1城市地下空间开发利用动因分析.

12可持续发展战略是必然趋势1992年，联合国环境与发展大会通过了《关于环境与发展的里约热内卢宣言》我国也已编制完成并公布了《中国二十一世纪议程》我国的城市化水平高度发展，预计21世纪中叶将达到65%实施城市的可持续发展必须节约资源、保护环境，实现城市经济和建设与资源、环境的相互协调。31.1集约使用土地资源1.2能源、水资源及其他物资继续利用1.3缓解城市发展中的各种矛盾41.1集约使用土地资源土地是具有自然属性、经济属性和社会属性，人类赖以生存的自然资源。土地功用支撑人类生产和生活；提供人类生成的植物和动物；容纳和转化危机人类的排泄物。土地特性面积有限：全球陆地1.318亿km2，占地球表面的29%；土地资源不可替代；土地资源不可再生。51.1集约使用土地资源一、现状（一）我国城市发展沿用粗放经营模式城市范围无限制地外延扩展；1986年至1996年，全国31个特大城市城区实际占地规模扩大50.2%。（二）城市土地利用的集约化程度处于国际较低水平北京（1989）与东京（1986）相比，单位城市用地的国民经济总产值相差16.5倍。61.1集约使用土地资源（三）大量占用耕地1986年至1996年，全国非农业建设占用耕地2963万亩，比韩国耕地面积总和还多；1997、1998、1999年分别减少203万亩，392万亩，655万亩；平均每年占地相当于我国三个中等县的耕地面积（已经考虑开发复垦耕地7366万亩增减相抵后的结果，实际上开发复垦增加的新耕地质量较低，3亩以上才能弥补原1亩耕地的损失；71.1集约使用土地资源（三）大量占用耕地优质耕地的损失十分惊人：1991年至1995年，全国水田净减1004万亩；预计至21世纪中叶，我国的城市发展将再占地一亿多亩。（四）土地沙化严重目前我国荒漠化面积262.2万km2，占土地面积27.3%；而且沙化面积不断增加：1960~1970年每年平均增加沙化土地1560万km2；1980年以后，每年平均增加沙化土地2460万km2。81.1集约使用土地资源注意我国是耕地资源小国，人均仅有1.44亩，仅及世界人均值（4.65亩）的31%；如果保持现有土地不减，中国耕地最大的人口承载为17亿人。措施中共中央、国务院已经下发了《切实保护耕地的通知》，实行耕地总量预警制度，确保耕地数量动态平衡；对人均耕地面积降低到临界点的地区，拟宣布为耕地资源紧急区或危急区，原则上不准再占用耕地。91.1集约使用土地资源结论城市人口的急剧发展与地域规模的限制已成为中国城市发展的突出矛盾；我国城市发展只能走土地资源集约化使用的发展模式。101.1集约使用土地资源二、发展趋势：把对地下空间的开发利用作为解决城市资源与环境危机的重要措施（一）国际会议1977年在瑞典召开了第一次地下空间国际学术会议；1980年在瑞典召开的“RockStore”国际学术会议，产生了一个致世界各国政府开发利用地下空间资源为人类造福的建议书；1983年联合国经社理事会下属的自然资源委员会通过了确定地下空间为重要自然资源的文本；111.1集约使用土地资源1991年在东京召开的城市地下空间国际学术会议通过了《东京宣言》，提出了“二十一世纪是人类开发利用地下空间的世纪”；国际隧协为联合国准备了题为“开发地下空间，实现城市的可持续发展”文件；其1996年年会的主题是“隧道工程和地下空间在城市可持续发展中的地位”；1997年在蒙特利尔召开的第七届地下空间国际学术会议的主题是“明天——室内的城市”；1998年在莫斯科召开了以“地下城市”为主题的国际学术会议。121.1集约使用土地资源（二）实践瑞典、挪威、加拿大、芬兰、日本、美国和前苏联等国在城市地下空间利用领域已达到相当的水平和规模；发展中国家，如印度、埃及、墨西哥等国也于20世纪80年代先后开始了城市地下空间的开发利用；我国也已在多个城市进行多项地下工程的开发，具体内容在其他章节详细介绍。131.1集约使用土地资源国外经验：将一切可转入地下的设施转入地下！国际上有学者预测：21世纪末将有1/3的世界人口工作、生活在地下空间。14陕西米脂窑洞陕西延安窑洞1.1集约使用土地资源15上海市静安寺下沉广场16注意除土地资源外，按人口平均，我国也是资源小国；我国人均能源占有量不到世界平均水平的一半；我国人均水资源为世界人均水平的25%。措施开发地下空间，节约能源、水资源及其他物资。1.2能源、水资源及其他物资继续利用171.2能源、水资源及其他物资继续利用一、能源（一）建筑能耗1.基本概念建筑物在建成后的使用过程中，每年所需要的消耗能量的总和；欧美一些国家建筑能耗约占全国总能耗的30%；建筑能耗中用于建筑物的采暖、通风空调的能耗约占全国总能耗的19.5%；181.2能源、水资源及其他物资继续利用2.我国现状世界能源研究所与国际环境发展研究所公布的数据表明：世界上前10名经济大国中，中国是单位能耗最高的国家；我国单位产值能耗接近法国的5倍；我国仅采暖一项，单位建筑能耗是发达国家的3倍；因此，降低建筑内部环境能耗具有迫切的重要意义。191.2能源、水资源及其他物资继续利用3.解决方法：开发地下空间。地下空间由于岩土具有良好的隔热性，可防止造成地面温度变化的诸多因素，如刮风、下雨、日晒等。地面以下1m，日温几乎没有变化；地面以下5m，室内气温常年恒定；堪萨斯城地下建筑相对于地上建筑的节能率为：服务性建筑60%，仓库70%，制造厂47%~90%；其他五个地区地下建筑的节能高于地上建筑：明尼阿波利斯及波士顿地区48%，盐湖城58%，罗克斯迈勒地区51%，休斯顿地区33%。201.2能源、水资源及其他物资继续利用总结地下建筑节能比一般地上建筑显著。211.2能源、水资源及其他物资继续利用（二）自然能源地下空间的开发利用为自然能源的利用，特别是可再生能源的利用，开辟了一条广阔有效的途径。22（1）地下空间为大规模的热能贮存提供了有利条件太阳辐射热需要季节性贮存，在地下的水、岩石和土壤中贮存往往是最佳甚至是唯一的选择；将冬季天然冰块贮存于地下，用于夏季环境控制的蓄冰空调，既经济又是清洁可再生冷源，在北欧一些国家多有应用实例；工业大量余热的利用也可借助于地下空间中岩、土的热稳定性与密闭性。1.2能源、水资源及其他物资继续利用23实例瑞典在斯德哥尔摩西北方向建造了一个15000m3的岩石洞穴热水库，洞穴顶部低于地面25m，其长45m、宽18m、高22m，蓄热温度范围为70~150℃，以废物燃烧放热为热源，通过换热器与区域供热系统联结。该工程于1982年建成，1984年完成试验工作，工程投资400万美元。用于阿累斯达的区域供热系统，每年能节油400m3以上。1.2能源、水资源及其他物资继续利用24实例日本、美国正在开发地下超导磁贮电库技术，该库为螺旋状排列的环形洞室，可有效地贮存低峰负荷时的多余电能，满足高峰供电需要，从而节省发电站的能耗；德、日等国还在开发地下压缩空气贮库技术；德国已于1979年在岩盐层中建成一座地下压缩空气库，功率为29万KW，贮气压力为8MPa；1.2能源、水资源及其他物资继续利用25实例美国、德国正在研究开发“非枯竭性的无污染能源”——深层干热岩发电。美国已于1984年6月建成世界上第一个10MW功率的干热岩电站。该电站主要由两个深度为4000m的钻孔及其贯通孔组成，冷水由钻孔灌注，另一钻孔产生200℃蒸汽，直接进入发电站发电。1.2能源、水资源及其他物资继续利用261.2能源、水资源及其他物资继续利用二、水资源我国水资源短缺问题日益严重，全国476个城市就有300各城市缺水。预计到2030年，我国在中等干旱年份将缺水300多亿m3；我国的水资源在时空分布上很不均匀；在缺水的同时，又有大量淡水因为没有足够储存设施白白流向大海。我国如能像挪威、芬兰那样，利用松散岩层、断层裂隙和岩洞以及疏干的地下含水层，或像日本那样在东京、横滨、名古屋以及札幌等建造人工地下河川、蓄水池和地下融雪槽，储存丰水季节中多余的大气降水、降雪供缺水季节使用，就可以克服水资源在时间上分布不均匀的缺陷。271.2能源、水资源及其他物资继续利用三、其他物资地下空间还可为物资贮存和产品生产提供更为适宜的环境。（一）地下空间独具的热稳定性和封闭性对贮存某些物资极为有利目前国内外建造最多的是地下油库、粮库和冷藏库。（1）地下冷藏库在地下建造冷藏库，可以少用或不用隔热材料，温度调节系统也较地面冷库简单，运行和维护费用比地面冷库地得多；据统计资料分析，地下冷库的运行费用比地面冷库低25%~50%。281.2能源、水资源及其他物资继续利用（2）地下油库在地下建造油库，不仅有利于减少火灾和爆炸危险，而且由于地下温度稳定，受大气影响较小，油料不一挥发和变质；可比地面油库节省20%~30%的管理费用。（3）地下粮库在处理好防潮防虫的基础上，利用地下地下温度稳定建造地下粮库，具有明显的经济效益。291.2能源、水资源及其他物资继续利用（4）其他某些产品的生产对环境温度、湿度、清洁度、防微震、防电磁屏蔽等提出更高要求；如在无线电技术生产和测试中，不仅要求高精度空气环境，而且要求工作间不受外界电磁干扰。在地面建筑中创造此类环境条件必须增加复杂的空调系统，配合各种高效过滤器并远离铁道、公路和其他工业生产振源，需要专门的电磁屏蔽装置以切断电磁波的干扰；301.2能源、水资源及其他物资继续利用在地下空间则可利用岩、土良好的热稳定性和密闭性，大大减少空调费用，减少粉尘来源；利用岩土层的厚度和阻尼，使地面振动的波幅大大减少，使电磁波受到极大的削弱，从而达到高技术的要求。311.3.1缓解城市交通矛盾交通是城市功能最活跃的因素，是城市可持续发展的最关键问题。交通阻塞、行车速度缓慢已成为我国许多城市普遍的突出问题；道路的增长永远跟不上机动车保有量的增长；停车难问题。加拿大蒙特利尔的经验表明：建设城市地铁交通网与地下通道、地下停车库、郊区火车相结合的体系是减少大城市中心区汽车数量、根治城市大气污染的有利措施。1.3缓解城市发展中的各种矛盾32地下空间开发的意义——缓解城市交通矛盾日本东京铁道交通图山手线铁路中央线高架铁路33山手线地面铁路新宿地下空间开发的意义——缓解城市交通矛盾日本东京地铁交通图34新宿车站西出口2F人行道铁道入口1F广场商店D1F广场地铁入口商店新宿车站剖面图D2F地下停车场新宿车站每天人流量约300万人次以上地下空间开发的意义——缓解城市交通矛盾35地下空间开发的意义——缓解城市交通矛盾西口广场立体改造——地面层广场：地面层主要为机动交通广场，公交车站通过自动扶梯与高架步道相连西口广场高架步道系统新宿车站西出口地下1层平面新宿车站西出口东出口地下空间开发的意义——缓解城市交通矛盾36地下空间开发的意义——缓解城市交通矛盾南京火车站剖面图私家车停靠2F出租车送客停靠入口候车厅1F公共汽车停靠售票处地铁入口D1F出租车停靠出口广场地下空间开发的意义——缓解城市交通矛盾37大阪梅田车站地下街的出入口地下空间开发的意义——缓解城市交通矛盾38大阪梅田车站地下街的排气口39车行人行40公共建筑地下停车场的设计停车场示意图411.3.2改善城市生态环境（一）当前城市环境形势相当严峻。北京、兰州、西安、上海、广州被列入世界十大空气污染严重的城市；北京、上海、成都等市都曾出现了不同程度的光化学烟雾；我国酸雨面积超过国土面积的40%；水污染严重，由此又加重了缺水矛盾；垃圾围城现象普遍；噪声污染普遍超标，全国有1/3的城市居民生活在噪声超标的环境中；建筑空间拥挤，城市绿化减少。1.3缓解城市发展中的各种矛盾42（二）改善措施发展地铁、轻轨，减少尾气污染；改变燃料结构，使用清洁能源；加强城市绿化；发达国家建立城市地下污水收集、输送与处理的统一系统和垃圾、废弃物的分类、收集、输送和处理的统一设施；地下空间