西安市地下空间可持续开发利用评价

洪增林

(陕西省地质调查院，陕西 西安710054； 长安大学 地球科学与资源学院，陕西 西安 710054)

0 引 言

地下空间作为一种新型的国土资源，它不仅可以解决城市空间资源紧缺问题，还可以有效解决交通堵塞和环境恶化等问题。据研究和统计，上海、北京和广州等一线城市人均GDP在800～1 000美元时进入地下空间综合开发利用阶段，人均GDP超过5 000美元时，地下空间利用进入高速发展期。2017年，西安市人均GDP达12 567美元，说明西安市已经完全具备快速推进城市地下空间开发利用的经济基础，地下空间利用已成为新时期西安市城市建设的重要组成部分。[1]34-36

地下空间资源相对有限、具有一定的不可恢复性，且开发难度较高、成本较大，因此地下空间开发利用的可持续性至关重要。[2]16-23地下空间可持续开发利用评价作为一种管理手段，其目的在于评估地下空间资源状况，引导地下空间开发利用方向，考察开发利用过程中的得失，反馈资源利用信息，改进地下空间开发利用方式，提升地下空间的可持续开发利用水平。

1 西安市地下空间开发利用现状

西安市地下空间的开发利用始于20世纪70年代初，最初的利用形式是人民防空工程。[3]21-23经过近50年的发展，西安市地下空间开发利用类型不断丰富、利用形式日趋多元化。总体来看，西安市地下空间设施分为点状地下空间设施和线状地下空间设施两大类型。其中，点状地下空间设施主要包括：第一，地下商业及文化娱乐设施，如地下商场、地下娱乐城、各类地下综合体等；第二，地下生产、储存设施，如地下生产车间、地下仓库等；第三，地下车库；第四，高层建筑修建过程中需要配合结构而修建的功能空间或设备用房；第五，地下人防设施。线状地下空间主要包括：第一，地下交通设施，如地铁、过街通道；第二，地下市政设施，如给水、排水、供暖、供气、综合管廊等；第三，兼有商业、文化或娱乐设施的地下人行道。

近年来，虽然西安市地下空间开发利用发展较快，但西安市地下空间开发利用过程中还存在以下问题：

(1)整体发展战略和相关规划亟待建立。城市地下空间的开发利用除了要考虑资源本身的适宜性、项目的经济可行性，还要考虑地上地下建筑的协调性。目前，西安市地下空间规划多为短期规划，中长期战略规划相对缺失，重点建设发展区域的详细规划及建设控制有待进一步明晰。

(2)地下空间利用法律法规亟待完善。目前，我国尚未形成健全的地下空间利用法规体系，仅有国家层面专门针对地下空间开发利用制定的《城市地下空间开发利用管理规定》，因其制定主体为建设部，效力等级为部门规章，所以法律约束力较低。虽然陕西省颁布了《陕西省城市地下管线管理条例》，西安市制定了《西安市地下空间开发利用管理办法》、《西安市城市地下综合管廊管理办法》，但由于其法律效力较低，西安市地下空间开发利用的法制保障仍需进一步加强。

(3)地下空间管理体制有待优化。城市地下空间的管理涉及发展改革、国土、规划、建设、市政、房管、人防、文物保护、绿化、环保等多个市级部门。当前，关于地下空间开发利用，西安市各部门之间职能交叉且缺乏综合协调机构，不同类型的地下空间开发利用项目往往由不同的行业主管部门牵头实施，在开发利用过程中难以做到信息互通，互相协调。

(4)地下空间设施布局的系统性有待增强。目前，西安市地下空间开发利用处于起步阶段，除地铁沿线的地下空间设施外，其他地下空间设施主要呈点状布局，大多数设施相对孤立，尚未形成完整的地下空间网络格局，地下空间建筑的集聚效应尚未形成。

(5)中深层地下空间开发利用相对欠缺。西安市地下空间的开发利用主要以浅层为主，多数地下建筑为一至两层，商业繁华区地下建筑主要用来发展商业或解决停车问题，其他区域地下建筑多为地上辅助建筑，其功能为停车、仓储或安置设备。整体而言，西安市中深层地下空间开发利用相对不足，立体利用体系尚未建立，且现有浅层空间的开发利用在一定程度上增加了对更深层地下空间的利用难度。

2 西安市地下空间可持续开发利用的基本思路

地下空间可持续发展是以资源开发利用适宜性为前提，经济技术和管理决策能力为保障，与城市发展目标相协调，使地下空间资源开发利用的综合效益达到最大化的发展模式。结合当前西安市地下空间开发利用中存在的问题和地下空间可持续发展的时代内涵，笔者认为，西安市地下空间可持续开发利用的基本思路如下：

(1)强化地下空间资源开发利用的适宜性评价，确保资源持续利用。由于地下空间资源位置的特殊性，地下空间资源的开发利用除了受自身地形地貌、环境地质、水文地质等自然特性影响外，还受地面建筑物(构筑物)和已开发地下建筑设施的影响。因此，在开发利用地下空间资源时应全面考量其适宜性，既要因地制宜，又要协调好地上与地下的关系，实现资源的持续利用。

(2)推进地下空间资源的科学利用，实现综合开发效益最大化。由于地下工程比地面工程技术要求更高、开发难度更大、经济投入更多、建设周期更长、维护难度更高，因此，地下空间资源的开发利用必须慎重，只有科学设置地下空间的功能类型及开发强度，才能实现地下空间资源的有效利用，使其综合开发效益达到最大化。

(3)完善地下空间管理决策体制，确保地下空间利用的可持续发展。地下空间资源开发利用的不可逆性大大高于地面，所以，地下工程质量的优劣和地下空间项目决策、管理及开发利用过程的规范尤为重要。技术水平和投入水平的高低决定了地下工程质量的优劣，完善的管理体制和法律法规体系是地下空间项目科学决策、有效管理和可持续开发利用的基本保障。

3 西安市地下空间可持续开发利用评价指标体系构建

3.1 西安市地下空间可持续开发利用指标体系构建的原则

(1)科学性。指标体系的合理程度直接关系到评价结果的质量。因此，在选取指标时，应尽可能在理论上有科学依据，以保证指标体系的逻辑性和合理性。

(2)目标导向性。指标的设置应具有目标导向性，必须从西安市地下空间开发利用现存问题、可持续开发利用影响因素、内涵和目标等方面综合考虑，构建指标体系。

(3)定性指标与定量指标相结合。地下空间可持续开发利用涉及面较多，部分指标可以用数量指标反映,部分指标难以通过数量指标反映。因此,应建立定性指标与定量指标相结合的评价指标体系。

(4)可操作性。城市地下空间可持续发展涉及经济、社会、环境、政策等多个方面，其内容广泛，因而，评价指标应力求简单、明了，避免交叉与重复,以降低信息的冗余度。

(5)层次性。因为城市地下空间开发利用是多因素综合影响的结果,评价指标应具有层次性,能从不同层面反映城市地下空间开发利用的实际状况。

3.2 西安市地下空间可持续开发利用评价指标体系的构建

下面本文从资源状况、开发综合效益和智力支持状况共3个方面提出西安市地下空间可持续开发利用评价的指标体系，见表1。

表1 西安市地下空间可持续开发利用评价指标体系

(1)资源状况。资源状况反映地下空间资源开发利用的基本状况，包括资源开发适宜性和资源利用状况。

资源开发适宜性是对地下空间资源自身条件的评判，具体包括：一是地形地貌。地形地貌指地势高低起伏的变化，即地表的形态；二是工程地质。地下空间主要是岩土体，各区域岩土体的组成和性质不相同，对地下空间的开发利用影响也不同；三是水文地质。城市水文地质条件对地下空间资源利用的影响体现在含水层实际厚度、埋深、涌水量大小、富水性与腐蚀性等方面；四是环境地质。有资料调查显示，西安市区地质构造比较复杂,地裂缝、地面沉降活动强烈，仅地铁1号线就通过4条地裂缝。一方面地裂缝和地面沉降区域对地下工程开发技术要求高，开发难度大，另一方面地裂缝和地面沉降一旦活动，不仅会严重破坏地下设施，还会危害人们的生活、生产建设，造成巨大的经济损失。环境地质较差的区域不利于地下空间的可持续开发利用。

资源利用状况是对地下空间开发利用现状的评判，具体包括：一是地下空间容积率。地下空间容积率只有在最合理值时才能达到可持续发展；二是浅层资源利用率：指开发范围在地下10m以内的资源利用率；三是次浅层资源利用率。指开发范围在地下10～30 m的资源利用率；四是地下空间设施分布均匀度。西安市地下空间设施除了部分集中分布在城市中心商业繁华区外，其他设施在整个市区内分散分布。地下空间设施分布不均，各设施之间相互独立，缺少联通，不仅会造成地下空间资源的浪费，还会阻碍以后地下空间的大规模开发利用；五是地上地下空间联系强度。地面开发利用情况对地下空间的开发利用有很大影响，在对地下空间进行开发利用时应考虑地上地下空间的联系。

(2)开发综合效益。开发综合效益反映地下空间开发利用所带来的社会、经济和环境等方面的效益，[4]127-132开发综合效益最大化是地下空间可持续开发利用的目标，它包括社会效益、经济效益和环境效益。

社会效益是对地下空间开发利用活动社会效果的衡量，具体包括：一是缓解交通压力。地铁、地下商业街和地下人行道等的建设，可以达到分流效果，缓解地面交通压力；二是扩大城市空间容量。地下空间是城市空间资源的重要组成部分，学术界认为，地下空间开发深度在50m以内，适合人类活动，且成本较低，目前西安市地下空间开发以浅层(10m以内)为主，还有很大的挖潜空间；三是促进就业。利用地下空间建立的地下商业、服务业场馆，可以吸收大量从业人员，缓解城市就业压力，促进区域经济繁荣，带动产业发展；四是城市防灾。地下空间置身于岩石、土壤之中，其结构的形变受到围岩抗力的作用，因而具有良好的抗震、抗风性能，而且通过采取一定的工程防护措施，其对现代战争中各种武器的袭击也有很高的防护性能；五是文物及地质遗迹保护。西安市地下文物古迹和地质遗迹众多，进行地下空间开发利用，可以就地保存和展出相关文物和遗迹，使其更具完整性和展示性。

经济效益是对地下空间开发利用活动经济价值的衡量，具体包括：一是土地价值。城市聚集度越高，地下空间开发的价值就越高，有研究表明，当与城市中心区接近到一定程度，地下空间的开发成本将小于地上空间的开发成本。[5]5-8,[6]107-110,[7]121-126；二是能源消耗。地下空间具有保温、恒湿、隔热、噪音干扰小等诸多优点，可大量节约采暖、制冷耗能，显著节约能源；三是运行费用。地下设施和外界环境相对隔离，其运行受外界影响小，因此运行费用较低。

环境效益是对地下空间开发利用活动造成的环境变化结果的衡量。具体包括：一是减少空气污染。地下轨道交通可有效减少地面交通负荷，进而减少汽车尾气排放对环境的污染；二是增加城市绿地。城市土地资源的紧缺导致公共绿地被商业开发项目严重挤压，地下空间的开发利用，可以有效拓展城市建设空间，缓解公共绿地相对不足的局面；三是减少噪声污染。由于地下空间具有封闭性，可以将变电站、热交换站、垃圾压缩站等具有较大噪声的公用设施迁移至地下，减少城市噪声污染。

(3)智力支持状况。智力支持状况是地下空间可持续开发利用的保障，包括技术经济支持度、政府管理能力、法律保障度和公众参与度。

技术经济支持度反映现有的技术条件和经济水平对地下空间开发利用的支撑能力，具体包括：一是施工技术。合理利用施工技术可以在节省开发成本的同时提高地下工程的质量，促进地下设施的可持续利用；二是开发单价。开发单价反映地下空间工程的经济投入。在一定技术条件下，开发单价过高，会增加财政负担，阻碍地下空间的发展。但开发单价过低，则会影响地下空间设施的质量，同样不利于地下空间的可持续开发利用。

政府管理能力反映政府管理在地下空间开发利用过程中的有效程度，具体包括：一是部门设置的合理性。地下空间的建设和维护由不同的主体负责，合理的部门设置和明确分工不仅可以统筹协调整个地下空间的管理工作，还能通过准确追责来提高工作质量；二是项目决策的科学性。项目决策的科学性取决于项目决策机制的合理性、完善性和有效性，可从项目决策程序和决策方法两方面考虑；三是地下空间开发与城市发展目标的相容性。只有将地下空间的开发利用目标与城市整体发展目标相协调，才能达到地下空间的可持续开发利用。

法律保障度反映地下空间开发建设过程中的立法和执法保障水平，包括法规的完善性、开发过程监管的规范性、执法的严厉性、违法的严惩度。完善的法规制度可以减少地下空间开发利用过程中的违法违规行为，促进地下空间合理、有序开发利用。

公众参与度反映地下空间开发利用过程中公众的参与程度，包括意见征询度和过程公开性。提高地下空间利用项目的公开度和透明度，可以提升公众参与度和支持率，有利于项目顺利推进。

4 西安市地下空间可持续开发利用评价方法

模糊综合评价能够用精确的数学语言描述模糊现象，从而能准确地反映评价对象的客观本质。本文选用模糊评价法对西安市地下空间可持续开发利用水平进行评价。

模糊综合评价法的具体步骤如下：

(1)确定权重矩阵。

(2)建立评价集。下面采用5个评判等级描述指标表征状态，分别是：“可持续性很好”“可持续性较好”“可持续性一般”“可持续性较差”“可持续性很差”。结合西安市地下空间可持续开发利用状况及专家们确定指标层各指标的具体分值，评价值采用百分制：评价集为V={可持续性很好，可持续性较好，可持续性一般，可持续性较差，可持续性很差}={100，80,60,40,20}。

(3)构建模糊评价矩阵。本研究采用Delphi法构建单因素评判模型。首先，设计专家打分调查表，然后对每个评价指标根据专家意见进行认定，并汇总得到各指标对应于等级的频数，经过归一化处理，得到各指标对应于上一级准则的隶属度，从而得到模糊评价矩阵。

(4)计算评价值。将同一因素的模糊评价矩阵与权重矩阵相乘，再将其结果与评价集的量化向量相乘，得出此因素集的评价结果。

(5)类似于步骤(4)，从最后一层的评价结果开始计算，将同一因素集的评价结果与权重矩阵相乘，得出西安市地下空间可持续开发利用评价结果。

模糊评价法中权重的确定至关重要。关于权重的确定，若由专家根据个人经验直接对各指标进行定量赋权则不够严谨，但让专家对各指标进行定性分析来判断其重要性程度还是可行的。因此，本文选用了AHP法和二项系数法作为指标权重的确定方法。[8]23-26

5 西安市地下空间可持续开发利用评价

5.1 数据收集

根据确定的指标评价标准，邀请10位专家对指标体系中各指标的重要程度和指标评价值进行打分。指标层指标评价数值见表2。

5.2 权重确定

首先，根据10位专家对各指标重要程度的打分情况，利用AHP法计算各指标权重。其次，根据各专家对各指标重要程度的打分情况将各因素层指标进行优先次序排序，然后采用二项系数法计算各指标权重。通过计算AHP法确定的权重和二项系数法确定的权重的算术平均值得到综合权重。

表2 指标层指标评价数值

在利用AHP法计算权重时，判断矩阵特征值、特征向量的计算以及计算结果的一致性检验是关键。本文利用专业AHP法权重计算迈实软件，输入专家打分结果，完成权重的计算和一致性检验，这种数据处理方法效率高、结果准确。

5.3 综合评价值确定

5.3.1 统计各个指标对应的等级的频数

下面利用表2统计资源开发适宜性子准则层(A11)各指标对应的等级频数，结果见表3。

表3 资源开发适宜性子准则层(A11)各指标对应等级频数

5.3.2 构建模糊评价矩阵

对各指标对应的等级频数进行归一化处理，以确定各指标对应于上一级准则的隶属度，进而得到隶属度子集表。见表4。

表4 资源开发适宜性子准则层(A11)隶属度子集

设A11表示资源开发适宜性子准则层(A11)的模糊评价矩阵，则由表4可得：

同上，构建其他各因素层模糊判断矩阵。

5.3.3 计算评价值

(1)计算子准则层各指标评价值。以资源开发适宜性子准则层(A11)为例计算评价值，具体步骤如下：

第1步：根据表1(西安市地下空间可持续开发利用评价指标体系)构造资源开发适宜性子准则层(A11)权重矩阵，用W11表示：

第2步：计算评判向量

设B11为资源开发适宜性子准则层的评判向量，根据普通矩阵乘法原则，则：

设V为评价集的量化向量，则：

V=[100 80 60 40 20]T

设S11表示资源开发适宜性的评价值，根据普通矩阵乘法原则，则：

同理，计算出其他子准则层指标的评价值，设S12表示资源利用状况评价值，S21表示社会效益评价值，S22表示经济效益评价值，S23表示环境效益评价值，S31表示技术支持度评价值，S32表示政府管理能力评价值，S33表示法律保障度评价值，S34表示公众参与度评价值，计算结果如下：

(2)计算准则层各指标评价值。

第一步：根据表1(西安市地下空间可持续开发利用评价指标体系)构造资源状况准则层权重矩阵，用W1表示：

W1=[0.388 9 0.611 1]

第二步：用S1表示资源状况评价值，根据资源状况下子准则层的评价值可计算资源状况评价值为：

63.820 5

同理，计算出其他准则层指标的评价值，用S2表示开发综合效益评价值，S3表示智力支持状况评价值，结果如下：

70.624 8

S3=[0.142 30.417 30.362 60.077 8]

(3)计算目标评级值。设S为西安市地下空间可持续开发利用评价值，其计算过程与计算准则层各指标评价值的计算过程相同，可得：

63.801 0

5.4 评价结果分析

西安市地下空间可持续开发利用评价值为63.801 0，处于可持续性一般的等级。具体来看，西安市地下空间开发利用综合效益评价值为70.624 8，可持续性较好；西安市地下空间开发利用智力支持评价值为49.817 6，可持续性较差；西安市地下空间开发利用资源状况评价值为63.820 5，可持续性一般。

各单因素层面的具体评价结果如下：

在开发综合效益方面，社会效益评价值为74.447 2，可持续性较好；经济效益评价值为70.596 6，可持续性较好；环境效益评价值为68.328 4，可持续性一般。

在智力支持方面，技术支持度和政府管理能力的评价值分别为52.833 4和55.166 2，均为可持续性一般；法律保障度和公众参与度的评价值分别为44.060 4和42.444 8，均为可持续性较差。

在资源状况方面，资源开发适宜性的评价值为80.138 2，可持续性较好；资源利用状况的评价值为53.436 0，可持续性一般。

6 结 论

(1)西安市地下空间的开发利用基本可持续，尚具有一定潜力可挖。

(2)智力支持是西安市目前地下空间可持续开发利用的薄弱环节，应进一步加强法律法规建设、优化管理机制、提高公众参与度保障西安市地下空间的合理开发利用。

(3)西安市地下空间的开发利用为西安市创造了良好的经济效益和社会效益，特别是在扩大产业容量、缓解交通压力等方面发挥了积极作用。

(4)西安市地下空间开发利用所带来的环境效益尚不明显，今后应进一步加强公益性地下空间开发利用项目的实施，着力形成商业开发与公益服务相互依托的地下空间开发利用格局。

(5)西安市地下空间资源利用状况相对粗放，尚有较大的发展空间，应尽快启动城市规划区地质探测和地下空间设施普查工作，为西安市地下空间可持续开发利用提供科学依据。