《地下工程低碳理論與應(yīng)用》課程教學大綱、期末試卷

《地下工程低碳理論與應(yīng)用》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱地下工程低碳理論與應(yīng)用（中文）LowCarbonTheoryandApplicationinUndergroundEngineering（英文）課程代碼課程性質(zhì)選修開課單位土木工程學院課程類型□通識課GeneralEducationCourses□新生研討課FreshmanSeminar□公共基礎(chǔ)課PublicBasicCourses□專業(yè)基礎(chǔ)課SpecialtyFoundationalCourses?專業(yè)課SpecializedCourses□實驗課ExperimentalCourses□課程設(shè)計CurriculumDesign□多元化課程DiversifiedCourses□實習實訓PracticalTraining授課學期第7學期學分/學時1/16課內(nèi)學時16理論學時16實踐學時0課外學時0（課程設(shè)計、實驗單列課程）課程負責人課程團隊適用專業(yè)土木工程、城市地下空間工程授課語言中文先修課程無后續(xù)課程無課程中文簡介《地下工程低碳理論與應(yīng)用》是一門集地下工程碳排放理論、碳排放計算方法、地下工程節(jié)能技術(shù)為一體的綜合性課程，具有實踐性強、知識更新迅速等特點。本課程主要講授地下工程碳排放理論、施工期碳排放計算方法、施工期碳排放不確定性分析、運營期碳排放計算方法、施工期及運營期低碳節(jié)能技術(shù)、新能源利用技術(shù)、碳排放計算軟件開發(fā)等知識，是對相關(guān)專業(yè)知識的綜合運用。通過對本課程的學習，使學生掌握地下工程全生命周期碳排放理論、計算方法及相關(guān)不確定性分析方法，了解地下工程施工期及運營期的低碳節(jié)能技術(shù)，同時積累一定的學術(shù)前沿思想、方法以及工程實踐經(jīng)驗，為解決實際工程問題奠定基礎(chǔ)。課程英文簡介"Low-CarbonTheoryandApplicationinUndergroundEngineering"isacomprehensivecourseintegratingthetheoryofundergroundengineeringcarbonemission,carbonemissioncalculationmethod,andundergroundengineeringenergy-savingtechnology.Ithasthecharacteristicsofstrongpracticalityandrapidknowledgeupdate.Thiscoursemainlyteachescarbonemissiontheoryofundergroundengineering,calculationmethodofcarbonemissionduringconstructionperiod,uncertaintyanalysisofcarbonemissionduringconstructionperiod,calculationmethodofcarbonemissionduringoperationperiod,low-carbonenergy-savingtechnologyduringconstructionandoperationperiod,newenergyutilizationtechnology,carbonemissionComputationalsoftwaredevelopmentandotherknowledgeisthecomprehensiveapplicationofrelevantprofessionalknowledge.Throughthestudyofthiscourse,studentscanmasterthetheory,calculationmethodandrelateduncertaintyanalysismethodofcarbonemissioninthewholelifecycleofundergroundengineering,understandthelow-carbonenergy-savingtechnologyintheconstructionperiodandoperationperiodofundergroundengineering,andatthesametimeaccumulatecertainacademicfrontierideas,Methodsandengineeringpracticeexperiencelaythefoundationforsolvingpracticalengineeringproblems.二、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐序號課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求1掌握地下工程碳排放的基本概念和術(shù)語，熟悉地下工程施工、運營特點及不同生命周期相關(guān)節(jié)能技術(shù)；1.3能將土木工程學科知識用于推演、分析復(fù)雜土木工程問題，識別和判斷其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；1.4能基于土木工程學科知識進行復(fù)雜土木工程問題解決方案的比較與綜合，并借助相關(guān)研究成果，分析復(fù)雜土木工程問題的影響因素，獲得有效結(jié)論。1.工程知識與問題分析：系統(tǒng)地掌握解決土木工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題所需的數(shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識，并能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識應(yīng)用于識別、表達、分析土木工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，并獲得有效結(jié)論。2了解地下工程生命周期的形式種類及基本性能特點，熟悉相關(guān)節(jié)能減排設(shè)備材料的選用；3.1能夠基于科學原理，通過文獻研究或相關(guān)方法，調(diào)研和分析土木工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案；3.研究：能夠基于科學原理、采用科學方法，對土木工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗方案、開展實驗、采集數(shù)據(jù)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。3掌握各種常見地下工程節(jié)能方式的特點、要求，并能進行基本碳排放內(nèi)容計算；8.1能就土木工程專業(yè)問題，以口頭、文稿、圖表、圖形等方式，清晰、準確表達自己的觀點或技術(shù)方案；8.溝通與表達：能夠就土木工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設(shè)計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應(yīng)指令，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。4了解目前地下工程低碳技術(shù)發(fā)展的動向及最新相關(guān)技術(shù)及設(shè)備材料的應(yīng)用情況。10.1能認識到自主和終身學習的必要性，具有追蹤土木工程行業(yè)尤其是交通土建領(lǐng)域發(fā)展趨勢的意識；10.2具有自主學習的能力，包括對技術(shù)問題的理解能力、歸納總結(jié)能力和提出問題的能力等，并不斷更新拓展知識，以適應(yīng)社會與土木工程行業(yè)發(fā)展的需求。10.終身學習：具有自主學習和終身學習的意識，通過自主選用適當?shù)膶W習方法和途徑，持續(xù)獲取和應(yīng)用新技術(shù)、新知識，適應(yīng)土木工程行業(yè)的新發(fā)展。三、教學內(nèi)容及進度安排序號教學內(nèi)容學生學習預(yù)期成果課時理論/實踐支撐課程目標1緒論：（1）碳排放的基本概念（2）土木工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀（3）地下工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀（4）國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)碳排放的標準及規(guī)范了解國內(nèi)外地下工程碳排放的現(xiàn)狀、原因分析，我國地下工程碳排放的發(fā)展及工程中存在的問題，熟悉課程的學習內(nèi)容、要求和學習方法。2/01、42地下工程碳排放相關(guān)基礎(chǔ)理論：（1）生命周期評價概念與框架（2）碳排放計算邊界與范圍（3）碳排放計算方法與內(nèi)容（4）碳排放因子理解地下工程的全生命周期碳排放相關(guān)基礎(chǔ)理論，初步了解碳排放計算方法、碳排放因子數(shù)據(jù)等內(nèi)容。2/02、33地下工程施工期碳排放計算方法：（1）地下工程施工碳排放模塊化計算方法（2）地下工程施工碳排放預(yù)測方法（3）隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律了解地下工程施工期碳排放計算方法的基本知識，掌握地下工程施工期碳排放模塊化計算方法、預(yù)測方法以及襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律等內(nèi)容。2/02、34地下工程施工期碳排放不確定性分析：（1）不確定性分析方法（2）單元工程量碳排放不確定性分析（3）襯砌施工碳排放不確定性分析了解地下工程施工期碳排放不確定性分析的基本知識，掌握不確定性分析方法及具體應(yīng)用方式等內(nèi)容。2/02、35地下工程運營期碳排放計算方法：（1）運營期碳排放計算目標與范圍（2）清單分析（3）運營期碳排放計算方法了解地下工程運營期碳排放計算方法的基本知識，掌握運營期碳排放計算目標與范圍、清單內(nèi)容、計算方法等內(nèi)容。2/02、36地下工程施工期低碳節(jié)能技術(shù)：（1）不同施工方法低碳節(jié)能效果對比（2）多區(qū)域混合式施工通風技術(shù)（3）節(jié)能施工風機布設(shè)（4）復(fù)雜地下工程施工網(wǎng)絡(luò)通風計算模型了解地下工程施工期低碳節(jié)能技術(shù)的基本知識，掌握不同施工方法低碳節(jié)能效果對比、低碳施工通風方法等內(nèi)容。2/02、37地下工程運營期低碳節(jié)能技術(shù)（1）交通隧道利用自然風節(jié)能通風設(shè)計方法（2）照明節(jié)能技術(shù)在隧道運營期的應(yīng)用 （3）新能源技術(shù)在隧道運營期的節(jié)能應(yīng)用（4）新材料在隧道運營期的節(jié)能應(yīng)用了解地下工程運營期低碳節(jié)能技術(shù)的基本知識，掌握交通隧道利用自然風節(jié)能通風設(shè)計方法、照明節(jié)能技術(shù)以及新能源新材料在隧道運營期的節(jié)能應(yīng)用方法等內(nèi)容。2/02、38課堂研討/講座：（1）目前地下工程低碳節(jié)能的現(xiàn)狀（2）地下工程低碳節(jié)能最新技術(shù)（3）地下工程低碳節(jié)能可能發(fā)展趨勢通過設(shè)定主題進行研討，引導(dǎo)學生進行思考，在掌握基礎(chǔ)理論知識的基礎(chǔ)上學會運用到分析工程實際問題上并能初步提出解決方案或思路。2/02、3、4四、課程考核序號課程目標（支撐畢業(yè)要求指標點）評價依據(jù)及成績比例成績比例(%)考察考試1掌握地下工程低碳節(jié)能的基本概念和術(shù)語，熟悉地下工程施工期、運營期碳排放計算方法。350352了解地下工程全生命周期節(jié)能特點，熟悉不同周期內(nèi)節(jié)能技術(shù)的選用。150153掌握各種常見地下工程低碳節(jié)能技術(shù)的特點、要求，并能進行基本碳排放等內(nèi)容計算。350354了解目前地下工程低碳節(jié)能技術(shù)發(fā)展的動向及最新相關(guān)技術(shù)及設(shè)備材料的應(yīng)用情況。15015合計1000100五、教材及參考資料1.郭春，《地下工程低碳理論與應(yīng)用》，機械工業(yè)出版社，20242.GuoC.,XuJ.《CarbonEmissionCalculationMethodsforHighwayTunnelConstruction》，斯普林格出版社，20213.郭春，《Undergroundengineeringventilation,disasterprevention&environmentalcontrol》，人民交通出版社，20204.王明年，田尚志，郭春，李玉文，《公路隧道通風節(jié)能技術(shù)及地下風機房設(shè)計》，人民交通出版社，2012?！兜叵鹿こ痰吞祭碚撆c應(yīng)用》期末考試試卷考試時間：120分鐘

總分：100分一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種氣體不是主要溫室氣體？

A.二氧化碳(CO?)

B.甲烷(CH?)

C.氮氣(N?)

D.六氟化硫(SF?)2.生命周期評價（LCA）的四個階段不包括以下哪一項？

A.清單分析

B.影響評價

C.數(shù)據(jù)模擬

D.結(jié)果解釋3.在隧道施工碳排放的影響因素中，以下哪個因素對碳排放水平的影響最大？

A.開挖面積

B.圍巖級別

C.材料總質(zhì)量

D.埋深類型4.以下哪種封存技術(shù)的特點是將超臨界狀態(tài)的CO?注入地質(zhì)結(jié)構(gòu)中？

A.生物固碳

B.海洋封存

C.地質(zhì)封存

D.捕集封存與利用5.隧道運營碳排放的主要來源不包括以下哪一項？

A.移動源

B.固定源

C.燃料生產(chǎn)

D.照明系統(tǒng)6.關(guān)于隧道襯砌設(shè)計對施工碳排放的影響，下列哪個參數(shù)研究不屬于重點？

A.二襯厚度

B.錨桿縱向間距

C.隧道襯砌混凝土強度等級

D.金屬網(wǎng)間距7.以下哪個數(shù)據(jù)庫不屬于LCA常用數(shù)據(jù)庫？

A.Ecoinvent

B.IPCC數(shù)據(jù)庫

C.FranklinUSLCI

D.氣象觀測數(shù)據(jù)庫8.風倉式通風相較傳統(tǒng)風管式通風的主要優(yōu)勢是：

A.減少通風風管數(shù)量

B.降低風機功率

C.增加送風風量

D.簡化安裝流程9.關(guān)于新能源在隧道低碳應(yīng)用中的方式，下列描述錯誤的是：

A.光伏技術(shù)可用于隧道照明供電

B.風電技術(shù)在無風環(huán)境中同樣適用

C.地熱能可用于隧道供暖

D.太陽能煙囪可優(yōu)化隧道通風10.高壓鈉燈和LED燈在隧道照明中的比較，以下說法正確的是：

A.高壓鈉燈適合電網(wǎng)波動大的場景

B.LED燈顯色性較差但節(jié)能效果好

C.高壓鈉燈透霧性強，適合高山區(qū)隧道

D.LED燈壽命短，不適合隧道使用二、判斷題（每題2分，共10分）1.碳排放計算中“過程分析法”適用于地下工程碳排放的定量評估。()2.風機橫向間距過大時，通風效果會因壁面摩擦阻力減小而增強。()3.采用自然風進行節(jié)能通風設(shè)計時，需綜合考慮隧道阻力和交通流量因素。()4.海洋封存CO?的優(yōu)點在于其完全避免對環(huán)境的影響。()5.隧道施工中的錨桿長度需優(yōu)化至最優(yōu)區(qū)間，以降低碳排放。()三、簡答題（每題14分，共70分）1.結(jié)合LCA理論，描述隧道施工生命周期中主要的碳排放來源及其評估方法。2.隧道運營期中機電設(shè)施運行方案如何影響固定源碳排放？列舉具體優(yōu)化措施。3.對比地質(zhì)封存和海洋封存的優(yōu)缺點，分析其在地下工程中的適用場景。4.新能源技術(shù)在地下工程低碳應(yīng)用中的潛力有哪些？結(jié)合具體案例說明。5.針對風倉式通風的特點，說明其在長距離隧道中的應(yīng)用優(yōu)勢及設(shè)計注意事項。試卷答案一、選擇題答案1.C.氮氣(N?)

（氮氣不是溫室氣體，主要溫室氣體包括CO?、CH?等。）2.C.數(shù)據(jù)模擬

（LCA的四個階段是：目的和范圍確定、清單分析、影響評價、結(jié)果解釋。）3.C.材料總質(zhì)量

（材料總質(zhì)量對施工碳排放水平的影響最大。）4.C.地質(zhì)封存

（地質(zhì)封存通過將CO?注入地質(zhì)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)封存。）5.C.燃料生產(chǎn)

（燃料生產(chǎn)不屬于隧道運營碳排放的直接來源。）6.C.隧道襯砌混凝土強度等級

（該參數(shù)未在碳排放影響重點研究中列出。）7.D.氣象觀測數(shù)據(jù)庫

（LCA常用數(shù)據(jù)庫包括Ecoinvent、IPCC數(shù)據(jù)庫等，氣象觀測數(shù)據(jù)庫不屬于其范疇。）8.A.減少通風風管數(shù)量

（風倉式通風通過減少風管數(shù)量和局部阻力，優(yōu)化了通風效果。）9.B.風電技術(shù)在無風環(huán)境中同樣適用

（風電技術(shù)需要風力作為驅(qū)動。）10.C.高壓鈉燈透霧性強，適合高山區(qū)隧道

（高壓鈉燈特性適合惡劣環(huán)境。）二、判斷題答案1.√

（過程分析法是適用于地下工程碳排放計算的方法之一。）2.×

（橫向間距過大，風機不能會聚，降低了通風效果。）3.√

（自然風通風設(shè)計需綜合考慮隧道阻力和交通流量。）4.×

（海洋封存雖然覆蓋廣，但仍需考慮環(huán)境影響。）5.√

（優(yōu)化錨桿長度可顯著降低施工碳排放。）三、簡答題答案