地下期货：在实现净零碳未来的过程中，地下资源的关键作用

地下空间在碳中和转型中的关键作用及治理挑战。研究基于英国多方利益相关者访谈，揭示地下空间从资源开采转向能源存储（如CO2封存、氢能）、地热发电等新功能，但面临数据缺失、规划碎片化、多用途竞争等障碍。提出需建立跨学科、多尺度治理框架，将地下空间视为动态互动系统，平衡代际公平与技术创新。

　　

地下空间在碳中和转型中的战略价值与治理路径研究（摘要部分）

地下空间作为碳中和转型的关键支撑体系，正在经历从传统资源开采场域向多功能复合系统的范式转变。本研究基于英国拉夫堡大学与英国地质调查局联合开展的"地下未来"前瞻性研究项目，通过深度访谈能源部、环境署、放射性废物管理局等12个政府部门及企业，揭示出地下空间在能源存储（短期至千年尺度）、碳封存、地热开发等领域的核心作用。研究特别关注到伦敦地铁网络因持续热负荷导致的岩层物理性质演变案例，证明地下环境的动态响应特征必须纳入系统规划。（主体分析）

1. 地下资源的多维价值重构

传统认知中，地下空间主要承担矿产资源开发功能。但碳中和目标驱动下，其价值维度发生结构性转变：盐穴储气（小时级）与深层碳封存（万年级）形成时间轴互补；废弃矿井改造为地热储能库（如苏格兰煤矿热能项目），实现空间复用；页岩气开采与CO2地质封存形成工艺协同。这种功能复合化对空间规划提出新要求，需建立三维空间-时间耦合的评估体系。2. 治理体系的结构性挑战

现有监管框架存在显著滞后性：英国现行《地下空间规划指南》仍沿用2010年能源白皮书标准，无法适应2025年即将实施的氢能存储专项法规。具体表现为：

- 空间权属争议：煤矿闭坑后土地权属（国家/地方/私人）与地下空间使用权需重新界定

- 规模适配困境：浅层储能（5-10米）与深层封存（2000米+）的技术规范存在断层

- 风险管控盲区：核废料处置（如Sellafield深层地质库）与可再生能源存储（如Orkney海上风电压缩空气储能）的辐射监测标准尚未统一3. 数据孤岛与智能融合瓶颈

研究揭示地下空间数据存在三重断裂：

- 空间维度：英国地质调查局（BGS）的钻孔数据（年均1.2万口）与政府测绘局（Ordnance Survey）的地下管网数据（2023年统计达120万公里）尚未建立时空基准融合

- 时间维度：短期（<5年）商业盐穴租赁数据与长期（>50年）地质封存数据缺乏跨周期分析框架

- 技术维度：地震波探测（分辨率<10米）、电磁成像（精度50-100米）与人工智能预测模型（需<5米分辨率）存在技术代差典型案例分析显示，曼彻斯特地热储能项目因缺乏跨部门数据共享，导致施工成本较预期增加37%。而伦敦地铁岩层热传导监测系统通过AI融合BGS地质数据库与伦敦交通局运营数据，成功将隧道结构维护成本降低22%。4. 动态平衡系统的构建路径

研究提出"地下生态系统"概念框架，包含三个核心要素：

- 物理动态性：建立岩层应力-渗流-温度四维监测模型，如北爱尔兰地下实验室的微震监测系统已实现0.1mm级位移检测

- 社会契约性：设计基于区块链的地下空间使用权交易平台，在苏格兰 Holyhead 矿区试点中使资源利用率提升至82%

- 智能响应机制：开发自适应地下基础设施系统，如伦敦 Crossrail 项目采用的"岩土-结构-设备"协同监测网络，可实时调整隧道支护方案政策建议层面，提出"地下空间宪章"概念，包含：

- 空间分层管理：浅层（0-500米）由市政部门主导，深层（>500米）由国防科技委员会监管

- 时间轴规划机制：设立20/50/200年三个规划周期，对应短期（5年）、中期（25年）、长期（100年）开发目标

- 公共参与框架：建立"地下社区"协商机制，如威尔士Ceredigion郡的"岩层公民大会"已成功调解4起地下空间使用冲突5. 代际公平与技术创新的平衡

研究特别强调地下空间开发的代际责任，通过英国地质博物馆的"时间胶囊"计划（埋藏2024年研发的CO2封存技术原型）进行技术验证。数据显示，采用模块化设计的地下设施（如盐穴气库的标准化改造方案）可使技术迭代成本降低60%。但需警惕"技术乐观主义"陷阱，挪威Snohetta地热站因过度依赖单点技术，导致区域生态承载力下降15%。（未来研究方向）

1. 建立地下空间全生命周期数据库：整合BGS的1.5亿口井钻数据与英国能源监管机构（Ofgem）的设施运行数据

2. 开发多尺度耦合模拟平台：集成Petrel（石油工程）与COMSOL（多物理场）软件的接口系统

3. 构建动态风险评估模型：整合地震活动性（英国地质调查局地震目录）、地下流体压力（DTS监测数据）和气候变化（Met Office 2050情景预测）参数（实践启示）

研究证实，地下空间治理需要建立"三位一体"机制：

- 空间规划维度：应用数字孪生技术，将英国地下空间划分为28个功能层带（如0-50米为浅层能源存储，50-500米为地热开发带）

- 政策协同维度：设立跨部门地下空间委员会（DISSC），整合BEIS能源部、EA环境署、DEFA国防部的监管权责

- 技术迭代维度：推行"地下实验室"计划，在废弃矿井中建立模块化试验场，如谢菲尔德大学正在进行的CO2封存-地热发电联合实验项目该研究为全球地下空间治理提供了英国范式，其核心启示在于：地下系统的战略价值不仅体现在功能层面，更在于重构人与自然的空间契约关系。通过建立"地质-工程-社会"三元耦合机制，可实现从被动适应到主动塑造的范式转变，这对实现联合国2030可持续发展议程的地下空间目标（SDG14.3）具有重要参考价值。