多學(xué)科視角下地下空間開發(fā)利用問題的探討

李奕成，蘭思仁

(福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院，福建福州350002)

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多學(xué)科視角下地下空間開發(fā)利用問題的探討

李奕成，蘭思仁

(福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院，福建福州350002)

摘要:基于目前地下空間的開發(fā)利用普遍存在的問題，文章強調(diào)實現(xiàn)多學(xué)科交叉合作的重要性。從地下建筑學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)、風(fēng)景園林學(xué)、地下生態(tài)學(xué)四大學(xué)科角度出發(fā)，提出了解決地下空間開發(fā)利用相關(guān)問題的構(gòu)想與發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞:多學(xué)科角度;地下空間;開發(fā)利用

地下空間是指地球表面以下巖層或土層中由天然形成或人工開發(fā)形成的空間［1］。21世紀步入“城市時代”，人口密度比重加大，耕地面積緊縮，地下空間的開發(fā)利用越來越多地受到國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注。近年來，我國地下空間開發(fā)建設(shè)如火如荼，而建成后項目的使用情況不如人意。就當前實踐看來，地下空間多歸口于土木工程類或建筑類從業(yè)人員進行建設(shè)。

事實上，地下空間開發(fā)和利用工作交叉復(fù)雜，不能僅依靠單一學(xué)科進行建設(shè)，需得到不同學(xué)科的聯(lián)合論證，才能更加科學(xué)合理地進行開發(fā)及利用。

1　當前地下空間開發(fā)利用所引發(fā)的思考

地下空間由地下建筑演變而來。地下建筑是指在自然形成的溶洞或由人工挖掘后進行建造的各類工業(yè)和民用建筑［2］。地下建筑所扮演的“角色”一直在發(fā)生轉(zhuǎn)變:原始社會用以避災(zāi)的地下洞穴為其雛形;奴隸、封建社會帝王的地下墓穴為地下建筑的主要形式;工業(yè)革命初期，礦業(yè)開發(fā)、交通運輸?shù)纳鐣枨蠹铀倭藢Φ叵驴臻g的開發(fā)利用;兩次世界大戰(zhàn)使得地下建筑的類型向民防設(shè)施建設(shè)轉(zhuǎn)變。地下室、防空洞留給人們對于地下空間恐懼的心理感受。

近年來，人們需要的地下建筑已從單一功能型向空間復(fù)合型轉(zhuǎn)變，大量的地下商場、博物館、圖書館建成可見一斑。綜合看來，地下空間開發(fā)利用存在以下問題。

1.1盲目追求經(jīng)濟效益，開發(fā)手段和類型較單一

目前，利用地下建筑產(chǎn)生經(jīng)濟效益仍被擺在首位，使得地下空間的利用呈現(xiàn)離散、零星、單一的狀態(tài)。地下建筑的投資造價明顯高于地上建筑，制約著地下建筑的開發(fā)手段和類型;同時，地下空間開發(fā)涉及到復(fù)雜的巖土工程與結(jié)構(gòu)，因此其開發(fā)的形式相對較單一，模式化的痕跡較高。

地鐵、商場、娛樂場所等地下空間開發(fā)項目回報率高，城市中的地下空間項目往往圍繞于此，而地下公共停車場、地下道路、地下公共溝等市政公共項目的開發(fā)相對較少［3］。

1.2規(guī)劃中缺乏對于地下空間方向感構(gòu)建的深層思考

由于人們無法利用地面空間的經(jīng)驗來理解地下建筑的空間布局，出現(xiàn)定位困難、空間方向感差(圖1)。

圖1　長沙萬家麗路和遠大路交叉處地下通道Fig.1 The underpass at the intersection of Wanjiali road and Yuanda road (Changsha，Hunan province，China)

隨著地下空間開發(fā)利用的深化，地下空間規(guī)模勢必擴大，功能也更為復(fù)雜，如何讓使用者在地下空間中清楚定位有待深入研究。目前國內(nèi)的研究多集中于起到視覺導(dǎo)向作用的標示系統(tǒng)的設(shè)計，但由于不夠直觀化其效果并不明顯。

1.3地下空間建設(shè)缺乏地域特色

早期我國地下空間開發(fā)利用大量學(xué)習(xí)效仿國外技術(shù)與案例，雖大大提高工作效率，但缺乏地方風(fēng)格。此外，地下空間開發(fā)利用一直被認為是建筑學(xué)或土木工程學(xué)的“專類業(yè)務(wù)”，囿于單一學(xué)科下的地下空間開發(fā)利用千篇一律，工程成果模式化痕跡高。

1.4地下空間開發(fā)影響地下生態(tài)系統(tǒng)

地下空間絕少陽光、濕度極高、溫度恒定，地下空間有其特別的能量和物質(zhì)交換過程，也有著十分豐富的生物群，同時有著特殊的食物鏈，換言之，地下空間存在與地面生態(tài)系統(tǒng)不同的獨特生態(tài)系統(tǒng)。長期生活在地下的生物，其形態(tài)、習(xí)性都不同于地面生物，對地下環(huán)境的依賴性極高，它們不適應(yīng)溫度的變化，對聲音、光照特別敏感，在有污染和化學(xué)物質(zhì)的生境中不能存活，即便是輕微的人類活動都會影響地下生物，更何況是較大規(guī)模的地下空間的開發(fā)利用。

2　各學(xué)科角度下地下空間開發(fā)利用的構(gòu)思

2.1地下建筑學(xué)角度下地下空間開發(fā)利用

地下建筑學(xué)隸屬于建筑學(xué)，是地下空間開發(fā)利用的核心工程技術(shù)學(xué)科。其關(guān)注的重點往往在于空間的營造，材質(zhì)的處理，工程措施應(yīng)用等方面［4－5］。

(1)構(gòu)建地下空間開發(fā)營建原理。應(yīng)在比較地下建筑與地上建筑的基礎(chǔ)上，構(gòu)建復(fù)合空間組合原理，協(xié)調(diào)地上空間與地下空間的過渡、整合。研究地下建筑的空間形態(tài)，結(jié)構(gòu)布局，組合方式等，以及其所產(chǎn)生的不同的環(huán)境心理效應(yīng)。

(2)針對不同區(qū)域(地理、氣候、人文等)構(gòu)建區(qū)域性地下建筑工程措施，拓展地質(zhì)勘探技術(shù)、巖土工程技術(shù)、地下建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)、地下建筑材料技術(shù)(如地下防水材料、防腐材料、注漿材料等)，地下建筑設(shè)備技術(shù)和地下建筑施工技術(shù)(地下空間開挖、支護原理與技術(shù))、地下建筑環(huán)境和防災(zāi)技術(shù)等。

(3)規(guī)范的闕如將影響地下空間建設(shè)質(zhì)量和建成后的評估，應(yīng)聯(lián)合多學(xué)科構(gòu)建地下空間開發(fā)利用的相應(yīng)規(guī)范。如地下建筑防災(zāi)安全原理和規(guī)范、地下商場建筑類設(shè)計原理和規(guī)范、地下鐵道公路交通建筑設(shè)計原理和規(guī)范、地下展覽類建筑設(shè)計原理和規(guī)范、地下辦公類建筑設(shè)計原理和規(guī)范、地下圖書館建筑設(shè)計原理和規(guī)范、地下居住類建筑設(shè)計原理和規(guī)范、地下賓館建筑設(shè)計原理和規(guī)范、地下建筑綜合體設(shè)計原理和規(guī)范、地下體育場館設(shè)計原理和規(guī)范、地下醫(yī)院建筑設(shè)計原理和規(guī)范、地下工業(yè)建筑設(shè)計原理和規(guī)范、地下市政建筑設(shè)計原理和規(guī)范、地下物流設(shè)施設(shè)計原理和規(guī)范、地下防護建筑設(shè)計原理和規(guī)范等。

2.2城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)角度下地下空間開發(fā)利用

現(xiàn)代城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)科是以城鄉(xiāng)建成環(huán)境為研究對象，以城鄉(xiāng)土地利用和城市物質(zhì)空間規(guī)劃為學(xué)科的核心［6］。應(yīng)編制切實可行的地下空間系統(tǒng)總體規(guī)劃，進行技術(shù)經(jīng)濟指標的論證，從物質(zhì)形態(tài)和社會形態(tài)兩個層面來研究主體，實現(xiàn)區(qū)域與城市社會經(jīng)濟和物質(zhì)空間的融貫和協(xié)調(diào)。

(1)聯(lián)通地下建筑——構(gòu)建地下城市系統(tǒng)

將地下建筑學(xué)中的地下建筑綜合體擴展，構(gòu)建“地下城市系統(tǒng)”。目前，地下空間的開發(fā)利用多局限于地鐵、地下通道、商場、停車場等開發(fā)類型，各項目間缺乏有機聯(lián)系，功能單一。實際上，地下空間四大系統(tǒng)(地下公共溝系統(tǒng)、地下生產(chǎn)系統(tǒng)、地下生活系統(tǒng)、地下交通系統(tǒng))足以綜合為一個地下城市網(wǎng)狀系統(tǒng)，并與地上空間有機聯(lián)系。

在我國現(xiàn)代城鄉(xiāng)規(guī)劃的實踐過程中，存在著地面實際建設(shè)與所編制的規(guī)劃建設(shè)項目不統(tǒng)一，為迎合建設(shè)項目，常要求重新修編規(guī)劃。其實地下空間相對于地面空間是一張“白紙”，只要通過前瞻性的規(guī)劃和詳細論證，就可以杜絕出現(xiàn)此類現(xiàn)象。同時，地上建設(shè)與地下建設(shè)銜接耦合，可杜絕開發(fā)商根據(jù)需要隨意開發(fā)建設(shè)，也可避免空間資源浪費、開發(fā)混亂等諸多問題。

(2)地下空間中方向感的建立

美國學(xué)者Kevin Lynch提出的“認知地圖”認為人們對身處其中的環(huán)境和場所可以很容易在大腦中描述出來［7］。

宏觀層面上，可以對地下城市分區(qū)，如根據(jù)功能定位進行區(qū)劃并采取不同的平面形態(tài)，加強使用者的空間印象。此法類似于地面城市規(guī)劃中的分區(qū)規(guī)劃，不同的是地下空間不像地面城市受到諸多限制，地下的開發(fā)程度接近于零，有利于規(guī)劃師合理規(guī)劃布局;中觀層面上，影響城市意象的路徑、邊界、區(qū)域、節(jié)點、標志物也是方向識別的關(guān)鍵要素，可以在地下空間系統(tǒng)規(guī)劃中運用，旨在構(gòu)建辨識度高，方向性強的地下空間流線系統(tǒng);微觀層面上，光影的刻畫、空間的營造、材質(zhì)的運用不僅一定程度上豐富地下空間形態(tài)的多元化，還能促進使用者空間方向感的形成［8－9］。

2.3風(fēng)景園林學(xué)角度下地下空間開發(fā)利用

“風(fēng)景園林學(xué)(landscape architecture，LA)”是一門規(guī)劃、設(shè)計、保護、建設(shè)和管理戶外自然和人工境域的學(xué)科，也是一門融合理性思維和形象思維的應(yīng)用學(xué)科。如何在開發(fā)地下空間的過程中，更體現(xiàn)出藝術(shù)化、人性化、生態(tài)化是風(fēng)景園林師所關(guān)注的。

近年來人類無節(jié)制地向地面土地進行索取，導(dǎo)致地面土地的綠化量越來越少。上個世紀，在風(fēng)景園林師的呼吁下，人們開始認識到無止境的破壞土地終會造成人類毀滅性的災(zāi)難。而地下空間的開發(fā)利用則可以在一定程度上緩解地面土地的壓力。筆者認為，倘若“地下空間系統(tǒng)”得以構(gòu)建，就應(yīng)該將綠化植入地下，將人文、藝術(shù)的思想植入地下，創(chuàng)造高品質(zhì)的人性化地下空間［11－12］。

(1)地下空間環(huán)境形象的改造

環(huán)境形象的改造是站在美學(xué)的角度探討人類對視覺形象的感受。如何創(chuàng)造賞心悅目的環(huán)境形象?這就要求挖掘包括人文歷史在內(nèi)的諸多場地精神，將人文歷史元素融入地下空間的營建中，巧于因借，寓情于景。

在空間形態(tài)的塑造上可利用園林造景的手法，打破受工程措施影響的地下空間單調(diào)平淡的布局，創(chuàng)造步移景異的情趣、詩意的空間環(huán)境。筆者認為，在地下空間摹擬中國古典園林中的“天井”，大大小小天井的設(shè)置，可以打破空間沉悶，引入光線空氣，引導(dǎo)人流路線，可發(fā)揮出應(yīng)急突發(fā)災(zāi)難等功能(圖2)。

圖2　戰(zhàn)后地下空間開發(fā)利用構(gòu)想Fig.2 The vision about the development and utilization of underground space after the war

(2)生態(tài)綠化植入地下空間

在地下空間的開發(fā)利用初始，風(fēng)景園林師就應(yīng)同各個學(xué)科的專家學(xué)者交流，根據(jù)自然界生物學(xué)原理，從人類的生理感受要求出發(fā)，利用諸如陽光、動植物、水體等材料將生態(tài)綠化植入地下，創(chuàng)造宜人地下環(huán)境。

試想，如果滿目硬質(zhì)構(gòu)筑物而見不到軟質(zhì)景觀的地下城市是何等的了無生趣?缺乏生態(tài)綠化的空間場所將違背人類文明尤其是生態(tài)文明的重要學(xué)科的核心目標。日本等國在運用光纖以及LED光進行室內(nèi)培植農(nóng)作物等技術(shù)上已經(jīng)相當成熟，這對地下空間植物引入提供全新的視角(圖3)。

圖3　地下農(nóng)業(yè)種植效果Fig.3 The rendering of underground farming

(3)大眾行為心理的扭轉(zhuǎn)

由于過去地下空間常作防護、儲藏、庇護空間予以運用，加之神話、傳說所傳達的鬼魅氛圍，使人們在心理上對地下建筑有些恐懼，甚至抵觸。應(yīng)扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)心理對地下空間所形成的“入口狹窄，極度封閉，黑暗潮濕”的單調(diào)內(nèi)部空間形態(tài)意象，創(chuàng)建人們喜聞樂見的城市地下公共空間系統(tǒng)。鑒于此類消極心理感受，風(fēng)景園林師應(yīng)該在地下空間中利用心理、文化的引導(dǎo)創(chuàng)造使人積極上進的精神環(huán)境。

(4)地域性特色的營建

如何使地下空間傳承地面空間文脈，呈現(xiàn)出地域性特色也是地下空間開發(fā)利用需要關(guān)注的課題。

地下空間的開發(fā)很大程度上取決于自然地理因素，考古研究顯示存在著地下住宅的地區(qū)，往往氣候、環(huán)境條件極度惡劣，或是在地形、地址上利于地下空間的開發(fā)營建，因此“隨形就勢”利用了地下空間。地形地貌是促進地下空間開發(fā)的首要因素，那么地下空間開發(fā)的形式應(yīng)是地形地貌上最直觀的體現(xiàn)。我國土地資源類型多樣，對于不同的土地資源，地下建筑的施工方式、地下空間與地面空間的銜接方式應(yīng)各異，加上地質(zhì)條件水文因素的影響，地域性特色的營建成為可能。此外，不同地區(qū)的風(fēng)俗民情、場地資源也是營建具有地域性特色的地下空間的另一途徑。

2.4地下生態(tài)學(xué)角度下地下空間開發(fā)利用

當前國內(nèi)生態(tài)學(xué)主要集中在地上部分的研究，實際上地下部分是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與過程研究中最不確定的因素。地下生態(tài)學(xué)探索地下部分的結(jié)構(gòu)、功能、過程以及與地上部分的關(guān)系，并特別關(guān)注其對全球變化的響應(yīng)。它的研究對象包括植物根系、地下動物和土壤微生物。

(1)地下空間資源極其珍貴，它一方面為地下生態(tài)系統(tǒng)提供水分和養(yǎng)分，另一方面則是陸地生態(tài)系統(tǒng)C(碳)分配與過程的核心環(huán)節(jié)。同時，地下生物種類繁多，地下空間的營建肯定會在一定程度上影響地下生態(tài)系統(tǒng)的平衡。此外，由于地下空間資源不可再生，不可逆，經(jīng)開發(fā)后的地下空間很難再恢復(fù)原狀，應(yīng)通過在取樣分析地下空間生態(tài)系統(tǒng)的前提下予以開發(fā)。

(2)《環(huán)境科學(xué)大辭典》將生態(tài)補償定義為“生物有機體、種群或生態(tài)系統(tǒng)受到干擾時，所表現(xiàn)出來的緩和干擾、調(diào)節(jié)自身狀態(tài)使生存得以維持的能力，或者可以看成生態(tài)負荷的還原能力”。由于自身的補償能力有限，當生態(tài)環(huán)境受到影響后往往需要很長時間才能恢復(fù)原狀，當破壞較為嚴重時，甚至難以復(fù)原。因此，基于責(zé)任者通過對生態(tài)環(huán)境建設(shè)者和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量降低的受害者進行補償?shù)慕?jīng)濟機制應(yīng)運而生。對于這種生態(tài)經(jīng)濟補償制度，國內(nèi)研究且多限于理論層面。對各類生態(tài)環(huán)境分類并分門別類地對應(yīng)不同的補償制度是十分必要的。同時必需結(jié)合我國國情，重視地區(qū)經(jīng)濟差異條件下的生態(tài)補償標準理論核算，對不同環(huán)境類型的補償標準進行分類;生態(tài)建設(shè)效益的補償與生態(tài)破壞的補償應(yīng)區(qū)分而論。

目前，國內(nèi)生態(tài)補償?shù)难芯扛嗟氖腔诘孛婵臻g，地下空間的生態(tài)補償處于空白，亟需環(huán)保部門出臺相關(guān)補償機制。

3　多學(xué)科視角下地下空間建設(shè)的發(fā)展方向

3.1交叉進行，深度論證

如上文所述，地下空間的開發(fā)與利用主要涉及建筑學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)、風(fēng)景園林學(xué)、生態(tài)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域，綜合性極強，在進行開發(fā)利用時，單單依靠某一個學(xué)科之力是不可能完成的，需要多學(xué)科融合才可以全面、系統(tǒng)地開發(fā)地下空間資源。

由于地下生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱且不可逆，因此在進行地下空間開發(fā)前，需要從地質(zhì)結(jié)構(gòu)、生態(tài)平衡、技術(shù)要求、風(fēng)俗民情、經(jīng)濟效益等各個方面進行深度的可行性論證，這同樣要求各學(xué)科領(lǐng)域直接相互配合、相互合作才能進行。

3.2合理開發(fā)，系統(tǒng)規(guī)劃

當前，一些城市的地下空間開發(fā)仍處于無序狀態(tài)，缺乏制度規(guī)范。而絕大多數(shù)地下空間的開發(fā)囿于經(jīng)濟效益，類型單一，地下公共空間極度匱乏。此外，各開發(fā)部門“各自為政”，地下空間開發(fā)混亂無序，長久下去定會造成資源的浪費。因此如何合理、系統(tǒng)地開發(fā)地下空間迫在眉睫。

首先，應(yīng)該設(shè)立一個專門機構(gòu)來對地下空間的開發(fā)統(tǒng)一管理。這個管理機構(gòu)的職責(zé)包括:論證報告的發(fā)布、跨系統(tǒng)跨部門的政策分析和資源共享、地下空間的管理維護等等;其次，各城市應(yīng)該制定地下空間開發(fā)利用規(guī)劃，統(tǒng)一布局，統(tǒng)籌管理;最后，推進地下空間開發(fā)利用的法制化，包括資源類、規(guī)劃類、建筑工程管理類、生態(tài)補償類、市場運作類等。

3.3辯證思考，適度適法

人類與自然環(huán)境之間是一種相互作用又相互制約的辯證關(guān)系。人的需求與環(huán)境之間難免會產(chǎn)生矛盾，就開發(fā)地下空間而言，在一定程度上會破壞地下生態(tài)平衡，但開發(fā)地下空間又是人類城市化發(fā)展的客觀需求，這就要求我們運用哲學(xué)思辨的邏輯思考問題。

適度開發(fā)，適法開發(fā)是解決這個問題核心。充分利用各個學(xué)科的智慧，合理開發(fā)地下空間資源。這也從另一方面論證了筆者一直強調(diào)的地下空間的開發(fā)利用要基于多學(xué)科的深度論證下進行，只有在學(xué)科交叉融合的前提下才能保證最小規(guī)模的影響下發(fā)揮地下空間最大的作用。

3.4開拓技術(shù)，師法自然

近年來，一些城市由于地下空間開發(fā)不當出現(xiàn)的危及人類生命安全的消極例子層出不窮，這主要是由前期踏勘與工程技術(shù)選擇實施等一系列工作上的缺失造成的，在開發(fā)建設(shè)前期準備過程中應(yīng)進行細致準確的工程技術(shù)論證。同時，地下空間的開發(fā)技術(shù)手段也亟待提升，需依靠更高水準的地下空間開發(fā)工程技術(shù)才能使“地下城市”的構(gòu)想付諸實現(xiàn)。

中國人居環(huán)境科學(xué)講究師法自然，也就是說順應(yīng)自然規(guī)律的前提下進行營造建設(shè)。地下空間的開發(fā)也應(yīng)遵循此法，在適合營建地下空間的場地下進行開發(fā)建設(shè)。

4　結(jié)語

開發(fā)地下空間的客觀需求孕于城市化的進程，已成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的課題。由于地下空間開發(fā)利用綜合性極強，需要各大學(xué)科交叉合作、通力完成，又由于其不可再生、不可逆、敏感度高等特征需要我們在進行開發(fā)初始進行系統(tǒng)的、科學(xué)的深度論證。

地下空間資源豐富、開發(fā)潛力大，應(yīng)該結(jié)合自然地理環(huán)境，綜合利用各學(xué)科知識，實現(xiàn)不可再生的地下資源的可持續(xù)化利用。

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(責(zé)任編輯:肖錫湘)

On the development and utilization of underground space based on multidisciplinary perspective

Li Yicheng，Lan Siren
(School of Arts＆Landscape Architecture，F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University，F(xiàn)uzhou 350002，China)

Abstract:Multiple disciplines cooperation and interdisciplines are important to tackle problems in the development and utilization of underground space in China.The conception of tackling the problems occurring in the development and utilization of the underground space is proposed along with the development direction，including underground architecture，urban and rural planning，landscape architecture and underground ecology.

Keywords:multidisciplinary perspective; underground space; development and utilization

doi:10.3969/j.issn.1672－4348.2015.01.019

通訊作者簡介:蘭思仁(1963－)，男(畬族)，福建上杭人，教授，博士生導(dǎo)師，博士，研究方向:風(fēng)景園林理論，森林公園建設(shè)與理論。

作者簡介:第一李奕成(1988－)，男(漢)，湖南衡陽人，在讀博士生，研究方向:風(fēng)景園林規(guī)劃與理論。

基金項目:國家科技支撐計劃項目(2014BAD15B00)

收稿日期:2014－11－17

中圖分類號:TU986

文獻標志碼:A

文章編號:1672－4348(2015) 01－0094－05