《地下工程低碳理論與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱、期末試卷

《地下工程低碳理論與應(yīng)用》課程教學(xué)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(xué)院課程類型□通識(shí)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(shí)驗(yàn)課ExperimentalCourses□課程設(shè)計(jì)CurriculumDesign□多元化課程DiversifiedCourses□實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)PracticalTraining授課學(xué)期第7學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)1/16課內(nèi)學(xué)時(shí)16理論學(xué)時(shí)16實(shí)踐學(xué)時(shí)0課外學(xué)時(shí)0（課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)單列課程）課程負(fù)責(zé)人課程團(tuán)隊(duì)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(jiǎn)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(jì)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(shí)踐性強(qiáng)、知識(shí)更新迅速等特點(diǎn)。本課程主要講授地下工程碳排放理論、施工期碳排放計(jì)算方法、施工期碳排放不確定性分析、運(yùn)營(yíng)期碳排放計(jì)算方法、施工期及運(yùn)營(yíng)期低碳節(jié)能技術(shù)、新能源利用技術(shù)、碳排放計(jì)算軟件開發(fā)等知識(shí)，是對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用。通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握地下工程全生命周期碳排放理論、計(jì)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(yùn)營(yíng)期的低碳節(jié)能技術(shù)，同時(shí)積累一定的學(xué)術(shù)前沿思想、方法以及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為解決實(shí)際工程問題奠定基礎(chǔ)。課程英文簡(jiǎn)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(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐序號(hào)課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)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(yùn)營(yíng)特點(diǎn)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(xué)科知識(shí)用于推演、分析復(fù)雜土木工程問題，識(shí)別和判斷其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；1.4能基于土木工程學(xué)科知識(shí)進(jìn)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(shí)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(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，并能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識(shí)應(yīng)用于識(shí)別、表達(dá)、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(diǎn)，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(xué)原理，通過文獻(xiàn)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(xué)原理、采用科學(xué)方法，對(duì)土木工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、開展實(shí)驗(yàn)、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(diǎn)、要求，并能進(jìn)行基本碳排放內(nèi)容計(jì)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(zhǔn)確表達(dá)自己的觀點(diǎn)或技術(shù)方案；8.溝通與表達(dá)：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(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫報(bào)告和設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令，并具備一定的國(guó)際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)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(dòng)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(rèn)識(shí)到自主和終身學(xué)習(xí)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(shì)的意識(shí)；10.2具有自主學(xué)習(xí)的能力，包括對(duì)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(shí)，以適應(yīng)社會(huì)與土木工程行業(yè)發(fā)展的需求。10.終身學(xué)習(xí)：具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，通過自主選用適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法和途徑，持續(xù)獲取和應(yīng)用新技術(shù)、新知識(shí)，適應(yīng)土木工程行業(yè)的新發(fā)展。三、教學(xué)內(nèi)容及進(jìn)度安排序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果課時(shí)理論/實(shí)踐支撐課程目標(biāo)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(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)碳排放的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范了解國(guó)內(nèi)外地下工程碳排放的現(xiàn)狀、原因分析，我國(guó)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(xué)習(xí)內(nèi)容、要求和學(xué)習(xí)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(píng)價(jià)概念與框架（2）碳排放計(jì)算邊界與范圍（3）碳排放計(jì)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(jì)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(jì)算方法：（1）地下工程施工碳排放模塊化計(jì)算方法（2）地下工程施工碳排放預(yù)測(cè)方法（3）隧道襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)施工碳排放影響規(guī)律了解地下工程施工期碳排放計(jì)算方法的基本知識(shí)，掌握地下工程施工期碳排放模塊化計(jì)算方法、預(yù)測(cè)方法以及襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)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(shí)，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(yùn)營(yíng)期碳排放計(jì)算方法：（1）運(yùn)營(yíng)期碳排放計(jì)算目標(biāo)與范圍（2）清單分析（3）運(yùn)營(yíng)期碳排放計(jì)算方法了解地下工程運(yùn)營(yíng)期碳排放計(jì)算方法的基本知識(shí)，掌握運(yùn)營(yíng)期碳排放計(jì)算目標(biāo)與范圍、清單內(nèi)容、計(jì)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(duì)比（2）多區(qū)域混合式施工通風(fēng)技術(shù)（3）節(jié)能施工風(fēng)機(jī)布設(shè)（4）復(fù)雜地下工程施工網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)計(jì)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(shí)，掌握不同施工方法低碳節(jié)能效果對(duì)比、低碳施工通風(fēng)方法等內(nèi)容。2/02、37地下工程運(yùn)營(yíng)期低碳節(jié)能技術(shù)（1）交通隧道利用自然風(fēng)節(jié)能通風(fēng)設(shè)計(jì)方法（2）照明節(jié)能技術(shù)在隧道運(yùn)營(yíng)期的應(yīng)用 （3）新能源技術(shù)在隧道運(yùn)營(yíng)期的節(jié)能應(yīng)用（4）新材料在隧道運(yùn)營(yíng)期的節(jié)能應(yīng)用了解地下工程運(yùn)營(yíng)期低碳節(jié)能技術(shù)的基本知識(shí)，掌握交通隧道利用自然風(fēng)節(jié)能通風(fēng)設(shè)計(jì)方法、照明節(jié)能技術(shù)以及新能源新材料在隧道運(yùn)營(yíng)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(shì)通過設(shè)定主題進(jìn)行研討，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，在掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)運(yùn)用到分析工程實(shí)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(hào)課程目標(biāo)（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)）評(píng)價(jià)依據(jù)及成績(jī)比例成績(jī)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(yùn)營(yíng)期碳排放計(jì)算方法。350352了解地下工程全生命周期節(jié)能特點(diǎn)，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(diǎn)、要求，并能進(jìn)行基本碳排放等內(nèi)容計(jì)算。350354了解目前地下工程低碳節(jié)能技術(shù)發(fā)展的動(dòng)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(jì)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(jī)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(fēng)節(jié)能技術(shù)及地下風(fēng)機(jī)房設(shè)計(jì)》，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(shí)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?dú)?N?)

D.六氟化硫(SF?)2.生命周期評(píng)價(jià)（LCA）的四個(gè)階段不包括以下哪一項(xiàng)？

A.清單分析

B.影響評(píng)價(jià)

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(gè)因素對(duì)碳排放水平的影響最大？

A.開挖面積

B.圍巖級(jí)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(diǎn)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(yùn)營(yíng)碳排放的主要來源不包括以下哪一項(xiàng)？

A.移動(dòng)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(jì)對(duì)施工碳排放的影響，下列哪個(gè)參數(shù)研究不屬于重點(diǎn)？

A.二襯厚度

B.錨桿縱向間距

C.隧道襯砌混凝土強(qiáng)度等級(jí)

D.金屬網(wǎng)間距7.以下哪個(gè)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(cè)數(shù)據(jù)庫8.風(fēng)倉式通風(fēng)相較傳統(tǒng)風(fēng)管式通風(fēng)的主要優(yōu)勢(shì)是：

A.減少通風(fēng)風(fēng)管數(shù)量

B.降低風(fēng)機(jī)功率

C.增加送風(fēng)風(fēng)量

D.簡(jiǎn)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(cuò)誤的是：

A.光伏技術(shù)可用于隧道照明供電

B.風(fēng)電技術(shù)在無風(fēng)環(huán)境中同樣適用

C.地?zé)崮芸捎糜谒淼拦┡?/p>

D.太陽能煙囪可優(yōu)化隧道通風(fēng)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(dòng)大的場(chǎng)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(qiáng)，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(jì)算中“過程分析法”適用于地下工程碳排放的定量評(píng)估。()2.風(fēng)機(jī)橫向間距過大時(shí)，通風(fēng)效果會(huì)因壁面摩擦阻力減小而增強(qiáng)。()3.采用自然風(fēng)進(jìn)行節(jié)能通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，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(diǎn)在于其完全避免對(duì)環(huán)境的影響。()5.隧道施工中的錨桿長(zhǎng)度需優(yōu)化至最優(yōu)區(qū)間，以降低碳排放。()三、簡(jiǎn)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(píng)估方法。2.隧道運(yùn)營(yíng)期中機(jī)電設(shè)施運(yùn)行方案如何影響固定源碳排放？列舉具體優(yōu)化措施。3.對(duì)比地質(zhì)封存和海洋封存的優(yōu)缺點(diǎn)，分析其在地下工程中的適用場(chǎng)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(duì)風(fēng)倉式通風(fēng)的特點(diǎn)，說明其在長(zhǎng)距離隧道中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。試卷答案一、選擇題答案1.C.氮?dú)?N?)

（氮?dú)獠皇菧厥覛怏w，主要溫室氣體包括CO?、CH?等。）2.C.數(shù)據(jù)模擬

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

（材料總質(zhì)量對(duì)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(shí)現(xiàn)封存。）5.C.燃料生產(chǎn)

（燃料生產(chǎn)不屬于隧道運(yùn)營(yíng)碳排放的直接來源。）6.C.隧道襯砌混凝土強(qiáng)度等級(jí)

（該參數(shù)未在碳排放影響重點(diǎn)研究中列出。）7.D.氣象觀測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)庫不屬于其范疇。）8.A.減少通風(fēng)風(fēng)管數(shù)量

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

（風(fēng)電技術(shù)需要風(fēng)力作為驅(qū)動(dòng)。）10.C.高壓鈉燈透霧性強(qiáng)，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(jì)算的方法之一。）2.×

（橫向間距過大，風(fēng)機(jī)不能會(huì)聚，降低了通風(fēng)效果。）3.√

（自然風(fēng)通風(fēng)設(shè)計(jì)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(zhǎng)度可顯著降低施工碳排放。）三、簡(jiǎn)答題答案