01-人类社会可持续发展与地下空间资源利用

LOGO人类社会可持续发展与地下空间资源利用龚伦副教授2013年9月《地下空间利用》课程第一章教师介绍主讲人：龚伦手机：[phone]邮箱：[e-mail]教材《地下空间利用》主编：仇文革郑余朝张俊儒龚伦西南交通大学出版社出版时间：2011-6-1一、教学方式以课堂讲授为主，结合案例分析。二、课程考试平时成绩（40%）＋考试（60%），其中，平时成绩包含考勤（20%）和作业（20%）。缺勤3次，不能参加考试！教学和考核人类发展与空间资源开发1开发地下空间的前景2如何开发地下空间3内容提要可持续的城市地下空间开发4地下空间利用的形态5人类发展与空间资源开发11.人口急剧膨胀目前全球人口已经超过70亿，2050年预计达到90亿人口急剧膨胀的同时，由于“城市化”带来的人口分布极度不均匀。城市中心区人口超密度聚集，人居条件恶化，生活质量下降，城市环境污染严重，“城市病”便由此产生。2.城市病城市病简单的归结到一点，就是城市空间容量满足不了城市的需求与发展。城市人口城市交通城市环境外部表现详细详细详细一般来说，城市人口密度分为疏散的（1万人/平方公里）、正常的（1~2万人/平方公里）和拥挤的（2万人以上/平方公里）三类。北京市区人口密度平均是3万人/平方公里；上海市区人口密度平均是4.5万人/平方公里，部分地区是16万人/平方公里；拥挤、超饱和状态！！九寨沟十一出游2.城市病城市病简单的归结到一点，就是城市空间容量满足不了城市的需求与发展。城市人口城市交通城市环境外部表现详细详细详细交通拥挤，行车速度下降已成为我国许多城市普遍存在的突出问题。北京市干道的平均车速比10年前降低了50%以上，而且目前市区道路的车速还在以每年2千米的速度下降；上海市一些重要路段的平均车速仅8km/h2.城市病城市病简单的归结到一点，就是城市空间容量满足不了城市的需求与发展。城市人口城市交通城市环境外部表现详细详细详细中国的城市化离不开工业化的发展，各种污染在某些城市和地区已经相当严重。曾被国外媒体戏称为“卫星上看不到的城市”：辽宁本溪、兰州、铜川等；2007年仲夏发生在无锡的因太湖蓝藻暴发而引发的水荒给经济发达地区敲响警钟；近几年发生的青岛浒苔泛滥……那么,城市的出路在哪里?很多科学家都在提出各种不同的建议。归结起来主要有：向宇宙要空间向海洋要空间开发地下空间遥远、抽象现实、可行（宇宙城）（填海造地，悬浮隧道，马尔代夫的水下餐厅，水下内阁会议）一个广义的问题是：如果不利用地下空间，城市发展受得了吗？开发地下空间的前景2分享下面几句话……上世纪80年代后期，国际隧协提出“大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代”的倡仪；1991年通过的《东京宣言》，提出“21世纪是地下工程的世纪”；2007年世界隧道大会主题：“地下空间—城市的第4维”；2011年世界隧道大会主题：“地下空间服务于可持续社会”。从技术角度讲，地下空间的开发利用已经不是大的难题。开挖地下空间的技术可能性通过修建隧道保护历史遗迹（摩纳哥的蒙特卡洛）无论是建筑师或是城市规划师，现在都在着眼于地下空间的利用，以期让地下空间技术为开发新空间一展身手。地下购物中心（加拿大多伦多）修筑地下工程不可避免地会导致附加投资，但这往往会以得到附加收益作为补偿。地下空间的经济性马德里M30高速公路在地下穿越，为城市创造了100万m2的公共绿地。修筑地下工程意味着其上地表还可以作为其他发展之用，即投资-效益法则，不仅考虑直接效益，还要考虑间接效益。波士顿拆除穿过市中心的六车道高架路，建设8~10车道的地下高速路，原有的地面变成林荫路和街心公园。芬兰的很多公路宁以高工程成本修建暗挖隧道，而不以低工程经费开挖地面、修建边坡。地下空间与城市可持续发展我国政府在《中国21世纪议程》中，把可持续发展作为国家的重要发展战略之一，而城市地下空间的开发利用，是实现城市可持续发展的重要途径。当前，我国政府提出建设资源节约型、环境友好型社会的要求，城市地下空间开发利用正在得到各级政府自上而下的普遍重视。如何开发地下空间3缺乏规划使得地下空间被不合理利用与已建地下工程的冲突以及对其他地下资源的影响使得一个城市或者地区地下空间的开发利用很难实现其最合理的状态；由于地下利用中的空间、矿物资源、水以及能源都是单独考虑了，所以这种现象频繁出现；因为这四个方面归属于政府不同的部门规划管理，而在大多数城市中，各个部门之间在规划过程中又没有相互的协调沟通。在荷兰，研究者提出了一种新的用于城市和耕地规划的分析模型。这个模型包括了三个不同层面的规划：（1）居住层面，例如住宅和办公楼。（2）城市交通层面，例如道路和轨道交通。（3）地下空间层面，例如地下水库。规划地下空间利用的现有经验荷兰的两座城市——阿纳姆和兹沃勒赫尔辛基是另外一个主张对地下空间的利用进行规划的城市。它制订了关于地下空间利用的“地下总体方案”。这个总体方案的目的不仅在于规划当前的地下空间利用，更是为将来的发展预留空间。这个方案包括五大类内容：①城市管网系统；②交通系统及停车库；③维护设施及地下储库；④服务设施和管理机构；⑤未知的矿产资源。规划地下空间利用的现有经验芬兰的赫尔辛基如果没有相应的规章制度，地下空间的不当开发会带来巨大的问题。上海就有一个例子：因为近期建成的建筑地基埋深大于原来预期的16m，地铁线路不得不变得更深。现在，在上海和北京，地下空间利用已有了相应的规范，对于高层建筑下方多大的范围可以用来开发也给出了具体规定。规划地下空间利用的现有经验我国的上海、北京、成都等主要城市规划地下空间利用的现有经验北京地铁9号线郭公庄站在成都，已多方位的开发利用地下空间。顺城街沿街修建人防与商业结合的地下街规划地下空间利用的现有经验天府广场结合地面改造和地铁建设修建了下沉广场、地下三层立交换乘站、地下停车场和地下购物广场等相结合的大型地下综合体，地面为大型广场式公共空间。红星路改道路为下穿隧道，地面为商业步行街。此外，成都还在交通量较大的路口修建了大量的下穿隧道，实现立交。可持续的城市地下空间开发4可持续发展的三根支柱地下空间的贡献简单地说，地下设施可以认为是提供了终极“绿色屋顶”。地下设施对于环境可持续发展的贡献是多方面的。节省自然资源，包括陆地、水、生物多样性等；减少空气污染（主要在交通这块，当然也涉及一些其他的，如地下污水处理）和不必要的视觉和噪音污染；为低耗能、低废弃（“压缩城市”）提高可能；地下结构相对不易受地震等自然灾害影响；不影响地面景观，提高地面环境质量。地下空间是一种资源地下空间本身是一个环境实体、一种自然资源。它可以被人类活动所改变或破坏。从这个方面来说，相比于地表设施，地下设施更应该强调：地下环境很难恢复到修建地下设施之前的状态。因此，地下空间利用必须进行可持续规划。联合国自然资源委员会于1981年5月把地下空间确定为重要的自然资源，对世界各国的开发利用给予支持。地下环境组成地下环境的四个基本元素：空间、材料、水、能量。右图说明了对这种地下资源的可持续应用。地下空间的可持续利用地下空间的有效和可持续利用常常被“先到先使用”（firstcome，firstserved）原则所阻碍。为改善之，请看下边的案例。在芬兰赫尔辛基，一项工程正在进行，那就是在城市教堂的地下空间中建造一个数据存储中心。一方面，随着互联网和云计算的快速发展，数据存储中心需要发展。另一方面，将此中心建在地下，节省了原本需要为冷却计算机而使用的能源，在冬天计算机运行产生的热能反而使附近1000户人家受益。马来西亚的吉隆坡，一种能同时作为暴雨过水的公路隧道已经建成。在暴风雨来临时，为防止城市被淹，该隧道作为一个巨大的过水管道，起到很重要的排水作用。在平时，该隧道又可以作为交通隧道缓解交通。你能想象如果不利用地下空间，都市还能持续发展吗？离开地下空间的城市可持续发展之路是不可想象的地下空间是一种非常有价值的社会财富，就我们目前所理解，其可能的利用形式在快速增加。地下空间注定是贡献于城市可持续发展的，为什么不从今天做起？地下空间利用的形态5地下空间利用的形态地下空间利用是多方面的，但主要可分为以下六大类设施：生活设施城市设施生产设施储藏设施输送设施防灾设施地下空间利用的形态-生活设施瑞士Vals村的地下住宅，像是鲁宾逊的城堡，不仔细看的话你很可能错过它，石砌外墙，椭圆形入口，一条小石径，水泥色内墙，原始自然又不失现代感。英国博尔顿加里.内维尔地下生态住宅该住宅不仅漂亮和极具功能性，而且尽量保证其消耗最少能源。这个富有思想的设计并非来自褐色石材砌筑的掩体，而是充分考虑了其生态特性，并保证了其与周边宁静宽广的农场和山坡的协调统一。该住宅的位置和朝向都经过精心思考，建筑材料都是当地的，传统的建造方法也得到了最大范围的使用。地源热泵提供了所需采暖，太阳能光电板和风力涡轮机提供了可再生能源供给。地下空间利用的形态-生活设施地下空间利用的形态-生活设施英国博尔顿加里.内维尔地下生态住宅地下空间利用的形态-城市设施东京煤气公司利用地下管道向管辖区域供应冷暖用气在「NTT东日本」公司的地下隧道里，光纤等通讯电缆排列井然。地下供给设施与管线井地下空间利用的形态-城市设施世界上最早的地铁是英国伦敦的大都会地铁，建于1863年，其干线长度约6.5km，采用蒸汽机车。目前，这条地铁已延伸至88.5千米，61个车站，是当今世界上最长的一条地下铁道。地下铁道世界第一条地铁地下空间利用的形态-城市设施1969年10月，北京第一条地铁基本建成，总长23.6公里，设计日运量150万人次。地下铁道中国第一条地铁建国门站的《中国航天史》壁画地下空间利用的形态-城市设施海底隧道英吉利海峡隧道又称英法海底隧道或欧洲隧道(Euro-tunnel)，是一条把英国英伦三岛连接往欧洲法国的铁路隧道，于1994年5月6日开通。它由三条长51km的平行隧洞组成，总长度153km。其中，海底段的隧洞长度为3×38km，是目前世界上最长的海底隧道。地下空间利用的形态-城市设施江底隧道武汉长江隧道被誉为“万里长江第一隧”的武汉长江隧道于2008年12月28日试通车。武汉长江隧道位于武汉长江大桥和长江二桥之间。该隧道总建筑长度3630米，分左、右两条隧道，其中东线隧道长3295米，西线隧道长3303.6米，每线各设2车道，宽7米，车道净高4.5米，设计车速50公里/小时。地下空间利用的形态-城市设施互通立交隧道厦门钟鼓山—万石山互通式立交隧道平面布置图工程属厦门机场路一期仙岳路至演武大桥段，位于厦门市思明区，穿越钟鼓山、国家级4A级风景区——万石山植物园，下穿既有钟鼓山隧道，隧道洞口位于居民集中的思明南路巡司顶巷，距离既有铁路的中山隧道出口40m。C匝道出口位于万石山植物园内，通过该匝道连通既有钟鼓山隧道与万石山隧道；A匝道进口位于钟鼓山隧道内A洞内（进口位于厦大和南普陀附近）。地下空间利用的形态-城市设施位于东京都千代田区的国立国会图书馆，是日本最大的图书馆，它拥有约750万册藏书。根据国立国会图书馆法，该图书馆收藏日本国内出版的所有图书，每年有8万至10万册的图书进入这里的书库。日本国立国会图书馆地下书库的最深处为地下8层，深30米地下图书馆日本国立国会图书馆地下空间利用的形态-城市设施常州世贸中心地下停车场立体三层机械车位国家大剧院地下停车场地下停车场地下空间利用的形态-城市设施蒙特利尔地下商城多伦多伊顿购物中心地下商业街地下空间利用的形态-城市设施东方明珠地下商业街地下商业街地下空间利用的形态-城市设施瑞典国家广播电视台的一座音乐演播厅，总建筑面积9000m2，舞台面积275m2，1979年建成。音乐厅建筑的2/3建在地下，观众厅部分有10m高露出地面。地下音乐厅伯尔瓦尔德音乐厅二、地下空间利用的形态-城市设施地下音乐厅地下空间利用的形态-城市设施这是一座全地下的浅埋体育馆，建成于1979年，屋顶不覆土而修建为足球场。建筑面积共13200m2，其中运动大