏。因此,地下储库的建设,是地下空间利用的重要部分。
我国的地下储库建设历史悠久。北魏时期贾思勰的《齐民要术》中就已经记载:“地窖着酒,令酒土气;唯连檐草屋中居之为佳。”描述了用地窖藏酒的妙用。在乡村,直到今天,仍保留着用地窖储藏蔬菜的习惯。在城市,地下室也是居民们用于物品收纳、储藏的普遍场所。
图17、18地窖,恒温恒湿,环境温和,有利于食物的保存。
对于国家的发展而言,地下储库也是基础设施中不可缺少的一部分。地下空间的密闭性、隐蔽性和安全稳定性,赋予了地下储库重要使命。通过建设油气储库来储存能源,通过建设地下核废料库封闭放射性物质,是国家战略发展的需要。此外,双碳目标的提出,将二氧化碳的地质封存储库的建设也提上了日程。
图19地下环境稳定,空间广阔。在密闭的岩石地层中进行油气能源的储存,是实现国家能源安全的必要手段。
地下城市
05
前文所描述的,大多是独立的地下工程单元,各自发挥着特定的功能,与科幻小说中的“地下城”相去甚远。但是,只要将这些独立的地下工程进行系统的组合,“地下城”就诞生了。目前,许多国家已经在地下城市建设方面进行了长远的规划,并取得了一定成绩,证明了未来地下城市建设的广阔前景。
加拿大蒙特利尔地下城是目前全世界开发最完善的城市地下空间,是一个繁华的“大都会”。蒙特利尔的冬季气候严寒,最低气温可达-30℃以下,降雪量在2米以上,夏季又极其闷热。地下城的建设,使这里变得温和而宜居。它在1962年作为地铁站建立,此后几十年中,以车站为中心不断扩张,发展成了一个全面的地下生活区,并仍在持续建设中。
图20加拿大蒙特利尔地下城平面图。在四百万平米的面积上,分布着学校、银行、商店、电影院、车站、美术馆、体育馆、博物馆、企业等,可以满足居民的所有日常需求。
(图片来源:montrealundergroundcity.com)
如果说蒙特利尔的地下城建设是对自然环境的适应之举,那么新加坡地下城的规划和建设,则是为了解决人口不断增长的城市问题。新加坡的人口密度是8357.6人/平方千米,是北京市的6倍以上,人均国土面积只有不到120平米。除了填海造陆等扩大地表面积的手段,进行地下空间的开发利用,是新加坡解决人口稠密问题的绝佳选择。
因此,自20世纪80年代起,新加坡开始大力推动地下空间开发与利用,先后建设了地铁、商业街、管廊、储库等一系列地下工程。2019年,新加坡市区重建局(Urban Redevelopment Authority, URA)发布了新加坡地下空间建设规划草案,对城市地下空间的建设进行了初步的规划。这一规划,较为系统地提出了地下城市的建设模式,为未来地下城的建设奠定了基础。
图21新加坡地下空间开发规划(图片改编自URA STRAITS TIMES GRAPHICS)
图22新加坡城市地下空间开发效果图(图片来源:nextcity.org)
奇幻电影《指环王》中,聪明而勤劳的矮人族,在地下建设了宏大的宫殿,令人叹为观止。最终却因内心的贪婪,过度采集地球内部的资源,释放出了地球深处的怪兽,文明付之一炬。人类在自然面前也是渺小的,但通过勤劳的双手,不懈地努力,可以把一个个浩瀚的工程设想变为现实。同时,人类也应遵循自然规律,爱护自然。建设工程,不仅是为了人类自身更好地生存,也是为了和自然和谐相处。相信在未来,人类将不断取得突破,把地球建设成更加宜居、和谐、美好的家园。
注:未经标注的图片,均来自于图虫创意。
参考资料
[1]刘慈欣等,三体艺术插画集[M],浙江人民美术出版社,2019
[2]张彬等,国际城市地下空间开发利用现状、趋势与启示[J].地学前缘,2019年第26卷第3期:48-55
[3]David Symons. Designing For Future Ready Cities:https://citi.io/2019/09/10/designing-for-future-ready-cities/
[4] Curator.Masterplan Of Singapore’s Underground Spaces Ready By 2019:https://citi.io/2018/02/06/masterplan-of-singapores-underground-spaces-ready-by-2019/
[5]中国城市轨道交通协会.2021年中国内地城轨交通线路概况
美编:朱文潇
校对:张腾飞 姜雪蛟
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