地下空間資源開發與利用

郭旭 韓博 夏雨波

摘要：隨著我國城鎮化進程的快速發展，人口大量聚集到城市，給城市帶來了諸如“環境污染、資源短缺、交通擁堵”等諸多“大城市病”問題，嚴重制約城市的健康發展，影響人民的幸福指數。各大城市必須有效解決“大城市病”問題，才能促進城市可持續健康發展。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發與利用就成為未來城市可持續發展的必然趨勢。

關鍵詞：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巨大而豐富的空間資源，截至2019年，我國城市建設用地總面積為583.08萬公頃，按照40%的可開發系數和50米的開發深度計算，可供合理開發的地下空間資源量就達到11661.60億立方米。這是一筆非常可觀而又豐富的資源，若得到科學合理的開發，那么將對擴大城市空間、實現城市集約化發展具有重要的意義。

1 地下空間資源開發利用方式

進入21世紀以來，為了解決日益突出的“大城市病”問題，我國各大城市出現了地下交通樞紐、地下綜合體、地下文娛設施、綜合管廊、地下變電站、地下污水處理廠、地下儲藏設施等工程，逐漸形成了以軌道交通為主體，其他市政、文娛基礎設施并行發展的地下空間開發模式，主要以淺層地下空間開發利用為主。地下空間資源常規的開發利用方式主要在地面以下50米深度范圍內，主要包括地下交通設施、地下綜合體、地下綜合管廊、地下停車場、地下商場以及地下人防工程等工程。

1.1地下軌道交通

地下軌道交通是當前我國大城市開發利用地下空間資源的主要方式。1965年，我國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今規模最大、線路最長的地鐵系統。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建成或正在建設比較完善的軌道交通基本網絡，有效緩解了地面擁堵問題。我國軌道交通的快速發展也帶動了大型地下交通樞紐的發展。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、商業為一體，有效緩解了首都西客站過去擁堵不堪的局面。2015年底完工的深圳福田綜合地下交通樞紐是國內首座位于城市中心區的全地下火車站，集高速鐵路、城際鐵路、地鐵交通、公交及出租等多種交通設施于一體的立體式換乘綜合交通樞紐。其通過立體化分層布置，實現高鐵、地鐵快速換乘，總建筑面積為14.7萬m2，是目前亞洲最大的地下交通集散樞紐工程。

1.2地下公共服務設施

隨著我國地下軌道交通的快速發展，地下公共服務設施在城市地下空間開發利用中也得到了迅速提升。目前，我國建成的超過1萬m2的地下綜合體達到200個以上，其中，上海虹橋地下商業服務區地下空間開發面積達到260萬m2，是目前國內最大的地下商業綜合體。北京王府井通過地下街形式將地鐵車站、地下商場、地下車庫等公共服務設施有效組合，配套步道系統、下沉式花園等空間轉化形式構建了王府井立體化地下商業系統。我國城市地下公共服務設施（如地下博物館、地下醫院、地下實驗室、地下文娛中心、地下倉庫等）也在積極建設之中，如陜西漢陽陵地下博物館就地開發保護，并充分融合現代化技術，直觀呈現出波瀾壯闊的地下王國。

1.3地下綜合管廊

為了杜絕每年雨季“城市看海”的問題，我國也加速了城市地下管網工程建設、改進的步伐。自2015年起，住建部發布《城市綜合管廊工程技術規范》，詳細規定了給水、排水、雨水、污水、再生水、電力、通信、燃氣、熱力等城市工程管線敷設及安裝技術要求及標準，為我國綜合管廊工程建設提供了技術支持。此后，全國36個大中城市陸續啟動地下綜合管廊試點工程，為后續城市地下空間資源開發利用提供了重要參照。

1.4地下人防工程

新中國早期的人防工程建設缺乏整體規劃與設計，整體布局與城市發展相脫節，并造成了諸多地下空間的浪費問題。進入21世紀后，隨著城市地下空間開發的需求日益增加，對于地下空間統籌規劃、協調發展的思路逐漸深入人心，并逐漸將城市交通樞紐、重要基礎設施與地下停車場、地下商場等立體化設計，并開展專項的抗武器毀傷、戰爭避難生存概率評估分析，方從真正意義上開始體現出人防工程二元化作用。隨著我國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，可實現人防工程戰時的避難、疏散、救援等功能。

2 特殊地下空間資源開發利用方式

除了我們上下班乘坐的地鐵、地下商場和停車場等地下空間利用方式外，還有一些特殊性質的地下空間資源（如煤層、枯竭油氣層、地下含水層和密封性好的地下洞穴），它在大規模物質儲存、能源儲備等方面具有得天獨厚的優勢，正在石油和天然氣戰略儲備以及電網發電峰谷調節等領域發揮著重要作用。

2.1地下儲氣

在地面越來越擁擠的今天，天然氣井每天都在源源不斷地生產著天然氣，但是我們使用天然氣卻有高峰和低谷，為了適應用量的變化，我們可以利用特殊地下空間資源來儲存天然氣。地下儲氣即是利用煤層、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存天然氣，以調節天然氣的季節供需不平衡，保證供氣高峰的需要，使長距離輸氣管線和設備均衡運行，以提高管線和設備的利用率，降低輸氣成本，在發生事故等緊急情況下保障供氣。

2.2二氧化碳地質封存

當我們使用煤、石油、天然氣等化石能源時，必然會產生大量二氧化碳氣體，為了不讓這些二氧化碳進入空氣，破壞生態環境，保證在2060年達到碳中和的目的，我們可以將多余二氧化碳經由輸送管線或車船運輸至適當地點后，直接注入到舊油氣田、難開采煤層、深層地下水層等特定地質條件及特定深度的地層中。

3 未來地下空間資源開發利用發展構想

總體而言，我國城市地下空間資源開發利用的系統性不強，且目前主要集中在淺表層地下空間開發利用上，并且沒有明確的地下空間豎向分層規劃思路，地下空間整體利用率低，嚴重影響未來城市地下空間資源開發利用潛力。

根據謝和平院士等提出的未來生態地下城市的構想，未來城市地下空間是采用分層而建的形式，構建一個能實現能量自平衡的相對獨立的生態體系。可分為5個層級：①地下軌道交通與（人防）避難設施（0～50m），主要包括地下交通設施、地下綜合體、地下綜合管廊、地下停車場、地下商場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、公園、醫院、體育場和游樂場等，其形成獨立的深地自循環生態系統;③地下生態圈及戰略資源儲備（100 ～ 500 m），主要包括地下生態圈、垃圾處理廠和地下儲備庫等;④地下能源循環系統（500～2000 m m），主要包括能源循環帶和地下抽水蓄能等;⑤深地科學實驗室及深地能源開采（>2000 m），主要包括深地科學探索、深地實驗室和固態資源開發利用等。

4 結語

在未來城市發展中，城市地下空間將有很大的發展，因此，應將地下空間資源當作“第四國土”資源看待，在“地下紅線”的范圍內，以人為本、融合設計，構建科學、智慧、生態的地下城市管理系統。

參考文獻

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