1、岩土工程领域若干工程岩土工程领域若干工程途径的辨证对比思考途径的辨证对比思考山东科技大学兼职教授山东科技大学兼职教授钱七虎钱七虎 院士院士岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考党的十六大提出：党的十六大提出： “发展要有新发展要有新思路。思路。 ”这对岩土工程的发展也具有这对岩土工程的发展也具有重要的指导意义。重要的指导意义。贯彻邓小平的贯彻邓小平的 “科学技术要走在科学技术要走在前面前面 ”的重要思想，不断创新，开拓的重要思想，不断创新，开拓新思路，不断创造新的技术途径和新新思路，不断创造新的技术途径和新的工程方案。的工程方案。岩土工程领域若干工程途径的
2、辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考进入新世纪，进入新世纪， “ 可持续发展可持续发展 ” 已已成为世界和我国的主要发展战略，生成为世界和我国的主要发展战略，生态环境越来越受到关注。新情况要求态环境越来越受到关注。新情况要求新思路，保护生态环境、搞好生态建新思路，保护生态环境、搞好生态建设已经成为开拓新思路的主要出发点设已经成为开拓新思路的主要出发点。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考一、地表储水和地下储水一、地表储水和地下储水在地面建坝修水库历来是人类调在地面建坝修水库历来是人类调节水量的重要技术手段和老思路。但节水量的重要技术手段和
3、老思路。但是，是， “平地出高湖平地出高湖 ”，会淹没耕地和村，会淹没耕地和村镇，从而动迁居民，引起库区的森林镇，从而动迁居民，引起库区的森林淹没和泥沙淤积以及下游河道冲刷，淹没和泥沙淤积以及下游河道冲刷，从而影响生态和环境，包括珍稀动植从而影响生态和环境，包括珍稀动植物。甚至会诱发地震和山体滑坡。物。甚至会诱发地震和山体滑坡。岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考对于欧美的对于欧美的 “废坝运动废坝运动 ”，既要警，既要警惕有人别有用心怀有政治目的，又要惕有人别有用心怀有政治目的，又要看到他们看到他们 “拆除拆除 ”的大坝实际是拆除那的大坝实际是拆除那些
4、达到使用寿命、没有存在价值、维些达到使用寿命、没有存在价值、维修费用高的废坝以及构成潜在威胁的修费用高的废坝以及构成潜在威胁的病库，更要看到他们代替建坝修水库病库，更要看到他们代替建坝修水库储备水资源的科技新思路。储备水资源的科技新思路。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考利用地下含水层广阔的空间，建立利用地下含水层广阔的空间，建立 “水银水银行行 ”来调节和缓解供水。来调节和缓解供水。 地表入侵和井灌的人工补给是一种可行、地表入侵和井灌的人工补给是一种可行、费用低廉的解决供水的办法。它一举多得：费用低廉的解决供水的办法。它一举多得： 储备地下水；储备
5、地下水； 控制海水入侵和地面沉降；控制海水入侵和地面沉降； 提高地下水位，减少地下水的抽取费用；提高地下水位，减少地下水的抽取费用； 维持河流的基流；维持河流的基流； 改善水质；改善水质； 实现污水的循环再利用；实现污水的循环再利用； 保护了生态环境。保护了生态环境。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考美国实施了美国实施了 “含水层储存恢复（含水层储存恢复（ ASR）工程计划。）工程计划。 ” ASR系统一般比地表水库提供用水系统一般比地表水库提供用水的单位费用要节省的单位费用要节省 50% ，有的甚至达，有的甚至达90% 。欧洲供水联合会十二个成员国
6、的。欧洲供水联合会十二个成员国的十个国家开展了含水层恢复的人工补给工十个国家开展了含水层恢复的人工补给工程（程（ AR）或正在规划）或正在规划 AR工程。瑞典、荷工程。瑞典、荷兰和德国的兰和德国的 AR工程在总供水中所占的份工程在总供水中所占的份额相当高，分别是额相当高，分别是 20% 、 15% 和和 10% 。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考在开展在开展 AR工程的国家和地区，工程的国家和地区，普遍使用的补给方式是在河流两岸的普遍使用的补给方式是在河流两岸的盆地利用河水进行地表入渗补给，一盆地利用河水进行地表入渗补给，一部分部分 AR工程的补给
7、源是湖水、运河工程的补给源是湖水、运河水、池塘水、地下水和泉水。目前，水、池塘水、地下水和泉水。目前，根据保护生态环境的总方针，增大井根据保护生态环境的总方针，增大井灌补给、减少地表入渗补给，重新设灌补给、减少地表入渗补给，重新设计一些入渗系统，以减少地表补给工计一些入渗系统，以减少地表补给工程对生态环境的影响。程对生态环境的影响。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考荷兰在沿海人口稠密的城市地区荷兰在沿海人口稠密的城市地区开展大规模的地下水补给工程，其目开展大规模的地下水补给工程，其目的是增大供水能力，利用廉价、经过的是增大供水能力，利用廉价、经过过滤
8、消毒的入渗系统提供卫生可靠的过滤消毒的入渗系统提供卫生可靠的水资源，到水资源，到 1990年，地下水人工补年，地下水人工补给量达到给量达到 1.8亿方亿方 /年。年。岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考同时，还有其它目的：同时，还有其它目的： 改善生态环境（如比利时、改善生态环境（如比利时、荷兰和英国）；荷兰和英国）； 改善水质（如法国和瑞士）改善水质（如法国和瑞士）； 防止海水入侵（如荷兰和希防止海水入侵（如荷兰和希腊）。腊）。岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考伦敦使用含水层的人工补给是缓伦敦使用含水层的人工补
9、给是缓解干旱缺水、满足伦敦用水的重要举解干旱缺水、满足伦敦用水的重要举措。措。 约旦、科威特、摩洛哥和以色列约旦、科威特、摩洛哥和以色列在开展城市污水经处理后进行地下水在开展城市污水经处理后进行地下水补给工程。补给工程。岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考沙特利用城市污水进行地下水补沙特利用城市污水进行地下水补给工程的可行性研究，以缓解沙特严给工程的可行性研究，以缓解沙特严重的地下水枯竭。重的地下水枯竭。阿曼在海岸平原和冲积干谷地区阿曼在海岸平原和冲积干谷地区通过地下补给坝截获洪水，进行地下通过地下补给坝截获洪水，进行地下水人工补给。水人工补给。 岩土工
10、程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考我国人均水资源量不足我国人均水资源量不足 2300立方，立方，仅列世界的第仅列世界的第 110位，属位，属 13个严重贫水个严重贫水国之一。解决缺水问题，不能光靠修坝建国之一。解决缺水问题，不能光靠修坝建水库。如河流上游大量兴建蓄水工程，层水库。如河流上游大量兴建蓄水工程，层层拦截利用地表水，致使河流下游及平原层拦截利用地表水，致使河流下游及平原地区地表径流减少，北方许多地区的河道地区地表径流减少，北方许多地区的河道只在丰水年的汛期起着泄洪作用，常年处只在丰水年的汛期起着泄洪作用，常年处于干涸状态，变成了污水沟，在华北地区于
11、干涸状态，变成了污水沟，在华北地区出现了出现了 “有河则干，有水则污有河则干，有水则污 ”的现象。的现象。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考对地下水的利用不能只采不补，对地下水的利用不能只采不补，我国目前各主要城市地下水超采和严我国目前各主要城市地下水超采和严重超采现象十分普遍，不仅使地下水重超采现象十分普遍，不仅使地下水位大幅下降，水质变坏，还导致地面位大幅下降，水质变坏，还导致地面下沉和沿海地区的海水入侵的环境问下沉和沿海地区的海水入侵的环境问题。此外，我国题。此外，我国 1/3以上的工业废水以上的工业废水和和 90% 以上的生活污水未经处理直接
12、以上的生活污水未经处理直接排入江湖，水污染不断恶化。排入江湖，水污染不断恶化。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考上述种种情况表明，我国学习先上述种种情况表明，我国学习先进国家经验、广泛开展地下水补给的进国家经验、广泛开展地下水补给的地下储水工程十分迫切。尤其需要我地下储水工程十分迫切。尤其需要我国岩土工程、水文地质、给排水工程国岩土工程、水文地质、给排水工程领域的专家尽早联合开展地下储水工领域的专家尽早联合开展地下储水工程的全国规划和试点工程的研究。程的全国规划和试点工程的研究。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对
13、比思考二、高架路和地下高速路二、高架路和地下高速路交通的拥塞、事故和污染是大城交通的拥塞、事故和污染是大城市建设的头等难题，曼谷的交通堵塞市建设的头等难题，曼谷的交通堵塞曾消耗掉每年曾消耗掉每年 35% 的的 GDP。为解决。为解决这一难题，二十世纪，美国、日本的这一难题，二十世纪，美国、日本的一些城市向空中发展，修建高架路。一些城市向空中发展，修建高架路。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考高架路在缓解交通拥挤方面功不高架路在缓解交通拥挤方面功不可没，但也带来负面影响：噪声、振可没，但也带来负面影响：噪声、振动和污染的环境影响使得沿线房地产动和污染的
14、环境影响使得沿线房地产贬值；破坏了城市景观；造成了高架贬值；破坏了城市景观；造成了高架路周围地区的割裂。最甚者，波士顿路周围地区的割裂。最甚者，波士顿的高架大道被认为严重影响城市经济的高架大道被认为严重影响城市经济的增长和生活质量的提高，使生态环的增长和生活质量的提高，使生态环境恶化，城市综合竞争力降低。境恶化，城市综合竞争力降低。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思
15、考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考 Leonard P.Zakim Bunker Hill Bridge Storrow Drive Bridge Corridor Ted Williams Tunnel Logan Airport I-90 I-93 Solution -Central Artery/Tunnel Project(CA/T)Summer TunnelCallahan Tunnelunderground expresswayBoston Inner Harbor岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思
16、考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考进入二十世纪九十年代，国外开始停进入二十世纪九十年代，国外开始停止修建高架路，拆除大城市的高架路，城止修建高架路，拆除大城市的高架路，城市高速路向地下发展。市高速路向地下发展。美国波士顿于美国波士顿于 1994年开始拆除建成年开始拆除建成于于 1959年的年的 6车道中央高架大道，在原中车道中央高架大道，在原中央大道下修建一条央大道下修建一条 8-10车道的地下快速路车道的地下快速路和一条通向机场穿越波士顿港湾的和一条通向机场穿越波士顿港湾的 4车道车道隧道。原大道地面建成林荫大道、绿地和隧道。原大道地面建成林荫大道、绿地和城市开发用地。由于地下高速路内
17、的汽车城市开发用地。由于地下高速路内的汽车尾气和烟尘经过空气集中过滤和处理后再尾气和烟尘经过空气集中过滤和处理后再排放，空气中一氧化碳含量降低了排放，空气中一氧化碳含量降低了 12% 。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考2002年，莫斯科为了三环路通过风年，莫斯科为了三环路通过风景优美且拥有众多文物古迹的列福尔地区景优美且拥有众多文物古迹的列福尔地区时，不至破坏其人文景观，决定在时，不至破坏其人文景观，决定在 36米米深地下修建高速路通过该地区。深地下修建高速路通过该地区。日本于日本于 2003年年 1月宣布东京外环路月宣布东京外环路改为建设地面下改
18、为建设地面下 40米的高速路。建设地米的高速路。建设地下高速路比地面高架路节约建设费用下高速路比地面高架路节约建设费用 20-30% ，工期从，工期从 15年缩短到年缩短到 8年。由于地年。由于地下隧道内设置可将汽车尾气中的烟尘和有下隧道内设置可将汽车尾气中的烟尘和有害物质进行高科技过滤和分解的设施，排害物质进行高科技过滤和分解的设施，排出的是无污染空气。出的是无污染空气。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考我国的广州、上海等特大城市学习香我国的广州、上海等特大城市学习香港相继修建高架路以解决交通拥挤的问题港相继修建高架路以解决交通拥挤的问题。我国人多
19、地少的国情决定我国很多特大。我国人多地少的国情决定我国很多特大城市的土地和空间资源严重短缺，道路的城市的土地和空间资源严重短缺，道路的供给能力受到严重束缚，不可能再大幅度供给能力受到严重束缚，不可能再大幅度扩充道路设施。再者，城区内或由于古都扩充道路设施。再者，城区内或由于古都风貌保护的原因（北京、西安），或由于风貌保护的原因（北京、西安），或由于历史人文景观的原因（上海、广州），或历史人文景观的原因（上海、广州），或由于风景地理特色的原因（杭州、苏州）由于风景地理特色的原因（杭州、苏州），路网很难大幅度扩展。，路网很难大幅度扩展。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途
20、径的辩证对比思考但另一方面，强大的小汽车发展但另一方面，强大的小汽车发展势头，使得私人交通方式在出行构成势头，使得私人交通方式在出行构成中比重的持续扩大难以抗拒，在这种中比重的持续扩大难以抗拒，在这种情况下，把城市交通问题的解决寄托情况下，把城市交通问题的解决寄托在在 “对私人交通问题上亟需出台一套对私人交通问题上亟需出台一套有效的控制和引导政策有效的控制和引导政策 ”上，只能是上，只能是不解决根本问题的主观愿望。不解决根本问题的主观愿望。新思路就是建设地下高速路。新思路就是建设地下高速路。岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考城市地下高速路由于其地下封闭
21、城市地下高速路由于其地下封闭式，不受行人和自行车的干扰，不受式，不受行人和自行车的干扰，不受雨、雪等天候条件的影响。雨、雪等天候条件的影响。地下高速路由于地面用地少，不地下高速路由于地面用地少，不需动迁和征地，与地下轨道交通相比需动迁和征地，与地下轨道交通相比，配套设备简单，造价肯定会低。按，配套设备简单，造价肯定会低。按东京的估算，地下高速路要比地面高东京的估算，地下高速路要比地面高架路低架路低 20-30% 。岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考地下的封闭环境隔绝了噪声，尾气地下的封闭环境隔绝了噪声，尾气中的烟尘和有害气体通过高科技的过滤和中的烟尘和
22、有害气体通过高科技的过滤和分解可得到处理，保护城市的大气环境。分解可得到处理，保护城市的大气环境。地下高速路保护了城市的风貌和历史地下高速路保护了城市的风貌和历史人文景观。人文景观。地下高速路的修建节省了大量的地面地下高速路的修建节省了大量的地面土地，从而为城市的绿化和美化，为实现土地，从而为城市的绿化和美化，为实现“人、车人、车 ”分流，建设有序、宜人和美丽的分流，建设有序、宜人和美丽的地面空间创造了有利条件。地面空间创造了有利条件。 岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考岩土工程领域若干工程途径的辩证对比思考
