地下空间资源开发与利用

郭旭 韩博 夏雨波

摘要：随着我国城镇化进程的快速发展，人口大量聚集到城市，给城市带来了诸如“环境污染、资源短缺、交通拥堵”等诸多“大城市病”问题，严重制约城市的健康发展，影响人民的幸福指数。各大城市必须有效解决“大城市病”问题，才能促进城市可持续健康发展。在目前有限的城市地表空间前提下，城市地下空间资源的开发与利用就成为未来城市可持续发展的必然趋势。

关键词：地下空间;轨道交通;综合管廊

0 引言

顾名思义，地下空间资源就是地表以下的空间资源。城市地下空间资源是一个巨大而丰富的空间资源，截至2019年，我国城市建设用地总面积为583.08万公顷，按照40%的可开发系数和50米的开发深度计算，可供合理开发的地下空间资源量就达到11661.60亿立方米。这是一笔非常可观而又丰富的资源，若得到科学合理的开发，那么将对扩大城市空间、实现城市集约化发展具有重要的意义。

1 地下空间资源开发利用方式

进入21世纪以来，为了解决日益突出的“大城市病”问题，我国各大城市出现了地下交通枢纽、地下综合体、地下文娱设施、综合管廊、地下变电站、地下污水处理厂、地下储藏设施等工程，逐渐形成了以轨道交通为主体，其他市政、文娱基础设施并行发展的地下空间开发模式，主要以浅层地下空间开发利用为主。地下空间资源常规的开发利用方式主要在地面以下50米深度范围内，主要包括地下交通设施、地下综合体、地下综合管廊、地下停车场、地下商场以及地下人防工程等工程。

1.1地下轨道交通

地下轨道交通是当前我国大城市开发利用地下空间资源的主要方式。1965年，我国建成了最早的地下轨道交通—北京地铁，目前上海地铁成为世界上现今规模最大、线路最长的地铁系统。截至2020年，北京、上海、广州、深圳、南京、重庆、武汉、成都等大城市都已经建成或正在建设比较完善的轨道交通基本网络，有效缓解了地面拥堵问题。我国轨道交通的快速发展也带动了大型地下交通枢纽的发展。北京西客站地下交通集散枢纽中心集铁路站、地铁、公交、停车场、商业为一体，有效缓解了首都西客站过去拥堵不堪的局面。2015年底完工的深圳福田综合地下交通枢纽是国内首座位于城市中心区的全地下火车站，集高速铁路、城际铁路、地铁交通、公交及出租等多种交通设施于一体的立体式换乘综合交通枢纽。其通过立体化分层布置，实现高铁、地铁快速换乘，总建筑面积为14.7万m2，是目前亚洲最大的地下交通集散枢纽工程。

1.2地下公共服务设施

随着我国地下轨道交通的快速发展，地下公共服务设施在城市地下空间开发利用中也得到了迅速提升。目前，我国建成的超过1万m2的地下综合体达到200个以上，其中，上海虹桥地下商业服务区地下空间开发面积达到260万m2，是目前国内最大的地下商业综合体。北京王府井通过地下街形式将地铁车站、地下商场、地下车库等公共服务设施有效组合，配套步道系統、下沉式花园等空间转化形式构建了王府井立体化地下商业系统。我国城市地下公共服务设施（如地下博物馆、地下医院、地下实验室、地下文娱中心、地下仓库等）也在积极建设之中，如陕西汉阳陵地下博物馆就地开发保护，并充分融合现代化技术，直观呈现出波澜壮阔的地下王国。

1.3地下综合管廊

为了杜绝每年雨季“城市看海”的问题，我国也加速了城市地下管网工程建设、改进的步伐。自2015年起，住建部发布《城市综合管廊工程技术规范》，详细规定了给水、排水、雨水、污水、再生水、电力、通信、燃气、热力等城市工程管线敷设及安装技术要求及标准，为我国综合管廊工程建设提供了技术支持。此后，全国36个大中城市陆续启动地下综合管廊试点工程，为后续城市地下空间资源开发利用提供了重要参照。

1.4地下人防工程

新中国早期的人防工程建设缺乏整体规划与设计，整体布局与城市发展相脱节，并造成了诸多地下空间的浪费问题。进入21世纪后，随着城市地下空间开发的需求日益增加，对于地下空间统筹规划、协调发展的思路逐渐深入人心，并逐渐将城市交通枢纽、重要基础设施与地下停车场、地下商场等立体化设计，并开展专项的抗武器毁伤、战争避难生存概率评估分析，方从真正意义上开始体现出人防工程二元化作用。随着我国城市地下空间综合利用力度增加，将人防功能融入到地下综合体中，逐渐形成了具有人防工程功能的大型多元化地下综合体，可实现人防工程战时的避难、疏散、救援等功能。

2 特殊地下空间资源开发利用方式

除了我们上下班乘坐的地铁、地下商场和停车场等地下空间利用方式外，还有一些特殊性质的地下空间资源（如煤层、枯竭油气层、地下含水层和密封性好的地下洞穴），它在大规模物质储存、能源储备等方面具有得天独厚的优势，正在石油和天然气战略储备以及电网发电峰谷调节等领域发挥着重要作用。

2.1地下储气

在地面越来越拥挤的今天，天然气井每天都在源源不断地生产着天然气，但是我们使用天然气却有高峰和低谷，为了适应用量的变化，我们可以利用特殊地下空间资源来储存天然气。地下储气即是利用煤层、枯竭油气层、地下含水层和密封性好的地下洞穴等特殊地下空间储存天然气，以调节天然气的季节供需不平衡，保证供气高峰的需要，使长距离输气管线和设备均衡运行，以提高管线和设备的利用率，降低输气成本，在发生事故等紧急情况下保障供气。

2.2二氧化碳地质封存

当我们使用煤、石油、天然气等化石能源时，必然会产生大量二氧化碳气体，为了不让这些二氧化碳进入空气，破坏生态环境，保证在2060年达到碳中和的目的，我们可以将多余二氧化碳经由输送管线或车船运输至适当地点后，直接注入到旧油气田、难开采煤层、深层地下水层等特定地质条件及特定深度的地层中。

3 未来地下空间资源开发利用发展构想

总体而言，我国城市地下空间资源开发利用的系统性不强，且目前主要集中在浅表层地下空间开发利用上，并且没有明确的地下空间竖向分层规划思路，地下空间整体利用率低，严重影响未来城市地下空间资源开发利用潜力。

根据谢和平院士等提出的未来生态地下城市的构想，未来城市地下空间是采用分层而建的形式，构建一个能实现能量自平衡的相对独立的生态体系。可分为5个层级：①地下轨道交通与（人防）避难设施（0～50m），主要包括地下交通设施、地下综合体、地下综合管廊、地下停车场、地下商场以及地下人防工程等;②地下宜居城市（50～100 m），主要包括房地产、公园、医院、体育场和游乐场等，其形成独立的深地自循环生态系统;③地下生态圈及战略资源储备（100 ～ 500 m），主要包括地下生态圈、垃圾处理厂和地下储备库等;④地下能源循环系统（500～2000 m m），主要包括能源循环带和地下抽水蓄能等;⑤深地科学实验室及深地能源开采（>2000 m），主要包括深地科学探索、深地实验室和固态资源开发利用等。

4 结语

在未来城市发展中，城市地下空间将有很大的发展，因此，应将地下空间资源当作“第四国土”资源看待，在“地下红线”的范围内，以人为本、融合设计，构建科学、智慧、生态的地下城市管理系统。

参考文献

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