城市地下空間的影響因素及改進方法

劉榮臻

（福建農林大學交通與土木工程學院，福建福州 350100）

0 引言

隨著“碳達峰、碳中和”戰略目標的提出，環境與發展已經成為當今國內社會普遍關注的重大問題。在建筑行業，貫徹新發展理念，推進創新可持續建筑的發展是順應時代的必然需求。而推進城市地下空間的開發與利用，可以擴充城市的容量，調節城市土地分布，使空間資源有序化，從而保護和改善城市生態環境，提高居民生活質量，正是實現城市可持續發展的有效途徑[1]。

從宏觀層面上來說，實現地下環境、城市地下空間與地球系統的多圈層的有機統一，是走向人類與地球和諧發展的必由之路。在全球變暖、海平面上升、凍土退化等多種因素的影響下，城市地下空間的規劃與發展變得尤為重要[2]。

1 研究情況

1.1 國外情況

國外地下城市開發時間早，已經形成較為完整的地下空間體系，各個地區的城市地下空間地域特點顯著，在形式上各有特色，如表1所示。北美國家，城市面積規模較大，著重利用城市地下空間解決環境和交通問題；北歐國家，良好的地質環境造就了地下空間的開發，其地下空間功能強大齊全，包括了體育設備、煤炭和煤炭倉庫等；日本等國土面積狹小的國家，地下購物中心和地下交通系統為主要的地下空間表現形式[3]。而對于城市地下空間的研究方面，國外現階段的城市地下空間學術成果以工程技術和宏觀規劃的研究為主，從建筑設計角度對城市地下空間形態的研究較少。

表1 國內外城市地下空間現狀比較

1.2 國內情況

與發達國家相比，我國開始關注城市地下空間利用的時間較晚。20世紀60年代，為了軍事活動需要，我國開始大規模建設地下空間。在和平發展時期，我國城市地下空間的利用由最初的戰時防空工程逐漸演變為“平戰兩用”的人防工程。1995年以來，在地下空間的開發與利用的重要影響下，國內城鎮化的發展速度越來越快，最初城市地下空間開發與利用的主要對象是市政管網，在現代化的過程中，城市地下空間的發展也越來越高標準，逐步實現信息化、產業化、數字化等。如今我國人防工程不斷與城市建設相結合，能在戰時掩蔽人員、物資，保護人民安全和財產安全，又能滿足人民日常生活的需求，如地鐵、地下停車場、地下街和地下商場等。

近年來，我國對地下空間的發展重視度不斷提高，據統計，在2016—2019年間，我國城市地下空間建設面積累計新增1.07×109m2，人均建筑面積新增1.26m2[4]，地下設施類型不斷豐富，發展迅速，規模量大。目前我國城市軌道交通已經全球領先，部分城市地下綜合體已經可達國際先進水準，城市地下空間開發具有極大潛力[5]。但我國地下空間建設也出現較為明顯的地區差距，經研究統計，截至2020年底，在我國地下城市發展綜合實力前10名中，東部城市占8個名額。東西部地區之間的新增地下空間建筑面積也相差較大，長江三角洲城市群和珠江三角洲城市群共同主導我國城市地下空間的增長，這些因素也影響了我國各個地區地下空間規劃的市場需求，如圖1所示。

圖1 2020年我國城市地下空間規劃需求市場地域分布

2 影響因素

從自然環境、社會經濟環境、空間韌性三個維度進行探究影響我國城市地下空間建設的因素，建立較為客觀的影響體系，也是為城市地下空間的建設提供建議的基礎。

2.1 自然環境

自然環境在多方面對城市地下空間產生不同程度的影響和作用，如氣候因素、地形地貌因素和地質水文因素等[6]。地處較為惡劣的氣候環境，如需要防嚴寒、抗風沙、隔熱的地區，將推進地下空間建設速度不斷加快。地形地貌的特征影響地下空間的結構與建筑形態。地質水文因素可以決定該地區所用的地質勘察和施工技術的方式。自然環境使得地下空間具有一定的區域性，需因地制宜，合理開發與使用。

2.2 社會經濟環境

2021年1月，《關于加強城市地下市政基礎設施建設的指導意見》發布，住房和城鄉建設部重視地下空間的建設。在國家相關政策的扶持下，給予地下空間建設提供了強大保障。相較于地面空間建設而言，地下空間的建設具有開發周期長、施工技術難度大、建設成本高、給排水、照明和暖通空調等設備運營成本高等的特點，因此地下空間開發也需要國家在經濟方面大力支持。

2.3 空間韌性

韌性這個詞來自物理學科，被用來形容物體在外力作用下發生形變后恢復的能力，在20世紀70年代，韌性被引入生態學，用韌性來形容自然界在應對重大變化時的持續性與穩定性。

城市地下空間韌性是基于對城市的管理與規劃提出的一個概念，它涵蓋了對空間的靈活調控和使用，使其面對自然災害或者其他緊急情況和不可抗力因素時及時做出高效的反應[7]。空間韌性具體體現在兩方面，一方面是指空間功能多樣、形式不一，具有一定的抵御危險能力，在一些緊急危機發生時，可以相互配合形成解決預案，不至于迅速造成損失和破壞；另一方面是指空間容量在一定程度上具有彈性和可替代性，在發生緊急情況時具備隨時新建或擴建公共設施的能力，以最大化減小損失。在“十四五”規劃中，“空間韌性”概念的提出，對我國的城市地下空間提出了更高標準，也影響著城市空間的建設。

3 改進措施

目前我國的地下空間建設不論在開發規模還是在開發技術水平上均處于全球的前沿。但面對當今時代快速發展，城市地下空間作為重點發展對象之一，必須把握新型城市建設，從提升空間韌性、提升防災建設、加強公共衛生事件應對、健全智慧管理體系四個方面對城市地下空間的建設提出相應改進措施，以提升地下空間的治理方案，綜合發展城市復雜地下空間。

3.1 提升空間韌性

城市地下公共空間韌性作為城市韌性的地下空間支撐，不僅是城市系統中不可或缺的一個部分，又有著巨大的潛力。城市空間韌性的提升可從空間承載力和空間品質兩個方面開展。空間承載力一般是指空間中所能最大容納的人數、物資、設施以及必要功能的額定值等。空間品質一般指地下空間中的使用功能、環境條件和舒適程度。空間承載力和空間品質兩方面因素相互聯系，相互制約，對空間韌性系統的提升都起促進作用，對空間韌性提升提供較為全方面的評價。

3.1.1 提升地下空間承載力

因地制宜開發地下空間。城市地下復雜的空間形態給地下空間承載力的提升設置了障礙，其當地的地質地貌、水文特征等因素都對于空間的利用起到了不可忽略的影響。開發地下空間需要搜集當地歷史的土力、水力資料記錄，防止地基沉降、建筑物破壞、滲水等事故出現，綜合考慮其地質、地貌、水文等問題以期安全高效地利用地下空間，使地下空間的空間韌性最大化提升。

基礎設施建設。城市地下空間的各類公共場所是居民的公共活動的物質空間載體，是抵御擾動、保障居民安全的屏障，是提升韌性的基礎。加強基礎設施建設，補齊地下公共空間的基礎設施短板，對基礎公共設施、空間環境設施進行更新、維護、建設。

合理布置空間結構。地下空間面積較大，跨度較大，凈空較高、地形復雜的特點，這也對空間結構的剛度、強度、穩定性提出更高的要求。因此，合理布局的組合和排列，構建起空間結構之間的聯系，協同發揮空間結構內部和諧，有效使用地下空間的利用率。

3.1.2 改善地下空間生活品質

立足綠色發展。在合理開發地下空間有限資源的條件下，改善地下空間生活品質。堅持生態優先，綠色建造，可在地下空間適當合理地引入地表自然環境元素，營造使人輕松愉悅的室內居住和生活環境，如添加鳥聲、風吹樹葉聲等自然聲音；適當種植綠色植物，有條件的空間還可引入自然光，適當模擬地上鋪裝以及街道尺度等，從而在一定程度上減小地下環境給人帶來的緊張不適感。

3.2 提升防災建設

城市地下公共空間作為一個復合空間，人口、環境和資源相互影響。若某種自然災害發生，地下的公共空間將是城市公民躲藏和規避危險的重要場所。首先，健全城市的應急預留通道和避難場所，加強地下的疏散通道和疏散場地的建設。在管理機制方面，合理構建城市地下空間災前、災中、災后全過程的預警、預測機制，不僅要重視災中的應急響應，也要重視災害來臨前的風險防控，還要重視災害過后的恢復重建。同時在城市公民防災教育方面，應該加大防災宣傳，豐富防災教育培訓形式，普及防災知識、技能、設施，同時加強對安全逃生路線的說明與引導。

3.3 加強公共衛生事件應對

在疫情常態化的時代背景下，考慮到疫情將長時間存在的可能性，應對與檢測公共衛生事件也成為地下空間建設評估的一個重要因素。通過打造大型的城市地下醫療空間，醫療空間可帶有密閉通道隔絕病毒，空氣循環系統起送風、排風作用，還可以過濾有毒空氣，來應對日常醫用需要或者突發大型疫情。當發生公共衛生事件危機時，地下基礎醫療設施能穩定可靠地保證居民基本醫療，能構建起醫療環境和服務網絡，為城市抗擊疫情提供更為可靠，更加有效的物資、能源與信息支撐。

3.4 健全智慧管理體系

城市地下空間作為城市的聚集場所，人流量大、活動頻繁，健全管理體系有利于地下空間工作效率的提升。可以通過參考之前地下空間管理的文獻及歷史資料，邀請專家商議，并結合當地的人流量、高峰時間、交通線路、交通通道布置等綜合制定出合理地下建筑設施的開放與關閉時間、通行規劃等，建立關于城市地下的公共空間智慧管理體系。在此基礎上，還可以將各個地下空間有機地聯系在一起，形成一套綜合管理體系系統，為信息傳遞和高效管理助力。在城市空間的設計時可以參考商業綜合體、機場航站樓，將地下空間的系統和其他城市系統結合在一起，作為一個子系統發揮作用。

地下空間的智慧技術應用水平仍有待提高，應更深、更廣地挖掘城市地下空間創新應用新技術，如建筑信息模型（BIM）、人工智能、物聯網、云端計算等，實現信息共享，同步實時操作多個端口，健全智慧空間體系。

4 結語

不可否認，城市地下空間以及地下基礎設施的建設成為我國城鎮化創新的主要發展方向，地鐵、地下車庫、地下商業街等對于地下空間的利用層出不窮，彰顯著城市現代化的過程中，也暗示著城市的地下空間有著巨大的發展潛力，仍有著還未被攻克的許多難題，在未來的地下空間建設上還需攻堅克難。

開發利用城市地下空間，在不可再生的土地資源上對地下空間的擴展，是高效利用城市資源和實現城市可持續發展的重要手段。不斷健全改善城市地下空間，對城市生態環境而言，有利于解決當前我國城市的關鍵難題，緩解交通、住房擁堵現狀，置換城市綠植，改善環境質量；從城市安全來看，提高城市空間韌性，完善地下防災空間體系，保障城市安全發展；在綜合效率方面，帶動相關行業就業，進一步促進我國經濟增長。