第1章　绪论

1.1　现代城市地下空间开发利用的意义

地下空间是在地表以下自然形成或人工开凿的空间。城市地下空间是在城市规划区以内通过开发为城市服务的地下空间。地下空间是城市发展的战略性空间,是一种新型的国土资源。

国内外的城市发展实践表明,开发利用地下空间,是引导人车立体分流、减少环境污染、改进城市生态的有效途径。近百年来,在国际城市复兴和新城建设过程中,开发利用地下空间,通过空间形态竖向优化克服“城市病”,已成为城市发展的重要布局原则和成功模式。20世纪初以来,西方国家大力发展交通和市政公用设施地下化和集约化,并将一部分公共建筑布置在地下空间,这对有效扩大空间供给、提高城市效率、减少地面占用、保护地面景观和环境,均做出了重要贡献。

城市地下空间利用是城市发展到一定阶段而产生的客观要求。同时,一个国家或城市所处的自然地理环境和地缘政治环境对其开发利用地下空间的动因、重点、规模和强度等都有一定的影响。例如,日本虽然经济发达,但国土狭小,人口众多,资源短缺,城市空间非常拥挤,因而在20世纪50—80年代,结合城市改造进行立体化的再开发,大量开发利用了城市地下空间。一些西欧和东欧国家在20世纪后半叶的冷战时期,为了防止在欧洲和两大阵营之间可能发生的大规模战争中受到袭击或波及,曾一度大规模修建地下民防工程,成为这些国家城市地下空间利用的主体。瑞典等北欧国家缺少能源,故利用优越的地质条件,大量建造各类地下储油库,建立国家石油战略储备,同时还在地下空间中储存热能、电能等多种能源。加拿大冬季漫长,气候寒冷,冰雪给城市生活造成很大不便,因此各大城市在修建地下铁道的同时,大量建造地下步行道,进而形成大面积的地下商业街。

目前,我国城市地下空间开发利用的意义主要表现在以下几个方面。

1.节约城市土地资源

我国虽然幅员辽阔,但平原和可耕地较少,能够为城市发展提供的土地更为有限。改革开放以来,我国的经济社会得到快速发展,城市化进程更是取得前所未有的成绩。但我国城市发展沿用“摊煎饼”式的粗放经营模式,城市范围无限制地外延发展。

随着城镇化率的提高,大量人口从农村涌入城市,导致城市所需的土地越来越多。同时,我国人口众多,截至2015年年底,我国大陆地区人口已经超过13亿。为确保国家粮食安全,国家需要严格保护耕地面积。因此,城市建设用地的供需矛盾显得尖锐起来,传统的“摊饼式”的城市横向发展空间受到了极大的限制。这就决定了城市空间的拓展需要向地下延伸,开发利用城市地下空间已经成为城市发展的趋势。

2.改善城市交通体系

城市交通是城市功能中最活跃的因素,是城市和谐发展的最关键问题。由于我国城市化进程加快,城市人、车激增,而基础设施相对滞后,交通堵塞问题在许多城市非常突出。例如,北京市自20世纪90年代中叶以来,机动车拥有量年均增长率超过10%,截至2015年年底,北京机动车保有量达560余万辆。在高德地图发布的《2015年度中国主要城市交通分析报告》中,北京在中国内地主要拥堵城市中排名第一(图1.1),高峰时平均车速22.81km/h,全天平均车速27.98km/h。此外,在高德交通大数据监测的45个城市中,对比近两年各城市高峰期拥堵变化规律和发展趋势发现,2015年有44个不同规模的城市和地区,拥堵都在进一步恶化(表1.1)。

图1.1　北京道路拥堵情况

表1.1　2015年中国主要城市拥堵榜单

①　拥堵延时指数即交通拥堵通过的旅行时间/自由流通过的旅行时间。

发达国家的经验表明,只有发展高效率的地下交通,形成四通八达的地下交通网,才能有效解决城市拥堵问题。例如,加拿大蒙特利尔地下交通网由东西两条地铁轴线、南北两条地铁轴线及环形地铁线和伸向城区中心地下的两条郊区火车道组成。城区中心的60多个高层商业、办公及居住建筑综合大厦通过150个地下出入口及相应的地下通道与这个地下交通网络的站台相连接。中心区以外的人流上班、进行公务以及商业活动时,通过郊区火车或自备汽车到达中心区边缘的地铁车站,自备汽车可以停放在附近的地下停车场,然后乘地铁到达目的地车站,有效减少了城区中心区的机动车数量,改善了交通环境。

3.保护城市生态环境

我国城市的不均衡发展导致城市大气污染严重,绿地面积大量减少,水资源缺乏,噪声污染严重超标。这些恶劣的生存环境对人们的身心健康造成严重伤害,而开发利用城市地下空间,将部分城市功能转入地下,可以有效减少大气、噪声、水等污染,同时节约大量用地。这既可以减轻地面拥挤的程度,又为城市绿化提供大量用地,而绿化面积增加又有利于空气质量的改善,以及城市地下水资源的补充。

4.提高城市防灾能力

城市作为一定区域的经济中心和人口聚集区,一旦遭到自然灾害或人为毁坏,往往造成巨大损失。目前世界仍处于复杂动荡的局势中,战争的根源并没有消除。地下空间上覆的岩土介质具有天然的防护能力,一旦发生战争灾害,城市地下防护空间成为保障的主体空间。此外,地下空间在一些自然灾害防护方面(如地震、暴风等)比地面空间具有优势;也可以利用地下空间进行调蓄雨水等,防止城市内涝灾害的发生。因此,城市在面临战争及多种自然和人为灾害时,地下空间可以为城市的综合防灾提供大量有效的安全空间。