推進(jìn)城市地下空間規(guī)劃建設(shè)的思考

■ 錢七虎

地下空間

推進(jìn)城市地下空間規(guī)劃建設(shè)的思考

■ 錢七虎

近年來，我國城市地下空間特別是地下綜合管廊以及海綿城市的開發(fā)建設(shè)，在國務(wù)院及住建部有關(guān)文件指引下，乘著中央城市工作會議的東風(fēng)，正以世界罕見的規(guī)模和速度蓬勃發(fā)展，也帶動了城市地下空間綜合利用的快速發(fā)展。然而，由于工程的規(guī)模大、戰(zhàn)線長、速度快、時(shí)限短，其中暴露的問題值得我們認(rèn)真地思考。

一、城市地下空間開發(fā)利用是城市發(fā)展建設(shè)主要著力點(diǎn)

以往的城市發(fā)展帶來許多經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：只關(guān)注高層建筑、大廣場、寬馬路等城市“面子”工程，忽視城市的“里子”工程—城市基礎(chǔ)設(shè)施，尤其是地下空間設(shè)施，造成了城市交通擁堵、城市環(huán)境惡化、城市內(nèi)澇、垃圾圍城等多種城市病。只有把“里子”工程做好，才能讓城市真正有“面子”。充分、科學(xué)地進(jìn)行城市地下空間開發(fā)利用是“轉(zhuǎn)變城市發(fā)展方式”解決“城市病”的主要著力點(diǎn)，是“建設(shè)和諧宜居、美麗城市”的主要途徑。

（一）避免看重“面子”的粗放發(fā)展模式

我國以往的城市建設(shè)過程中，注重“面子”的粗放式發(fā)展現(xiàn)象處處可見，如：管線直埋、城市排水系統(tǒng)暴雨重現(xiàn)期設(shè)計(jì)年限偏短、污水直排、垃圾傳統(tǒng)填埋、空氣降污減排不控制、公交系統(tǒng)嚴(yán)重滯后。為圖一時(shí)之快，城市粗放式發(fā)展引發(fā)了諸多后果：霧霾、交通擁堵、城市內(nèi)澇、地面地下水系、土壤污染日益嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)了垃圾圍城、垃圾山泥石流現(xiàn)象，引發(fā)了嚴(yán)重性事故。

2009年2月15日，深圳某垃圾填埋場污泥坑上堆填垃圾過程中引發(fā)污泥外涌及下游堆體失穩(wěn)事故，污泥從污泥坑下游垃圾圍堰的薄弱部位擠出外涌，在下游面上沖開一道1m多寬的裂縫（見圖1a、圖1b）。

圖1 深圳市某垃圾山污泥外涌

2015年12月20日，深圳市光明新區(qū)紅坳余泥渣土臨時(shí)收納場發(fā)生渣土堆填體失穩(wěn)滑坡，造成33棟（間）建筑物被掩埋或不同程度損毀。截至2016年1月6日12時(shí)，77人失聯(lián)，其中58人遇難（見圖2）。

除了重大災(zāi)害性事件之外，粗放式的發(fā)展模式引發(fā)了很多的瑣碎城市環(huán)境問題，比如“馬路拉鏈”“空中蜘蛛網(wǎng)”（見圖3）等，這些問題小且多，如若不重視，會積少成多產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)損失。

圖2 深圳市某渣土堆填體失穩(wěn)滑坡

圖3 城市“空中蜘蛛網(wǎng)”

（二）重視“里子”的集約綠色可持續(xù)發(fā)展模式

重視“里子”實(shí)現(xiàn)集約綠色可持續(xù)的發(fā)展，開發(fā)利用城市地下空間是主要途徑。通過開發(fā)利用城市地下空間，能夠有效緩解交通擁堵，減少空氣霧霾，治理城市內(nèi)澇，治理城市水系、土壤污染，緩解水資源短缺等。

地下空間開發(fā)利用領(lǐng)域包括：大運(yùn)量快速公交系統(tǒng)、發(fā)展地下快速路和物流系統(tǒng)；垃圾地下集運(yùn)、衛(wèi)生填埋和焚燒處理；污水地下集運(yùn)、建設(shè)地下污水處理廠；雨洪地下儲蓄和排洪、地下水銀行；雨水利用、再生水利用；地下綜合管廊；地源熱泵系統(tǒng)等。

城市地下綜合管廊建設(shè)的廣泛開展，帶動城市地下空間開發(fā)利用新的浪潮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)：

（1）消除“馬路拉鏈”。

（2）電纜入廊，消除“空中蜘蛛網(wǎng)”，有效減少架空高壓線和地面變電器。以500萬千伏的上海世博地下輸變電工程為例，其總建筑面積57615m2，地下55809m2，地面僅有1806m2。

（3）污水入廊，處理并利用污水，解決水污染問題。

（4）垃圾入廊，通過衛(wèi)生填埋或焚燒的形式處理，不再污染城市土壤和造成事故。

（5）地鐵、地下快速路系統(tǒng)、地下物流系統(tǒng)的推進(jìn)建成。城市內(nèi)見不到運(yùn)貨的卡車，城市不再交通擁堵，汽車尾氣在地下收集處理，霧霾成為歷史。

（6）雨洪入滲地下工程和雨洪地下調(diào)蓄設(shè)施的加大修建，城市內(nèi)澇現(xiàn)象和“看?！爆F(xiàn)象得到消除，雨洪資源得到利用。

由此可見，隨著地下空間開發(fā)利用的全面推進(jìn)，未來我國城市環(huán)境必然會變得越來越秀美。

二、城市地下空間開發(fā)利用中的“世界眼光”

（一）進(jìn)行成本效益分析

但凡地下空間開發(fā)利用項(xiàng)目都進(jìn)行了相關(guān)的成本效益分析，進(jìn)而顯現(xiàn)出地下空間開發(fā)利用相比于地面建設(shè)的優(yōu)勢，以下通過若干案例來進(jìn)行說明。

1．荷蘭代爾伏特鐵路工程

荷蘭代爾夫特一條穿越城市的極繁忙的鐵路工程的地下和地上方案的評價(jià)比較如表1所示。

從表1中可以看出，考慮并量化全生命周期以及對于環(huán)境的影響，高架方案同TBM隧道方案相比造價(jià)基本相同。由此可見，只考慮直接造價(jià)，忽視間接造價(jià)的方案比選模式，會對地上、地下方案的選擇造成不全面、不客觀的負(fù)面影響。

表1 荷蘭代爾伏特某鐵路工程地下和地上方案的評價(jià)比較（單位不詳）

2．珠海橫琴綜合管廊工程

珠海橫琴綜合管廊全長33.4公里，總投資22億元，除了供水管網(wǎng)漏損率降低而產(chǎn)生的效益之外，因建設(shè)地下管廊而節(jié)約的土地產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益就超過了80億元。

圖4 珠海橫琴綜合管廊

（二）城市地下空間建設(shè)質(zhì)量穩(wěn)步推進(jìn)

相比我國大陸地區(qū)地下空間建設(shè)，港澳臺和國際上一些地區(qū)、國家更加注意質(zhì)量，推進(jìn)速度也相對較為平穩(wěn)。

以綜合管廊為例，臺灣從1979年通過建設(shè)決議開始，直到1991年才開始建設(shè)，整個(gè)過程包括立法期、發(fā)展期和建設(shè)期，過程循序漸進(jìn)，值得學(xué)習(xí)（見表2）。

表2 臺灣綜合管廊開發(fā)建設(shè)歷程

同樣是共同溝建設(shè)，日本1963年通過共同溝措施法，于中央建設(shè)省下設(shè)26個(gè)共同管道科，在全國26個(gè)大都市全面推進(jìn)共同溝工程，全國規(guī)劃2000公里，電線共同溝15000公里，日本歷經(jīng)1995年阪神大地震，共同溝仍可正常使用，可見其工程質(zhì)量的高水平。

（三）積極利用污水及雨水

1．雨污分流，分別處理

積極利用污水及雨水，實(shí)現(xiàn)雨污分流，其模式為：污水入綜合管廊（見圖5）；雨洪不入廊，單獨(dú)成系統(tǒng)。

各街區(qū)的污水依重力匯入污水收集站后，由污水泵打入共同溝內(nèi)的污水干管，經(jīng)多次加壓后被送至污水處理廠，經(jīng)二級處理后達(dá)到中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，再由共同溝內(nèi)的中水管道回輸?shù)匠鞘懈魈?，作景觀、綠化、噴洗道路及沖廁等。

圖5 英國倫敦共同溝（1861）

雨洪需要獨(dú)立成系統(tǒng)，比如日本東京地下河川和日本橫濱地下河（見圖6和圖7）。

圖6 日本東京地下河川

圖7 日本橫濱地下河

2．建設(shè)雨洪地下調(diào)蓄措施

建設(shè)雨洪地下調(diào)蓄措施，防止城市內(nèi)澇、利用雨洪資源。具有代表性的是馬來西亞吉隆坡的“精明隧道”（見圖8），是將城市快速路與雨洪調(diào)蓄管道合二為一的工程實(shí)踐。在平時(shí)，隧道作為車行的城市快速路；而在暴雨情況下，隧道充作吸納雨洪和排泄的通道，解決雨澇之害。

圖8 吉隆坡城市泄洪與公路兩用隧道

3．地下設(shè)置雨水收集利用裝置（雨水收集和中水利用）

日本、瑞士和牙買加等國利用屋頂收集雨水，并通過管子將雨水輸送到地下儲水庫。

日本要求新建筑物，包括住宅樓、公園、校園、體育場、停車場等處的地下，必須設(shè)置雨水貯留設(shè)施。東京都、名古屋、大阪、福岡等地的大型建筑物下都設(shè)置了雨水利用裝置。其中，名古屋體育館每年積蓄雨水3.6萬立方米。1989年開業(yè)的東京港區(qū)的野鳥公園，園內(nèi)用水皆來自雨水，形成了濕地、蘆葦蕩、草地、樹林等景點(diǎn)，成為東京地區(qū)的著名觀光點(diǎn)之一。

上海世博軸利用陽光谷和膜結(jié)構(gòu)收集雨水（見圖9）。世博會期間自來水日用量約為2000m3/d。利用雨水時(shí)，自來水日用水量降為1100～1200m3/d，回用雨水用水量約800～900m3/d。在可利用雨水時(shí)段里，自來水替代率約為40～45%，主要用途為衛(wèi)生器具沖洗、綠化澆灌等（見圖10）。

圖9 世博軸雨水收集處理系統(tǒng)

圖10 世博軸雨水處理工藝流程圖

4．利用地下含水層，建立“水銀行”

歐美發(fā)達(dá)國家現(xiàn)在已經(jīng)基本放棄修建地表水庫來儲備水資源的傳統(tǒng)做法，而是利用地下含水層，建立“水銀行”來調(diào)節(jié)和緩解供水。包括雨洪地表入滲和井灌的人工補(bǔ)給，這是一種可行、費(fèi)用低廉的解決供水的辦法。

建立“水銀行”的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：儲備地下水，在水短缺的時(shí)候提供水量滿足用水需求；控制由于地下水位下降引起的海水入侵和地面沉降；提高地下水位，減少地下水的抽取費(fèi)用；維持河流的基流；通過土壤中的細(xì)菌作用、吸附作用和其它物理、化學(xué)作用改善水質(zhì)；通過處理后的污水入滲來實(shí)現(xiàn)污水的循環(huán)再利用，管理不斷增加的大量污水；最后也是最重要的是保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

八十年代初，美國開展了鉆孔補(bǔ)給含水層的恢復(fù)工程（ASR系統(tǒng)），其中已運(yùn)行的系統(tǒng)有18個(gè)，正在建設(shè)之中的系統(tǒng)有40多個(gè)。瑞典、荷蘭和德國的含水層恢復(fù)的人工補(bǔ)給工程（AR工程）在總供水中占20%、15%和10%。

同樣，在干旱和半干旱的中東國家，如約旦、科威特、摩洛哥和以色列，都在開展城市污水經(jīng)處理后補(bǔ)給地下水的工程。阿曼從八十年代初，開始在海岸平原和沖積干谷地區(qū)通過地下補(bǔ)給壩截獲洪水，進(jìn)行地下人工水補(bǔ)給工程。

5．污水處理設(shè)施地下化

赫爾辛基污水處理系統(tǒng)將污水處理設(shè)施放置在地下，使地面污水處理廠所占的土地得到開發(fā)利用，而且使鄰廠被污染土地也得到開發(fā)（見圖11）。

圖11 赫爾辛基污水處理系統(tǒng)

（四）燃?xì)馊肜?/p>

燃?xì)馊牍芾鹊哪康氖菫榉乐挂蛉細(xì)庑孤┮鸬鸟R路爆炸、馬路著火等事故。通常認(rèn)為燃?xì)庖坏┰诜忾]條件下泄露會快速導(dǎo)致濃度增加，從而引發(fā)爆燃爆炸事故，但參考國外經(jīng)驗(yàn)，燃?xì)馊肜群罂赏ㄟ^檢查、檢測來防止此類事故的發(fā)生。國外大部分國家在管廊建設(shè)中，是將燃?xì)夤芫€納入其中的（見圖12）。

圖12 德國漢堡共同溝（1893年）

日本對于燃?xì)馊肜劝踩缘慕鉀Q方案是：將燃?xì)夤艿涝O(shè)置在一個(gè)封閉的管溝中，以防燃?xì)庑孤┮鸬谋〒p害其他管線（見圖13）。

圖13 日本燃?xì)馊肜葐为?dú)設(shè)單溝

（五）垃圾入廊

垃圾入廊，單獨(dú)設(shè)管，真空吹送至垃圾焚燒廠，高溫焚燒，可明顯改善城市環(huán)境。

東京在臨海副都心共同溝建設(shè)中，就專門設(shè)置了垃圾管道（圖14）。瑞典在二十世紀(jì)六十年代在1700人口的居民區(qū)內(nèi)建設(shè)并實(shí)施采用壓縮空氣吹運(yùn)垃圾系統(tǒng)（PWT）。該系統(tǒng)與垃圾收集、處理系統(tǒng)配套，垃圾用于焚燒發(fā)電，投資在3～4年內(nèi)得到了回報(bào)。現(xiàn)已在瑞典全國推廣，竟出現(xiàn)了垃圾不夠焚燒發(fā)電用的現(xiàn)象。

圖14 東京臨海副都心共同溝

發(fā)展地下垃圾處理系統(tǒng)可節(jié)約城市寶貴的土地資源，控制對環(huán)境的噪聲和惡臭的污染，能減少對環(huán)境的視覺負(fù)面影響。

（六）利用低密度地?zé)崮茉?，?jié)能減排

充分開發(fā)利用地下空間，建設(shè)節(jié)能型城市還包括充分利用地下土壤、地下水的低密度天然能源作為冬季熱源和夏季冷源，然后再由熱泵機(jī)組向建筑物供熱供冷。地源熱泵技術(shù)就是這樣一種利用地下可再生能源的既可供暖又可供冷的新型中央空調(diào)系統(tǒng)，它包括地下埋管式地源熱泵和抽取地下水然后回灌的水源熱泵。埋管式地源熱泵技術(shù)目前在國外大面積推廣，在歐美更已得到普遍應(yīng)用，是一種成熟可行、可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能新技術(shù)。以科羅拉多的地源熱泵系統(tǒng)為例，安裝地源熱泵系統(tǒng)后，每個(gè)家庭可降低電力峰值需求、節(jié)約能源和減少CO2排放約10～30%。

該系統(tǒng)主要包括四部分：覆土結(jié)構(gòu)或住宅、地下氣熱管、地源熱泵系統(tǒng)、活化樁（見圖15）。

圖15 地源熱泵系統(tǒng)

阿布扎比在建筑物基坑樁基里面安裝地源熱泵管道系統(tǒng)，通過采用豎直的地源熱泵線圈，來節(jié)約成本和能源（見圖16）。

圖16 阿布扎比地源熱泵管道系統(tǒng)

世博軸的直接式江水源熱泵系統(tǒng)和樁基埋管地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能效果明顯，利用地表水和地下的可再生能源（冷量和熱量），節(jié)省用電562.9萬千瓦時(shí)/年，減少二氧化碳排放5629噸/年，夏季節(jié)能率26.96%，冬季節(jié)能率71.03%，全年節(jié)能率達(dá)到61.4%（見圖17）。

圖17 世博軸全年地源承擔(dān)負(fù)荷部分的冷熱源功耗比較（kW）

目前，地源熱泵利用正進(jìn)一步與太陽能利用相結(jié)合。由于太陽能的輔助供熱，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)向地下排熱與取熱的平衡，從而使得地下溫度場保持穩(wěn)定。既可克服單獨(dú)使用地源熱泵時(shí)，土壤溫度場不斷降低（或升高）后不能有效恢復(fù)的局限性，又可克服單獨(dú)使用太陽能空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，太陽輻射受天候因素制約的局限性。

（七）修建地下快速路及地下物流系統(tǒng)

美國、日本、新加坡等通過修建地下快速路和地下物流系統(tǒng)，進(jìn)而有效的治理交通擁堵，緩解城市的空氣污染問題。

1．地下快速路

美國波士頓拆除穿過市中心的六車道高架路，建設(shè)8～10車道的地下高速路，原有的地面變成林蔭路和街心公園。從而使得市區(qū)空氣的一氧化碳濃度降低了12%；市內(nèi)栽植了2400棵喬木樹，7000多棵灌木樹；在海灣的景觀島上栽植了另外的2400棵喬木和26000棵灌木；增加了260英畝新的公園和開敞空間（見圖18）。

圖18 美國波士頓市波士頓中央大道

日本東京中央環(huán)狀新宿線全長11公里，埋深大于40米，為雙向4車道（13米），投資90億美元（見圖19）。該線路穿越池袋、新宿、澀谷3大商業(yè)中心，設(shè)置6個(gè)出入口，于2007年3月實(shí)現(xiàn)通車。線路將從池袋到澀谷的行程時(shí)間由50分鐘縮短到20分鐘。通過其除塵及換氣技術(shù)，每年減少CO22.5萬噸，NO160萬噸，懸浮顆粒16噸。值得一提的是，其投資成本低于地面投資約20%。

圖19 東京中央環(huán)裝新宿線

東京外環(huán)線于1966年宣布為高架路方案，但由于沿線居民以噪聲和污染嚴(yán)重為由強(qiáng)烈反對，于1970年宣布凍結(jié)。2003年1月日本政府舉行新聞發(fā)布會，宣布外環(huán)線改為建設(shè)地下40米深的高速路。由于地下無需動遷和征地費(fèi)用，可比地面高架路節(jié)約建設(shè)費(fèi)用20～30%，工期由15年縮短為8年。地下隧道內(nèi)設(shè)置可將汽車尾氣中的煙塵和有害物質(zhì)進(jìn)行高科技過濾和分解的設(shè)施（見圖20），排出的是無污染空氣。

新加坡地下道路系統(tǒng)—SURS全長15公里，設(shè)四車道，線路為環(huán)形。其造價(jià)為48億美元，能夠承擔(dān)城市中心區(qū)交通量的40%（見圖21）。

2．地下物流系統(tǒng)

地下貨物運(yùn)輸系統(tǒng)，又稱地下物流系統(tǒng)（ULS）是基于城內(nèi)運(yùn)輸和城外運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)合。城外貨物通過各種運(yùn)輸手段到城市邊緣的物流園區(qū)（CLP），經(jīng)處理后由CLP通過ULS輸送到各個(gè)終端。它以集裝箱和貨盤車為基本單元，以自動導(dǎo)向車（AGV）等為運(yùn)輸工具。

ULS的環(huán)境效應(yīng)顯著。世界經(jīng)濟(jì)合作組織在2003年的《配送：21世紀(jì)城市貨運(yùn)的挑戰(zhàn)》報(bào)告中指出，發(fā)達(dá)國家主要城市的貨運(yùn)占城市交通總量的10～15%，而貨運(yùn)車輛對城市環(huán)境污染總量的貢獻(xiàn)為40～60%。日本東京在建設(shè)300公里地下物流系統(tǒng)的評估報(bào)告中指出：開發(fā)建設(shè)地下物流系統(tǒng)可使一氧化氮和二氧化碳分別減少10%和18%，能源消耗減少18%，運(yùn)輸速度提高24%。

三、借鑒先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，制定完善的法規(guī)體系

地下空間開發(fā)利用是一個(gè)跨行業(yè)、跨部門、跨單位的協(xié)同工程。過去我國城市地下空間開發(fā)利用綜合管理水平低、問題多的病根在于分頭管理的市政體制與條塊分割的部門所有制，破除分頭管理與部門分割的利器是“法治”，依法執(zhí)政首先要有法可依，只有指導(dǎo)意見遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要對城市地下空間的所有權(quán)、規(guī)劃權(quán)、建設(shè)權(quán)、管理權(quán)、經(jīng)營權(quán)、使用權(quán)以及有償使用費(fèi)的收取原則等作出明確完善的具體規(guī)定。

圖20 日本東京中央環(huán)狀新宿線除塵及換氣技術(shù)

圖21 新加坡地下道路系統(tǒng)—SURS

目前我國城市地下空間法規(guī)亟待健全。我國現(xiàn)行法律中沒有地下空間權(quán)的概念和相關(guān)規(guī)定，只有《物權(quán)法》在原則上規(guī)定建設(shè)用地使用權(quán)可以在地表、地上和地下分別設(shè)立，地下空間最基礎(chǔ)的民事權(quán)利并沒有得到法律的確認(rèn)。全國人大和國務(wù)院沒有制定城市地下空間開發(fā)利用的法律法規(guī)，原建設(shè)部頒布的《城市地下空間開發(fā)利用管理規(guī)定》屬于部門規(guī)章，許可權(quán)限和法律效力比較低，加之內(nèi)容不完備、規(guī)定不具體，權(quán)威性和操作性都不夠，在實(shí)踐中難以有效地貫徹執(zhí)行。

在這方面，我們可以借鑒德國的《城市建設(shè)法典》，日本的《大深度地下公共使用特別措施法》《共同溝法》，臺灣地區(qū)的“共同管道法”“大眾捷運(yùn)法”，美國各州制定的空間法，瑞士的《瑞士民法典》，意大利的《民法典》等。

四、建立統(tǒng)一管理、分工協(xié)作、銜接有序的城市地下空間綜合管理體制機(jī)制

（一）“推進(jìn)城市管理機(jī)構(gòu)改革、創(chuàng)新城市工作體制機(jī)制”

我國城市地下空間管理體制不統(tǒng)一，亟待理順。城市地下空間開發(fā)利用涉及發(fā)改委、國土、規(guī)劃、建設(shè)、市政、交通、人防和房產(chǎn)等多個(gè)管理部門，而國家在體制上并沒有明確一個(gè)綜合管理機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行統(tǒng)一管理，基本上是各部門依照相關(guān)職責(zé)對其實(shí)施分散管理，相互間缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)機(jī)制，處于條塊分割、各自為戰(zhàn)的狀態(tài)，形成多頭管理與無人管理并存的局面。目前，許多城市對地下空間開發(fā)利用管理進(jìn)行了有益探索，分別采取了以規(guī)劃管理、建設(shè)管理、人防管理、安全管理和協(xié)調(diào)管理為主導(dǎo)的管理模式，但都沒有起到統(tǒng)一管理的效果。

（二）必須對管理體制和管理措施進(jìn)行系統(tǒng)完善

管理法規(guī)是實(shí)施綜合管理的基本依據(jù)，在法律法規(guī)上明確規(guī)定管理體制和管理措施。管理體制是實(shí)踐綜合管理的執(zhí)行主體，在管理法規(guī)的法律授權(quán)或行政授權(quán)下采取各種管理措施。管理措施是實(shí)現(xiàn)綜合管理的具體方法，由管理機(jī)構(gòu)依據(jù)管理法規(guī)，通過有效的管理機(jī)制，進(jìn)行綜合運(yùn)用。

（錢七虎演講，楊可、李曄整理，范益群校核；發(fā)表時(shí)略有刪節(jié)）

（作者單位：陸軍工程大學(xué)；上海市政工程設(shè)計(jì)院總院（集團(tuán)）有限公司）