地下城市的制作方法
【专利摘要】本发明涉及城市建设领域，公开了一种可普遍复制的地下城市，满足人们的居住需求。它从上到下依次包括地面区域、地下居住区域、深地区域；所述地下居住区域为地下资源开采后形成的地下采空区；在所述地面区域建有地面水库；在所述地下居住区域建有发电机房、模拟阳光、地下住房、地下植被、升降装置；在所述深地区域建有深地生活垃圾无害化处理系统、地下水库；所述发电机房位于所述地面水库下方，并通过引流洞与地面水库连通，且所述发电机房还通过电网为地下住房供电；所述地下水库位于所述发电机房下方，并通过输水管道与发电机房连接，且所述地下水库还通过输水管道为地下住房、地下植被供水。本发明适用于地下房产开发。
【专利说明】
地下城市
技术领域
[0001]本发明涉及城市建设领域，尤其涉及地下城市。
【背景技术】
[0002]城市人口、地域规模和城市生存环境问题是21世纪中国城市发展所面临的巨大挑战。随着世界经济的发展，世界城市化水平已从1950年的28.7%提高到2000年的75%，改革开放以后，中国经济的高速发展促进了城市化水平的快速提高，由1989年的不到20%提高到2000年的35.7%。城市化水平提高的结果表现为城市数量增加，城市规模扩大，造成了城市人口超饱和，交通拥挤、堵塞，建筑空间拥挤，绿化面积减小，城市污染加剧、环境质量下降，城市抗灾自救能力降低等等形成一系列的“城市综合症”，导致地面城市生存与发展环境面临巨大挑战。与之相比，地下空间具有无大气污染、抗灾害能力强、隔音、恒温、恒湿等性能，向“深地”进发，综合开发地下城市空间新型资源是解决当今城市人口、资源、环境三大危机的重要举措，一个城市的可开发利用的地下空间资源量一般是城市的总面积乘以开发深度的40%，是城市走可持续发展道路的重要途径。
[0003]然而，当前城市地下空间的利用主要集中在地下停车场、地铁等交通设施，地下商城、水下游乐馆等商业设施，地下车库，人民防空、抵御自然灾害、地下军事指挥中心、重要军事设施等人防及军事工程，地下油库等仓储设施等方面，但在地下居民用房的开发利用方面却鲜有涉及，其主要原因在于人类生存所需要的阳光、空气等在地下不能得到保证。目前，科学家已经实现了深地模拟阳光，为深地生态植被以及深地空气循环系统提供了基础，满足了人类生存的基本需求，使得地下居民用房的开发成为现实。同时地下资源开采后地下空间被闲置，为地下居民用房的开发提供了合理利用场地。因此，因此急需探索科学利用地下空间、地热、地下水资源与生态资源、构建深地自循环生态系统的深地科学理论与技术体系，建设全新的地下生态居民用房。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供一种可普遍复制的地下城市，满足人们的居住需求。
[0005]为解决上述问题，本发明采用的技术方案是:地下城市，从上到下依次包括地面区域、地下居住区域、深地区域;所述地下居住区域为地下资源开采后形成的地下采空区；在所述地面区域建有地面水库;在所述地下居住区域建有发电机房、模拟阳光、地下住房、地下植被、升降装置;在所述深地区域建有深地生活垃圾无害化处理系统、地下水库；
[0006]所述发电机房位于所述地面水库下方，并通过引流洞与地面水库连通，且所述发电机房还通过电网为地下住房供电；所述地下水库位于所述发电机房下方，并通过输水管道与发电机房连接，且所述地下水库还通过输水管道为地下住房、地下植被供水。
[0007]进一步的，所述路网由地下资源开采后遗留的路网改造而成。
[0008]进一步的，所述深地生活垃圾无害化处理系统包括地下二氧化碳存储和再利用装置，地下二氧化碳存储和再利用装置包括二氧化碳封存系统、二氧化碳转化甲烷系统、甲烷采出系统、中央处理器;二氧化碳封存系统包括第一存储仓、第二存储仓、二氧化碳液化器、反应原料存储仓、二氧化碳压送栗;二氧化碳转化甲烷系统包括地下反应库；甲烷采出系统包括第三存储仓、第四存储仓、甲烷压缩器、甲烷提纯器；
[0009]其中，第一存储仓与二氧化碳液化器连接，二氧化碳液化器与第二存储仓连接，第二存储仓与二氧化碳压送栗连接，二氧化碳转化甲烷系统与二氧化碳压送栗、反应原料存储仓、第三存储仓连接，第三存储仓与甲烷压缩器连接，甲烷压缩器与甲烷提纯器连接，甲烷提纯器与第四存储仓连接；中央处理器与甲烷压缩器、甲烷提纯器、二氧化碳液化器、二氧化碳压送栗、地下反应库连接。
[0010]进一步的，所述反应原料存储仓中存储有乙酸，所述地下反应库内放置有微生物，在所述地下反应库中通过微生物和乙酸将二氧化碳转化为甲烷。
[0011]进一步的，所述微生物包括互营单胞菌、甲烷杆菌、嗜热甲烷杆菌、甲烷绳菌、甲烷螺菌和甲烷囊菌。
[0012]进一步的，在所述第一存储仓、第二存储仓、第三存储仓、第四存储仓、地下反应库中设置有温度传感器、压力传感器和浓度传感器，所述温度传感器、压力传感器、浓度传感器分别与所述中央处理器连接。
[0013]本发明的有益效果是:通过在地下城市中建立地面水库、发电机房、模拟阳光、地下住房、地下植被、升降装置、深地生活垃圾无害化处理系统、地下水库，本发明可以很好满足人们地下生活需求，解决目前城市中城市人口超饱和、交通堵塞、建筑空间拥挤、绿化面积减小、城市污染加剧、环境质量下降等一系列城市综合症;此外，由于人类居住区域是位于地下，本发明可以免受一些自然灾害困扰，如风灾。
【附图说明】
[0014]图1是本发明结构示意图；
[0015]图2是二氧化碳存储和再利用装置结构示意图。
[0016]图中编号:I为地面，2为地面植被，3为地面建筑物，4为地面水库，5为引流洞，6为发电机房，7为输水管道，8为地下水库，9为电网，10为深地生活垃圾无害化处理系统，11、模拟阳光，12为升降装置，13为地下住房，14为地下植被，21为二氧化碳封存系统，22为二氧化碳转化甲烷系统，23为甲烷采出系统，24为第一存储舱，25为二氧化碳液化器，26为第二存储舱，27为二氧化碳压送栗，28为乙酸储存舱，29为地下反应库，30为第三存储舱，31为甲烷压缩器，32为甲烷提纯器，33为第四存储舱。
【具体实施方式】
[0017]要建造适合人们居住的地下城市，需向地下空间中引入模拟阳光、地下储能与水电调蓄系统、地下水库及地下生态植被系统，形成独立的地下自循环生态系统，开发地下房地产，建造地下住房。以下通过实施例对本发明做进一步的描述。
[0018]从人们活动区域来划分，如图1所示，地下城市从上到下应该至少包括三个区域:地面区域、地下居住区域、深地区域。由于人们对地下资源的大量开采，形成了大量的地下资源在开采后地下空间被闲置的情况，因此实施例可以将地下资源开采后形成的地下采空区作为地下居住区域，用于人们生活。选择地下资源开采后形成的地下采空区既解决闲置问题，又能减少开发地下城市的工作量。常见的地下资源开采后形成的地下采空区有煤矿地下采空区、铁矿地下采空区等。
[0019]具体的来说，实施例在所述地下居住区域建造:发电机房6，用于为人们提供电能；模拟阳光11，用于为人们提供阳光，地下住房13，用于为人们提供住所;地下植被14，用于为人们提供植被生态系统;升降装置12，用于为人们提供往返于地下和地面之间的工具。通过模拟阳光11、地下植被14等深地独立生态圈，实现温控与微气候调节，形成良好的宜居环境。
[0020]同时，为了再利用地下资源开采完成后遗留的路网，实施例还对所述遗留的路网进行改造，形成地下城市特有的路网。其中，改造的方式包括对所述遗留路网进行拓宽、增加行车车道指示线、增加红绿灯、增加路灯等，相比于新开路网，在遗留的路网的基础上改进，能够节约很多人力、物力和财力。
[0021]实施例在所述深地区域建造;深地生活垃圾无害化处理系统10，用于为处理人们的生活垃圾，实现地下生态的自平衡;地下水库8，用于为人们提供水源。
[0022]基于地面区域和地下居住区域特殊的地理条件，实施例还在地面区域建造了地面水库4，将发电机房6设置地下水库4的下方，并通过引流洞5与地面水库4连通。发电机房6、引流洞5、地面水库4正好组成落差型地下抽水蓄能发电装置，利用地面水库4的水经导流洞5流向发电机房6，水的重力势能转化为电能，发电机房6通过电网为地下住房13供电。同时，将发电机房6通过输水管道7与地下水库8连通，使得发电的水流向地下水库8，实现地下住房13和地下植被14正常用水。
[0023]对于本发明中的深地生活垃圾无害化处理系统，实施例提供了一种更具体的方案，即:上述深地生活垃圾无害化处理系统10包括地下二氧化碳存储和再利用装置，如图2所示，地下二氧化碳存储和再利用装置包括二氧化碳封存系统21、二氧化碳转化甲烷系统22、甲烷采出系统23、中央处理器;二氧化碳封存系统21包括第一存储仓24、第二存储仓26、二氧化碳液化器25、乙酸存储仓28、二氧化碳压送栗27; 二氧化碳转化甲烷系统22包括地下反应库29;甲烷采出系统23包括第三存储仓30、第四存储仓33、甲烷压缩器31、甲烷提纯器32。其中，第一存储仓24与二氧化碳液化器25连接，二氧化碳液化器25与第二存储仓26连接，第二存储仓26与二氧化碳压送栗27连接，地下反应库29与二氧化碳压送栗27、乙酸存储仓28、第三存储仓连接30，第三存储仓30与甲烷压缩器31连接，甲烷压缩器31与甲烷提纯器32连接，甲烷提纯器32与第四存储仓33连接；中央处理器与甲烷压缩器31、甲烷提纯器32、二氧化碳液化器25、二氧化碳压送栗27、地下反应库29连接。
[0024]在上述二氧化碳存储和再利用装置中:第一存储仓24用于存储捕捉的二氧化碳；二氧化碳液化器25用于将第一存储仓24出来的二氧化碳液化，通过提高压力或者降低温度使二氧化碳液化，在实施例中，温度不大于20°C，将二氧化碳压力升高到5.7291MPa，使二氧化碳气体转变为液态二氧化碳;第二存储仓26用于液化后的二氧化碳;二氧化碳压送栗27用于将第二存储26中的二氧化碳压送到地下反应库29;乙酸存储仓28用存储微生物反应所需的乙酸或者乙酸盐原料;地下反应库放置有互营单胞菌、甲烷杆菌、嗜热甲烷杆菌、甲烷绳菌、甲烷螺菌和甲烷囊菌等产甲烷菌落，通过产甲烷菌落和乙酸将二氧化碳转化成甲烷；第三存储仓30用于存储地下反应库29转化出来的甲烷；甲烷压缩器31用于将甲烷压缩，并输送到甲烷提纯器32里面进行提纯；第四存储仓33用于存储提纯后的甲烷；中央处理器用于对甲烷压缩器31、甲烷提纯器32、二氧化碳液化器25、二氧化碳压送栗27、地下反应库29进行整体控制。
[0025]此外，实施例还在第一存储仓24、第二存储仓26、第三存储仓30、第四存储仓33、地下反应库29中都设置有温度传感器、压力传感器和浓度传感器，且将温度传感器、压力传感器、浓度传感器分别与中央处理器连接。中央处理器可以根据温度、压力、浓度的变化，实时对甲烷压缩器31、甲烷提纯器32、二氧化碳液化器25、二氧化碳压送栗27、地下反应库29进行控制调整，以提高装置的转化效率。
[0026]利用以上地下二氧化碳存储和再利用装置，我们可以按照以下方法处理二氧化碳；
[0027]I)进行产甲烷菌落筛选和驯化，得到产甲烷菌营养体；
[0028]2)向地下反应库29中注入乙酸或乙酸盐；
[0029]3)将筛选的产甲烷菌营养体系注入反应库；
[0030]4)注入菌落后，关闭地下反应库29。
[0031]5)向地下反应库29前端持续通入二氧化碳，当地下反应库29末端的浓度传感器检测到甲烷的含量达到70 %以上时，即可开井，采出甲烷气体。
[0032]需要指出的是，上面所述只是说明本发明的一些原理，由于对相同技术领域的普通技术人员来说是很容易在此基础上进行若干修改和改动的。因此，本说明书并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
【主权项】
1.地下城市，其特征在于，从上到下依次包括地面区域、地下居住区域、深地区域;所述地下居住区域为地下资源开采后形成的地下采空区；在所述地面区域建有地面水库(4);在所述地下居住区域建有发电机房(6)、模拟阳光(11)、地下住房(13)、地下植被(14)、升降装置(12);在所述深地区域建有深地生活垃圾无害化处理系统(10)、地下水库(8); 所述发电机房(6)位于所述地面水库(4)下方，并通过引流洞(5)与地面水库(4)连通，且所述发电机房(6)还通过电网(9)为地下住房供电；所述地下水库(8)位于所述发电机房(6)下方，并通过输水管道(7)与发电机房(6)连接，且所述地下水库(8)还通过输水管道(7)为地下住房(13)、地下植被(14)供水。2.如权利要求1所述的地下城市，其特征在于，在所述地下居住区域还建有路网，所述路网由地下资源开采后遗留的路网改造而成。3.如权利要求2所述的地下城市，其特征在于，所述深地生活垃圾无害化处理系统(10)包括地下二氧化碳存储和再利用装置，地下二氧化碳存储和再利用装置包括二氧化碳封存系统(21)、二氧化碳转化甲烷系统(22)、甲烷采出系统(23)、中央处理器;二氧化碳封存系统(21)包括第一存储仓(24)、第二存储仓(26)、二氧化碳液化器(25)、反应原料存储仓(28)、二氧化碳压送栗(27);二氧化碳转化甲烷系统(22)包括地下反应库(29);甲烷采出系统(23)包括第三存储仓(30)、第四存储仓(33)、甲烷压缩器(31)、甲烷提纯器(32); 其中，第一存储仓(24)与二氧化碳液化器(25)连接，二氧化碳液化器(25)与第二存储仓(26)连接，第二存储仓(26)与二氧化碳压送栗(27)连接，地下反应库(29)与二氧化碳压送栗(27)、反应原料存储仓(28)、第三存储仓连接(30)，第三存储仓(30)与甲烷压缩器(31)连接，甲烷压缩器(31)与甲烷提纯器(32)连接，甲烷提纯器(32)与第四存储仓(33)连接；中央处理器与甲烷压缩器(31)、甲烷提纯器(32)、二氧化碳液化器(25)、二氧化碳压送栗(27)、地下反应库(29)连接。4.如权利要求3所述的地下城市，其特征在于，所述反应原料存储仓中存储有乙酸，所述地下反应库(29)内放置有微生物，在所述地下反应库(29)中通过微生物和乙酸将二氧化碳转化为甲烷。5.如权利要求4所述的地下城市，其特征在于，所述微生物包括互营单胞菌、甲烷杆菌、嗜热甲烷杆菌、甲烷绳菌、甲烷螺菌和甲烷囊菌。6.如权利要求5所述的地下城市，其特征在于，在所述第一存储仓(24)、第二存储仓(26),第三存储仓(30)、第四存储仓(33)、地下反应库(29)中设置有温度传感器、压力传感器和浓度传感器;所述温度传感器、压力传感器、浓度传感器分别与所述中央处理器连接。
【文档编号】B09B3/00GK106013939SQ201610529694
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】谢和平, 赵坚, 高明忠, 张茹, 高峰, 鞠杨, 李圣伟
【申请人】四川大学