城市地下空間內(nèi)部災(zāi)害特點(diǎn)與成因分析

摘要 隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，地下空間的利用與開發(fā)得到了迅猛的發(fā)展。然而，地下空間的不斷發(fā)展也帶來一個(gè)新的問題——地下空間災(zāi)害頻發(fā)，尤其是內(nèi)部災(zāi)害事故。文章通過對(duì)國(guó)內(nèi)外近25年來城市地下空間發(fā)生的內(nèi)部災(zāi)害事故進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，得出了事故發(fā)生的概率分布與災(zāi)害特點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)地下空間內(nèi)部災(zāi)害類型進(jìn)行分類總結(jié)與成因分析。

關(guān)鍵詞 城市 地下空間 災(zāi)害 成因分析

中圖分類號(hào)：X43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

以北京市為例，北京市地下空間每年平均增加的建筑面積大約300萬m2，占建筑總面積的10%左右，目前北京已建成的地下空間面積達(dá)到3000 萬m2，到2020 年，這一數(shù)據(jù)有望達(dá)到9000 萬m2，平均每人擁有地下建筑面積預(yù)計(jì)達(dá)到5 m2；①?gòu)娜毡镜劝l(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展地下空間的經(jīng)驗(yàn)可知，地下空間對(duì)大多數(shù)災(zāi)害的防御能力明顯高于地面建筑；此外，如果地下空間的內(nèi)部發(fā)生某種災(zāi)害時(shí)，所造成的危害通常超過地面建筑的同類事件，其抵御能力有所降低，特別是火災(zāi)事故。因此，掌握地下空間內(nèi)部災(zāi)害的發(fā)生特點(diǎn)與成因，為制定相應(yīng)的災(zāi)害防治措施，具有重要的社會(huì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

1 災(zāi)害類型統(tǒng)計(jì)及分析

通過對(duì)近25年來國(guó)內(nèi)外城市地下空間主要災(zāi)害進(jìn)行了調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，得出了地下空間災(zāi)害的發(fā)生特點(diǎn)。首先，對(duì)地下空間災(zāi)害進(jìn)行分類，分為：火災(zāi)、水災(zāi)、爆炸、交通事故、空氣惡化、公共設(shè)施事故、犯罪、結(jié)構(gòu)破壞、施工事故及其它，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析，可得出不同類型災(zāi)害發(fā)生概率的分布，其中：火災(zāi)占31%，風(fēng)、水災(zāi)占17%，爆炸占12%，交通事故占11%，空氣惡化占8%，公共設(shè)施事故占7%，犯罪占6%，結(jié)構(gòu)破壞、施工事故各占3%，其他占2%。

通過調(diào)查研究可以得出：（1）隨著地下空間開發(fā)利用的多樣化，災(zāi)害也趨于多樣化，但是災(zāi)害的分布總體趨勢(shì)和日本調(diào)查的1970-1990年各災(zāi)害所占比例比較一致，在人員相對(duì)密集的地鐵車站、地下步行街等地下公共服務(wù)設(shè)施中發(fā)生次數(shù)約占40%；表明這些地下空間中發(fā)生內(nèi)部災(zāi)害概率較大，應(yīng)該引起足夠重視；（2）在所有調(diào)查的災(zāi)害中火災(zāi)依然占總災(zāi)害數(shù)的約1/3，另外，每年地下空間火災(zāi)發(fā)生次數(shù)約為地面建筑的3～4 倍，火災(zāi)中傷亡人數(shù)約為地面建筑的5～6倍，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約為地面建筑的1～3倍。②因此，地下空間的防火比地面建筑更加重要。

為了更加直觀地分析災(zāi)害事故隨時(shí)間的變化特點(diǎn)，以每5年為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)各種災(zāi)害事故發(fā)生頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：災(zāi)害次數(shù)呈遞增趨勢(shì)，并且近10年由于對(duì)地下空間開發(fā)力度的加大，災(zāi)害發(fā)生頻率更加明顯，其中水災(zāi)、公用設(shè)施事故和交通事故最為突出，2006-2012年間災(zāi)害發(fā)生次數(shù)分別是2001-2005年間的2.3倍，是1996-2000年間的5.3倍，是1990-2005年間的近似總和。因此，在今后的地下空間防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)給予足夠重視，另外像水災(zāi)、地震、施工事故等其他類型的災(zāi)害事故也隨著地下空間的發(fā)展而逐漸顯現(xiàn)出來。

2 地下空間環(huán)境與災(zāi)害特點(diǎn)

地下空間內(nèi)部災(zāi)害的發(fā)生大多數(shù)是人為因素引起的，并且有著較強(qiáng)的突發(fā)性，其后果的嚴(yán)重程度與其地下空間環(huán)境有著直接的關(guān)系，因此，應(yīng)該充分了解地下空間的環(huán)境特點(diǎn)，從而掌握其內(nèi)部災(zāi)害發(fā)生的特點(diǎn)。地下空間內(nèi)部災(zāi)害防治同地面建筑相比，更加復(fù)雜、更加困難。

首先，地下空間環(huán)境的最大特點(diǎn)就是封閉性，③在地下空間內(nèi)人們更容易失去方向感，當(dāng)對(duì)其內(nèi)部情況不太清楚的情況下，通常會(huì)發(fā)生迷路，一旦災(zāi)害發(fā)生，行動(dòng)上的混亂程度和心理上的驚恐程度都比地面建筑嚴(yán)重。內(nèi)部空間越是復(fù)雜，這種危險(xiǎn)性越大。另外，地下空間僅有少量出入口連接外部空間，進(jìn)排風(fēng)只有通過少量風(fēng)口，在機(jī)械通風(fēng)發(fā)生故障的情況下無法依靠自然通風(fēng)彌補(bǔ)，發(fā)生火災(zāi)事故的情況下，密閉的地下環(huán)境使得物質(zhì)不能充分燃燒，造成可燃物的發(fā)煙量很大，對(duì)煙的控制和排除都比較困難，火災(zāi)造成地下空間內(nèi)人員的最初傷亡，大部分是由于缺氧窒息，中毒昏倒死亡。

其次，地下空間環(huán)境的另一個(gè)特點(diǎn)是低于城市地面高程，人從地面進(jìn)入地下空間的行走方向與地面多層建筑中正好相反，從而使得從地下空間到地面開敞空間的疏散和避難都要需要一個(gè)垂直上行的過程，比下行要消耗體力，因此，災(zāi)害時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響內(nèi)部人員的疏散速度。同時(shí)，由于疏散路線為自下而上，剛好與內(nèi)部的熱氣流和煙自然流動(dòng)的方向一致，通常會(huì)給人員的疏散造成很大困難。此外，上述特點(diǎn)很容易使地面上的積水灌入到地下空間，特別是在夏季洪水期，容易造成水害事故，并且難以依靠重力自流排水。再有，地下建筑中的鋼筋混凝土及周圍的土體或巖石對(duì)電磁波有一定的屏蔽作用，妨礙使用無線通信，一旦發(fā)生火災(zāi)時(shí)，有線通訊系統(tǒng)和無線通訊用的天線在災(zāi)害初期即遭破壞，將嚴(yán)重影響到防災(zāi)中心的指揮工作。

3 內(nèi)部災(zāi)害成因分析

根據(jù)本次對(duì)近25年來國(guó)內(nèi)外地下空間災(zāi)害事故的調(diào)查， 地下空間內(nèi)部災(zāi)害發(fā)生與擴(kuò)大的主要原因， 按照不同類型災(zāi)害分別是：

（1）火災(zāi)的原因有：地下的各種用電設(shè)施和內(nèi)敷點(diǎn)燃及用電設(shè)備陳舊引起；執(zhí)勤室或地下居室起火；通信電纜起火；報(bào)警遲緩，延誤了滅火的最佳時(shí)機(jī)；火源附近缺少足夠的水源；噴淋設(shè)備不能有效啟動(dòng)；信息不能有效傳遞，無法引導(dǎo)避難人流的逃生；備用電源故障；風(fēng)道和煙道的滅火設(shè)備失靈；排煙系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)失靈，不能形成用來避難的安全區(qū)域；防火卷簾門不能有效開啟，或防火卷簾門較早的落下，阻礙疏散人流的逃生，并發(fā)生混亂；木質(zhì)易燃物較多等多種因素。④

（2）爆炸事故的原因有：易燃?xì)怏w的泄露；初期爆炸后易燃?xì)怏w迅速擴(kuò)散但并未被感知；易燃?xì)怏w沿著通風(fēng)道向上擴(kuò)散；二次爆炸的發(fā)生，對(duì)消防人員的安全構(gòu)成巨大威脅等。

（3）水淹的原因有：地面水浸入地下空間；地下空間內(nèi)部供水干管破裂等。

除了上述三種災(zāi)害類型，還有其他多種災(zāi)害，但通?？蓺w納為設(shè)備問題、管理問題和設(shè)計(jì)問題等三個(gè)方面， 其中由于管理不當(dāng)而引發(fā)的災(zāi)害，包括因平時(shí)維護(hù)較少而使一些設(shè)備遇災(zāi)后無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，是導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生或使災(zāi)害損失進(jìn)一步擴(kuò)大的一個(gè)主要原因。

4 結(jié)語

隨著城市化社會(huì)的發(fā)展，人口規(guī)模擴(kuò)大和有限土地資源之間矛盾越發(fā)突出，開發(fā)城市地下空間成為了解決這一矛盾的有效途徑。⑤但地下空間的開發(fā)與利用，也伴隨著一些災(zāi)害事故的頻發(fā)。通過對(duì)近25年來地下空間內(nèi)部災(zāi)害事故調(diào)查，在對(duì)災(zāi)害類型進(jìn)行分類基礎(chǔ)上得出了事故發(fā)生的概率分布，探討了地下空間災(zāi)害特點(diǎn)與成因分析，為城市地下空間合理開發(fā)提供了一定的參考價(jià)值。

“北京市大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目”資助

注釋

① 張巍，曲巍巍，城市地下空間開發(fā)潛力探究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2010（6）：116-118.

② 上海市民防辦公室.上海市地下空間管理聯(lián)席辦公室編.城市地下空間災(zāi)害事故案例選編[M]，同濟(jì)大學(xué)出版社，2009.

③ 童林旭， 地下空間內(nèi)部災(zāi)害特點(diǎn)與綜合防災(zāi)系統(tǒng)[J].地下空間，1997（1）：43-46.

④ 蔣祝君.關(guān)于地下建筑設(shè)計(jì)防火問題的幾點(diǎn)看法[J].民營(yíng)科技，2010.10.

⑤ 童林旭.地下空間與城市現(xiàn)代化發(fā)展[M].建筑工業(yè)出版社，2005.