地下空間資源開(kāi)發(fā)與利用

郭旭 韓博 夏雨波

摘要：隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速發(fā)展，人口大量聚集到城市，給城市帶來(lái)了諸如“環(huán)境污染、資源短缺、交通擁堵”等諸多“大城市病”問(wèn)題，嚴(yán)重制約城市的健康發(fā)展，影響人民的幸福指數(shù)。各大城市必須有效解決“大城市病”問(wèn)題，才能促進(jìn)城市可持續(xù)健康發(fā)展。在目前有限的城市地表空間前提下，城市地下空間資源的開(kāi)發(fā)與利用就成為未來(lái)城市可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：地下空間;軌道交通;綜合管廊

0 引言

顧名思義，地下空間資源就是地表以下的空間資源。城市地下空間資源是一個(gè)巨大而豐富的空間資源，截至2019年，我國(guó)城市建設(shè)用地總面積為583.08萬(wàn)公頃，按照40%的可開(kāi)發(fā)系數(shù)和50米的開(kāi)發(fā)深度計(jì)算，可供合理開(kāi)發(fā)的地下空間資源量就達(dá)到11661.60億立方米。這是一筆非?？捎^而又豐富的資源，若得到科學(xué)合理的開(kāi)發(fā)，那么將對(duì)擴(kuò)大城市空間、實(shí)現(xiàn)城市集約化發(fā)展具有重要的意義。

1 地下空間資源開(kāi)發(fā)利用方式

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，為了解決日益突出的“大城市病”問(wèn)題，我國(guó)各大城市出現(xiàn)了地下交通樞紐、地下綜合體、地下文娛設(shè)施、綜合管廊、地下變電站、地下污水處理廠、地下儲(chǔ)藏設(shè)施等工程，逐漸形成了以軌道交通為主體，其他市政、文娛基礎(chǔ)設(shè)施并行發(fā)展的地下空間開(kāi)發(fā)模式，主要以淺層地下空間開(kāi)發(fā)利用為主。地下空間資源常規(guī)的開(kāi)發(fā)利用方式主要在地面以下50米深度范圍內(nèi)，主要包括地下交通設(shè)施、地下綜合體、地下綜合管廊、地下停車場(chǎng)、地下商場(chǎng)以及地下人防工程等工程。

1.1地下軌道交通

地下軌道交通是當(dāng)前我國(guó)大城市開(kāi)發(fā)利用地下空間資源的主要方式。1965年，我國(guó)建成了最早的地下軌道交通—北京地鐵，目前上海地鐵成為世界上現(xiàn)今規(guī)模最大、線路最長(zhǎng)的地鐵系統(tǒng)。截至2020年，北京、上海、廣州、深圳、南京、重慶、武漢、成都等大城市都已經(jīng)建成或正在建設(shè)比較完善的軌道交通基本網(wǎng)絡(luò)，有效緩解了地面擁堵問(wèn)題。我國(guó)軌道交通的快速發(fā)展也帶動(dòng)了大型地下交通樞紐的發(fā)展。北京西客站地下交通集散樞紐中心集鐵路站、地鐵、公交、停車場(chǎng)、商業(yè)為一體，有效緩解了首都西客站過(guò)去擁堵不堪的局面。2015年底完工的深圳福田綜合地下交通樞紐是國(guó)內(nèi)首座位于城市中心區(qū)的全地下火車站，集高速鐵路、城際鐵路、地鐵交通、公交及出租等多種交通設(shè)施于一體的立體式換乘綜合交通樞紐。其通過(guò)立體化分層布置，實(shí)現(xiàn)高鐵、地鐵快速換乘，總建筑面積為14.7萬(wàn)m2，是目前亞洲最大的地下交通集散樞紐工程。

1.2地下公共服務(wù)設(shè)施

隨著我國(guó)地下軌道交通的快速發(fā)展，地下公共服務(wù)設(shè)施在城市地下空間開(kāi)發(fā)利用中也得到了迅速提升。目前，我國(guó)建成的超過(guò)1萬(wàn)m2的地下綜合體達(dá)到200個(gè)以上，其中，上海虹橋地下商業(yè)服務(wù)區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)面積達(dá)到260萬(wàn)m2，是目前國(guó)內(nèi)最大的地下商業(yè)綜合體。北京王府井通過(guò)地下街形式將地鐵車站、地下商場(chǎng)、地下車庫(kù)等公共服務(wù)設(shè)施有效組合，配套步道系統(tǒng)、下沉式花園等空間轉(zhuǎn)化形式構(gòu)建了王府井立體化地下商業(yè)系統(tǒng)。我國(guó)城市地下公共服務(wù)設(shè)施（如地下博物館、地下醫(yī)院、地下實(shí)驗(yàn)室、地下文娛中心、地下倉(cāng)庫(kù)等）也在積極建設(shè)之中，如陜西漢陽(yáng)陵地下博物館就地開(kāi)發(fā)保護(hù)，并充分融合現(xiàn)代化技術(shù)，直觀呈現(xiàn)出波瀾壯闊的地下王國(guó)。

1.3地下綜合管廊

為了杜絕每年雨季“城市看海”的問(wèn)題，我國(guó)也加速了城市地下管網(wǎng)工程建設(shè)、改進(jìn)的步伐。自2015年起，住建部發(fā)布《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》，詳細(xì)規(guī)定了給水、排水、雨水、污水、再生水、電力、通信、燃?xì)狻崃Φ瘸鞘泄こ坦芫€敷設(shè)及安裝技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)綜合管廊工程建設(shè)提供了技術(shù)支持。此后，全國(guó)36個(gè)大中城市陸續(xù)啟動(dòng)地下綜合管廊試點(diǎn)工程，為后續(xù)城市地下空間資源開(kāi)發(fā)利用提供了重要參照。

1.4地下人防工程

新中國(guó)早期的人防工程建設(shè)缺乏整體規(guī)劃與設(shè)計(jì)，整體布局與城市發(fā)展相脫節(jié)，并造成了諸多地下空間的浪費(fèi)問(wèn)題。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著城市地下空間開(kāi)發(fā)的需求日益增加，對(duì)于地下空間統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展的思路逐漸深入人心，并逐漸將城市交通樞紐、重要基礎(chǔ)設(shè)施與地下停車場(chǎng)、地下商場(chǎng)等立體化設(shè)計(jì)，并開(kāi)展專項(xiàng)的抗武器毀傷、戰(zhàn)爭(zhēng)避難生存概率評(píng)估分析，方從真正意義上開(kāi)始體現(xiàn)出人防工程二元化作用。隨著我國(guó)城市地下空間綜合利用力度增加，將人防功能融入到地下綜合體中，逐漸形成了具有人防工程功能的大型多元化地下綜合體，可實(shí)現(xiàn)人防工程戰(zhàn)時(shí)的避難、疏散、救援等功能。

2 特殊地下空間資源開(kāi)發(fā)利用方式

除了我們上下班乘坐的地鐵、地下商場(chǎng)和停車場(chǎng)等地下空間利用方式外，還有一些特殊性質(zhì)的地下空間資源（如煤層、枯竭油氣層、地下含水層和密封性好的地下洞穴），它在大規(guī)模物質(zhì)儲(chǔ)存、能源儲(chǔ)備等方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，正在石油和天然氣戰(zhàn)略儲(chǔ)備以及電網(wǎng)發(fā)電峰谷調(diào)節(jié)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

2.1地下儲(chǔ)氣

在地面越來(lái)越擁擠的今天，天然氣井每天都在源源不斷地生產(chǎn)著天然氣，但是我們使用天然氣卻有高峰和低谷，為了適應(yīng)用量的變化，我們可以利用特殊地下空間資源來(lái)儲(chǔ)存天然氣。地下儲(chǔ)氣即是利用煤層、枯竭油氣層、地下含水層和密封性好的地下洞穴等特殊地下空間儲(chǔ)存天然氣，以調(diào)節(jié)天然氣的季節(jié)供需不平衡，保證供氣高峰的需要，使長(zhǎng)距離輸氣管線和設(shè)備均衡運(yùn)行，以提高管線和設(shè)備的利用率，降低輸氣成本，在發(fā)生事故等緊急情況下保障供氣。

2.2二氧化碳地質(zhì)封存

當(dāng)我們使用煤、石油、天然氣等化石能源時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w，為了不讓這些二氧化碳進(jìn)入空氣，破壞生態(tài)環(huán)境，保證在2060年達(dá)到碳中和的目的，我們可以將多余二氧化碳經(jīng)由輸送管線或車船運(yùn)輸至適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)后，直接注入到舊油氣田、難開(kāi)采煤層、深層地下水層等特定地質(zhì)條件及特定深度的地層中。

3 未來(lái)地下空間資源開(kāi)發(fā)利用發(fā)展構(gòu)想

總體而言，我國(guó)城市地下空間資源開(kāi)發(fā)利用的系統(tǒng)性不強(qiáng)，且目前主要集中在淺表層地下空間開(kāi)發(fā)利用上，并且沒(méi)有明確的地下空間豎向分層規(guī)劃思路，地下空間整體利用率低，嚴(yán)重影響未來(lái)城市地下空間資源開(kāi)發(fā)利用潛力。

根據(jù)謝和平院士等提出的未來(lái)生態(tài)地下城市的構(gòu)想，未來(lái)城市地下空間是采用分層而建的形式，構(gòu)建一個(gè)能實(shí)現(xiàn)能量自平衡的相對(duì)獨(dú)立的生態(tài)體系?？煞譃?個(gè)層級(jí)：①地下軌道交通與（人防）避難設(shè)施（0～50m），主要包括地下交通設(shè)施、地下綜合體、地下綜合管廊、地下停車場(chǎng)、地下商場(chǎng)以及地下人防工程等;②地下宜居城市（50～100 m），主要包括房地產(chǎn)、公園、醫(yī)院、體育場(chǎng)和游樂(lè)場(chǎng)等，其形成獨(dú)立的深地自循環(huán)生態(tài)系統(tǒng);③地下生態(tài)圈及戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備（100 ～ 500 m），主要包括地下生態(tài)圈、垃圾處理廠和地下儲(chǔ)備庫(kù)等;④地下能源循環(huán)系統(tǒng)（500～2000 m m），主要包括能源循環(huán)帶和地下抽水蓄能等;⑤深地科學(xué)實(shí)驗(yàn)室及深地能源開(kāi)采（>2000 m），主要包括深地科學(xué)探索、深地實(shí)驗(yàn)室和固態(tài)資源開(kāi)發(fā)利用等。

4 結(jié)語(yǔ)

在未來(lái)城市發(fā)展中，城市地下空間將有很大的發(fā)展，因此，應(yīng)將地下空間資源當(dāng)作“第四國(guó)土”資源看待，在“地下紅線”的范圍內(nèi)，以人為本、融合設(shè)計(jì)，構(gòu)建科學(xué)、智慧、生態(tài)的地下城市管理系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧琦，苗志剛，許明等. 雄安新區(qū)智慧交通系統(tǒng)發(fā)展與探究[J]. 科技與創(chuàng)新，2019（19）： 25-28

[2] 史玉金，張先林，陳大平. 上海深層地下空間開(kāi)發(fā)地質(zhì)環(huán)境條件及適宜性評(píng)價(jià)[J]. 地質(zhì)調(diào)查與研究，2016，39（2）：130-135.

[3] 郭旭，白耀楠，劉宏偉等. 海綿城市建設(shè)地質(zhì)適宜性評(píng)價(jià)—以鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)為例[J]， 地質(zhì)調(diào)查與研究，2019，42（2）：123-128