第五讲 土木工程要高度关注地下空间 的开发和利用
1 第 五 讲 土木工程要高度关注地下空间 的开发和利用
5.1概述 2世纪是智能建筑、高速交通、太空遨游，】 各学科高新技术融会贯通的土木工程新时代。 人口增加、土地减少，要保持经济的可持续 发展，向海洋要资源、向太空、地下要空间 都是当今世界的热点，对中国来说，最现实、 效益也最大的是向地下要空间
2 5.1 概 述 2l世纪是智能建筑、高速交通、太空遨游， 各学科高新技术融会贯通的土木工程新时代。 人口增加、土地减少，要保持经济的可持续 发展，向海洋要资源、向太空 、地下要空间 都是当今世界的热点，对中国来说，最现实、 效益也最大的是向地下要空间
5.2 耕地减少和人口增加的矛盾日益尖锐 地球表面的分配大致是海洋占71%，陆地占29%， 其中大部分是山陵、森林、草原和沙漠等各种不宜 耕种的王地，适宇耕种的仅占6.3%，如果计及城市 化发展所占用的部分土地，真正用于生产粮食的可 耕地还要小于这个比例。至于中国的情况则更加不 乐观，表5.1给出了主要自然资源人均值吊国与世界 的对比情况。从表可以看出，无论是耕地、林地、 水资源还是能源消耗量，中国的人均值都远小于世 界的平均水平。表5.2则给出了几个大国的耕地状况 从该表可以看出，即使是国土面积仅为中国的13而 人口仅次于中国的印度，其人均耕地面积也是我国 的1.9倍
3 5.2 耕地减少和人口增加的矛盾日益尖锐 地球表面的分配大致是海洋占71%,陆地占29%， 其中大部分是山陵、森林、草原和沙漠等各种不宜 耕种的土地，适于耕种的仅占6.3%，如果计及城市 化发展所占用的部分土地，真正用于生产粮食的可 耕地还要小于这个比例。至于中国的情况则更加不 乐观，表5.1给出了主要自然资源人均值中国与世界 的对比情况。从表可以看出，无论是耕地、林地、 水资源还是能源消耗量，中国的人均值都远小于世 界的平均水平。表5.2则给出了几个大国的耕地状况。 从该表可以看出，即使是国土面积仅为中国的1/3而 人口仅次于中国的印度，其人均耕地面积也是我国 的1.9倍
表5.1 自然资源保有量人均值中国与世界的对比 项 目 世界 中国 中国/世界 资料年份 人均耕地面积(hm) 0.23 0.093 1/2.5 2005年 人均林地面积(hm) 0.18 0.08 1/2.25 2004 年 人均水资源开采量(m3) 650 430 1/1.5 2004年 人均能源年消耗量（吨标准煤） 5.1 1.7 1/3 2005年 表5.2 世界几个主要国家国土、人口及耕地简况 国家 国土面积 耕地面积 耕地占国土 人口 人均耕地 相当于中国的 (万km2)》 (亿hm2) 的百分比(%) (亿人)面积(hm) 人均耕地倍数 中 国 960 1.3 13.5 13.1 0.09 1 印 度 297.4 1.73 53 10.3 0.17 1.9 美 国 937.2 1.9 20 3 0.63 7 加拿大 997.6 0.68 6.8 0.33 2.061 22.9
4 表 5.1 表 5.2
5.2 耕地减少和人口增加的矛盾日益尖锐 方面耕地日益减少，而另一方面人口又急剧 增加。据统计，公元1年，即传说中耶稣诞生的那一 年，全世界人口不足1亿人，经过了漫长的1850年， 全世界人口增至10亿人，如图5.1所示，自此以后， 人口的增长则呈现出陡增的趋势。从10亿人(1850年) 增加至20亿人(1930年)用了80年；从20亿人增至30 亿人(1960年)用了30年；从30亿人增至40亿人(1976 年)用了16年；从40亿人增至50亿人(1987年)则只用 了11年；1999年10月12日，世界人口达到60亿人， 这一天被命名为世界60亿人口日。国际有关机构认 为，由于中国推行计划生育，1971一1998年的28年 间全球少出生人口3.38亿人，把世界人口到达60亿 的日期推迟了4年，无疑是中国对世界的一大贡献。 5
5 一方面耕地日益减少，而另一方面人口又急剧 增加。据统计，公元1年，即传说中耶稣诞生的那一 年，全世界人口不足1亿人，经过了漫长的1850年， 全世界人口增至10亿人，如图5.1所示，自此以后， 人口的增长则呈现出陡增的趋势。从10亿人(1850年) 增加至20亿人(1930年)用了80年；从20亿人增至30 亿人(1960年)用了30年；从30亿人增至40亿人(1976 年)用了16年；从40亿人增至50亿人(1987年)则只用 了11年；1999年10月12日， 世界人口达到60亿人， 这一天被命名为世界60亿人口日。国际有关机构认 为，由于中国推行计划生育，1971—1998年的28年 间全球少出生人口3.38亿人，把世界人口到达60亿 的日期推迟了4年，无疑是中国对世界的一大贡献。 5.2 耕地减少和人口增加的矛盾日益尖锐
60 1999年10月12日 50 1987年 40 1976年 30 1960年 20 1930年 10 1850年 500 1000 1500 2000 (年) 图5.1 公元1~2000年世界人口增长曲线 6
6 图 5.1
人口增长资料 全球人口数量（单位：亿人） 57% 坐16 *预计 新生人口增长率 26% %:占新生人口比例 1930垫20 196o坐独30 9% 3% 1974堂4o 亚洲非洲南美欧洲北美大洋洲 1987学5o 世界人口最多的国家 19垫6o 中国美国 3 坐65 印度2的 2o2全7o 2050MMMM90 印尼巴西
7 人口增长资料
5.2 耕地减少和人口增加的矛盾日益尖锐 就在世界人口到达60亿人的1999年10月12日， 联合国发出警告：人口危机对国际社会构成的潜在 威胁比金融风波和军事冲突等其他问题更严重。 有人按20世纪的生殖率推算，全世界每分钟要 出生259人（中国占38人），每天出生37万人（中国占5 万人)，每年出生8296万人（中国占1184万人）相当于 英国总人口的1.5倍，几乎与第二次世界大战死亡的 总人数相等。这是一个非常可怕的数字
8 就在世界人口到达60亿人的1999年10月12日， 联合国发出警告：人口危机对国际社会构成的潜在 威胁比金融风波和军事冲突等其他问题更严重。 有人按20世纪的生殖率推算，全世界每分钟要 出生259人(中国占38人)，每天出生37万人(中国占5 万人)，每年出生8296万人(中国占1184万人)相当于 英国总人口的1.5倍，几乎与第二次世界大战死亡的 总人数相等。这是一个非常可怕的数字。 5.2 耕地减少和人口增加的矛盾日益尖锐
中国是一个人口大国，早在夏朝初年就已有1300万人之 多，1949年新中国成立时人口为5.4亿人，至1995年2月15 日中国达到12亿人，这一天被定为中国12亿人口日，2001 年第五次人口普查时中国已达13亿人。表5.3是根据史料归 纳的中国主要历史时代的人口状况表，表明了一个不容忽视 的严峻事实：越是近代人口的基数越大，而年均增加人口也 越多。北宋后期到清乾隆初年大约间隔了500年，平均每年 增加人口60万人；而新中国成立后的1987~1995年9年之间， 每年平均增加1500万人，2007年底的人口数量是13.2亿。 试想如果不开展计划生育，面对如此匮乏的资源，这么多人 该如何生存下去呢？有人预测，即使坚持目前的计划生育政 策，约到2030年中国的人口仍将达到峰值16亿人，而中国 只有1.3亿hm2(100万km2)的耕地（见表5.2），按较高水平的产 量每公顷每年产粮IO000kg,再按低水平的消耗每人每年消 耗600kg计算，每公顷要养活16个人，己远远超过了人口生 态学家认为每公顷最多养活10个人的极限状态
9 中国是一个人口大国，早在夏朝初年就已有1300万人之 多，1949年新中国成立时人口为5.4亿人，至1995年2月15 日中国达到12亿人，这一天被定为中国12亿人口日，2001 年第五次人口普查时中国已达13亿人。表5.3是根据史料归 纳的中国主要历史时代的人口状况表，表明了一个不容忽视 的严峻事实：越是近代人口的基数越大，而年均增加人口也 越多。北宋后期到清乾隆初年大约间隔了500年，平均每年 增加人口60万人；而新中国成立后的1987～1995年9年之间， 每年平均增加1500万人，2007年底的人口数量是13.2亿。 试想如果不开展计划生育，面对如此匮乏的资源，这么多人 该如何生存下去呢?有人预测，即使坚持目前的计划生育政 策，约到2030年中国的人口仍将达到峰值16亿人，而中国 只有1.3亿hm2 (100万km2 )的耕地(见表5.2)，按较高水平的产 量每公顷每年产粮l0000kg，再按低水平的消耗每人每年消 耗600kg计算，每公顷要养活16个人，已远远超过了人口生 态学家认为每公顷最多养活10个人的极限状态
耕地越来越少，人口越来越多，除了开展计划 生育遏制人口的过分膨胀以外，人类可以采取的有 效措施之一就是开发地下空间，为人类提供生存空 间。特别是为了解决城市交通拥挤，近代兴起的地 下轨道交通发展尤其突出。1981年5月，联合国自 然资源委员会把地下空间确定为“重要的自然资 源”。有人甚至把地下空间视为与宇宙和海洋并列 的人类三大自然资源之一。许多有识之士在不同的 场合表述了开发城市地下空间的重要性，发达国家 都率先规划和大规模投资兴建。早在1972年莫斯 科城市规划中规定开发城市地下空间面积 7200hm2(72km2),占全市总面积的30%；1974~ 1984年的11年间，美国用于地下工程投资7500亿 美元，占基建总投资的30%。 10
10 耕地越来越少，人口越来越多，除了开展计划 生育遏制人口的过分膨胀以外，人类可以采取的有 效措施之一就是开发地下空间，为人类提供生存空 间。特别是为了解决城市交通拥挤，近代兴起的地 下轨道交通发展尤其突出。1981年5月，联合国自 然资源委员会把地下空间确定为“重要的自然资 源”。有人甚至把地下空间视为与宇宙和海洋并列 的人类三大自然资源之一。许多有识之士在不同的 场合表述了开发城市地下空间的重要性，发达国家 都率先规划和大规模投资兴建。早在1972年莫斯 科城市规划中规定开发城市地下空间面积 7200hm2 (72km2 )，占全市总面积的30%；1974～ 1984年的11年间，美国用于地下工程投资7500亿 美元，占基建总投资的30%