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我國地下空間利用還有多大空間

2024-06-11 15:54:39 學習時報   作者: 中國工程院院士 錢七虎  

城市化帶來了現代生活的便捷與高效,但是,大城市、特大城市的出現,也帶來了巨量人口與有限的土地之間的尖銳矛盾。每一個身處其中的人,生存空間都在不斷受到擠壓。交通擁堵、環境污染、城市內澇、垃圾圍城等更是帶來了城市生活的諸多煩惱。如何才能在有限的土地資源上拓展我們的生活空間,改善我們的生活體驗,讓更多的人感受到城市的美好?我們不妨再仔細看看我們的腳下。1863年英國倫敦建成了世界上第一條地鐵線,開啟了城市大規模開發利用地下空間的序幕。在此后的一個多世紀里,地下過街通道、地下停車庫、地下交通快速道、地下商城、地下建筑綜合體、地下大型供水、地下排污、地下垃圾處理、地下能源供應系統以及綜合管線廊道等如雨后春筍般在世界各地大量出現。向地下要空間、要土地、要資源,已成為現代化城市發展的必然。

怎么來解決城市病

人類利用地下空間的歷史和人類歷史一樣久長,周口店的北京猿人就是住在山頂的洞穴里面的。19世紀工業革命時期城市化開始了,城市的市政設施,比如說上下水道、排水就是利用了地下空間。改革開放初期,我國的城市化率(城鎮化率)是19%。根據國家統計局發布的2022年國民經濟和社會發展統計公報顯示,2022年年末全國常住人口城鎮化率為65.22%,比上年末提高0.50個百分點。到21世紀中葉我國的城市化率要達到75%左右,這意味著到21世紀中葉,我國將要增加5000萬畝的土地來供應城市建設。城市由于土地緊缺,所以都在建高樓,高架路密布。交通擁堵成為城市的一個通病。由于交通擁堵和城市人口急劇地擴張,汽車的尾氣大量增加,現在城市的空氣污染已經達到了大家非常心煩的程度。再有就是城市內澇。由于城市不斷擴大,而且城市的地面都是柏油路面、水泥路面,也就是不透水的地面,所以造成了在暴雨情況下城市的降雨不能排泄出去,形成了內澇。據統計2010年以后,我國有一半以上的城市產生過內澇,有的城市內澇還達到3次。根據中國城市環境衛生協會統計,每年我國城市人口要產生10億噸垃圾,形成了垃圾圍城的現象。以上種種就是所謂的城市綜合癥,也就是城市病,那么怎么來解決呢?出路在哪里呢?

城市沒有土地可以建設了嗎?從哪里去要土地呢?從我們腳下,要利用地下空間。我們要集約利用土地,不但利用地面,還要利用地下,地下還要多層利用。

加拿大蒙特利爾市,它有三條南北向的地鐵線路,兩條東西向的地鐵線路,圍繞著五條地鐵線路建設了很多地下空間、地下步行街。在地下街兩旁有商業設施,同時這些地鐵的出入口和蒙特利爾中心區的上百棟高層建筑都連通,形成了一個地下城。去過蒙特利爾的人都知道,如果進到地下城可以整天不出來,里面可以解決各種交通問題、生活問題。這樣的地下城中國有杭州錢江新城、廣州珠江新城、武漢王家墩商務區等。這些地下城都有幾十萬平方米地下空間的利用面積,很多設施都可以移到地下去,包括展覽、文藝、體育設施等。

我國地下空間利用到底潛力有多大?現在的地下工程技術開發達到100米是沒有問題的。如果開發50米的話,那么北京市有100億立方米的地下空間可以開發;如果考慮開發十層,那么就有30億平方米的建筑面積可以布置在地下,所以這個潛力是非常大的。

如何利用地下空間解決城市交通擁堵

交通擁堵的實質是交通的需求大于交通的供給,怎么辦?往地下建路,可以在湖下、河下建路。我國第一個城市湖下面修的道路是南京玄武湖下的兩條隧道,建于20世紀80年代末,當時我是專家組組長。現在這樣的湖下道路中國建了很多。長江下面也建了道路、隧道,上海、武漢都在長江下建了隧道,南京已經建了三條,還要建,武漢已經建了兩條;黃河下面在建隧道;海底也在建隧道,包括青島到黃島,還有廈門的東通道。港珠澳大橋實際上也有一條6.7公里長的海底隧道。深圳前海地下空間規劃的地下路有3條:一是地下環路,二是地下快速路,三是地下車庫。地下快速路解決過境交通問題,汽車到了前海就進入地下環路,然后進入到各個高層建筑的地下車庫,以此來解決前海的局部交通問題。

關于停車的問題,有很多小區原來建的時候,大家都沒有汽車,因此沒有考慮規劃車庫。現在進入小康社會了,大家生活水平提高了,很多人買了車,但是沒有車庫怎么辦?南通有個地下立體車庫就利用很小的一塊地面,挖個井下去,周圍是一個個停車位,像個玉米棒子一樣。這樣就解決了一個已建小區沒有車庫的問題。另外我國很多城市高鐵、航空的交通樞紐問題也要開發利用地下空間來解決。還有城際交通,長江三角洲城市鐵路的連接,都要把大量的交通設施容納到地下。

還要發展城市的軌道交通,因為軌道交通、地鐵是大運量高速解決上下班問題的一個主要措施。有的城市,上下班高峰的時候老人小孩上不了地鐵的車輛,有一句話說地鐵擁堵到什么程度呢?早晚高峰面包上了地鐵變成餅干了,餅干上了地鐵變成面粉了,就達到如此擁堵的程度。只發展地鐵軌道交通還不夠,還要發展地下快速路,這樣相輔相成來解決城市交通擁堵問題。

另外一個措施就是建設地下的物流系統,什么是地下物流系統?就是城市里運貨要轉入地下。根據世界經合組織的統計,城市交通10%到20%是運貨的,中國的交通運貨占比更多,大概20%到30%。如果運貨都轉入地下,地面的交通擁堵就會大大地緩解。現在又提出來地下智慧物流系統,如果按照現在的研究方案,將來的地下智慧物流系統建成以后,設想一下可能出現的情景:我們通過電腦或者手機訂貨,這個貨物就會像流水一樣通過地下物流系統,流到每一個小區,流到每一個住家,城市的交通擁堵和城市的空氣污染就會大為好轉了。

如何利用地下空間解決城市環境問題

為什么地下快速路可以解決城市的空氣污染呢?快速路里面汽車在通行,也有尾氣的污染。東京的地下快速路的尾氣通過地下設施的除塵和換氣技術,用靜電除塵,通過催化把一氧化碳、氧化氮變成二氧化碳,變成無害的空氣,這就是東京地下線的除塵換氣技術。還有城市的污水,過去城市的粗放發展模式,污水直接排到流經城市的河流里面去。現在堅持綠色低碳可持續發展模式,污水就需要處理。過去的處理方式是在地面上,很臭、很臟,周圍大量地面不能得到利用。那么怎么能夠解決這個問題呢?芬蘭赫爾辛基污水處理系統就是位于地下,我去參觀過這個地方,地面聞不到臭味,到里面就有臭味了,就是把污水處理放在地下處理,處理完最后出來了一包一包粉,這個粉可以當肥料。

城市內澇的問題怎么解決?新加坡是一個島國,它的淡水不夠用,所以新加坡雨污是分流的,它的雨水要利用,雨水通過地面渠道流給5個深層的集水井,然后經過處理以后應用到水務系統,所以城市內澇也是可以解決的。國外的經驗是建設深層蓄排系統,我國提出來要建設海綿城市。我認為解決內澇最重要的是深層蓄排。

還有一個問題,我國東北地區、華北地區,由于冬季要取暖、 燃煤,還沒有徹底解決霧霾問題,可以用地熱來解決這個問題。地熱能的形式我們分3方面來介紹,第一種形式是熱泵技術,所有的城市都可以利用,當然這個效率過程不一樣。利用這種技術,最大的優點就是它是可再生能源,是不污染空氣、不污染環境的清潔能源,所以我們要大力推廣。這是解決冬季霧霾、冬季空氣污染、以燃煤為主空氣污染的一個替代方案。第二種形式是建設熱干巖發電站,美國、德國都在研究這種技術,目前還不成熟,所以還沒有推廣。我國有836萬億相當于煤的熱干巖的熱量,如果按每年需要46億噸煤的熱量來算,熱干巖1000年都用不完。這個量是非常大的,所以這種技術是很可觀的。現在我國正在加緊研究如何把這種技術達到商業開發的程度。還有第三種地熱能,用地下熱水來取暖,現在已經利用了。比如雄安新城,有天然的條件,那里地下有溫泉、熱水,雄安85%的小區、80%的居民冬天就是用地下熱水來取暖。當然這種地熱能要有溫泉才行。現在我國的溫泉在很多省份,比如西藏、河北還是很豐富的,可以推廣應用這種形式的地熱能。

如何合理規劃防范地下空間災害事故

合理利用地下空間是解決“城市病”的一劑良藥,城市地下空間對地震、干旱、風暴、海嘯、山體滑坡、泥石流等自然災害的防御能力遠遠高于地面建筑。因此,城市地下空間將成為居民抵御一些自然災害和戰爭災害的重要場所。而城市地下空間對火災、洪災等災害的抵御能力則相對較弱。

隨著地下空間在國內外的大量開發利用,人們已經積累了較豐富的地下空間防災害的經驗。地下空間在選址時,會盡量避開容易出現洪水泛濫或暴雨積水的區域;地下空間的人員出入口應高于當地最高供水位。進排風口和排煙口也會設置在地勢較高的位置。地下空間出入口一旦發生火災事故,該如何應對呢?如何能保證人們使用地下空間的安全?如何才能系統科學地編制好城市地下空間規劃造福人類呢?

地下空間的方向感不像地面方向感很強,如果發生火災,人從地下往上走和煙氣往上走是一個方向,而且煙氣的上升速度比人往上跑的速度還快,因此不利于疏散逃生。現在針對這些情況,采取了各種對策,包括防范火災的規劃,地下方向感不行可以使用地下的標志系統。另外,在地下空間規劃里面要求具備防煙、防火分區和防火隔斷裝置、自動報警系統、自動滅火系統、消防系統。通過采取以上種種措施,現在地下空間的防災效果大大改善。

地下空間是一種寶貴、有限、不可逆的資源,需要先規劃后建設。科學的規劃是最重要的,城市的成片地下空間要統一規劃、統一建設和統一管理,才能達到最大的效益。上海世博園原址是上海鋼鐵三廠,搬走了以后建了世博園,世博園閉幕以后,它的地下空間成片地統一設計、統一規劃、統一建設,取得了很大的效益。還有就是北京的中央商務區也是成片地統一規劃、統一設計。它的地下有五層,地下一層是人行商業地下街,還有地鐵出入口連接高層建筑;第二層是車行道和各個地下車庫相連,汽車到了中央商務區進入到地下,減少了地面的交通擁堵;三層到四層是地下車庫和管線,這樣成片規劃取得了最大效應,同時節省了成本,縮短了工期。就像習近平總書記講的,“把每一寸土地都規劃得清清楚楚再開始建設”“精心推進不留歷史遺憾”。地上地下的規劃要相互協調、形成一體化,地下的各項規劃要相互銜接,促進“多規合一”,也就是說橫向相互連通,豎向分層安排,而且近期的、中遠期的推進要有銜接要有序,這樣才是一個科學規劃。同時在搞地下空間的設計、施工的時候要發揚工匠精神,要用不留歷史遺憾的態度來精心做好地下空間的設計與施工。




責任編輯: 張磊

標簽:地下空間