城市地下空間內部災害特點與成因分析

摘要 隨著城市化進程的不斷加快，地下空間的利用與開發得到了迅猛的發展。然而，地下空間的不斷發展也帶來一個新的問題——地下空間災害頻發，尤其是內部災害事故。文章通過對國內外近25年來城市地下空間發生的內部災害事故進行調查和統計，得出了事故發生的概率分布與災害特點，進而對地下空間內部災害類型進行分類總結與成因分析。

關鍵詞 城市 地下空間 災害 成因分析

中圖分類號：X43 文獻標識碼：A

以北京市為例，北京市地下空間每年平均增加的建筑面積大約300萬m2，占建筑總面積的10%左右，目前北京已建成的地下空間面積達到3000 萬m2，到2020 年，這一數據有望達到9000 萬m2，平均每人擁有地下建筑面積預計達到5 m2；①從日本等發達國家發展地下空間的經驗可知，地下空間對大多數災害的防御能力明顯高于地面建筑；此外，如果地下空間的內部發生某種災害時，所造成的危害通常超過地面建筑的同類事件，其抵御能力有所降低，特別是火災事故。因此，掌握地下空間內部災害的發生特點與成因，為制定相應的災害防治措施，具有重要的社會意義和現實意義。

1 災害類型統計及分析

通過對近25年來國內外城市地下空間主要災害進行了調查和統計，得出了地下空間災害的發生特點。首先，對地下空間災害進行分類，分為：火災、水災、爆炸、交通事故、空氣惡化、公共設施事故、犯罪、結構破壞、施工事故及其它，將統計結果進行分析，可得出不同類型災害發生概率的分布，其中：火災占31%，風、水災占17%，爆炸占12%，交通事故占11%，空氣惡化占8%，公共設施事故占7%，犯罪占6%，結構破壞、施工事故各占3%，其他占2%。

通過調查研究可以得出：（1）隨著地下空間開發利用的多樣化，災害也趨于多樣化，但是災害的分布總體趨勢和日本調查的1970-1990年各災害所占比例比較一致，在人員相對密集的地鐵車站、地下步行街等地下公共服務設施中發生次數約占40%；表明這些地下空間中發生內部災害概率較大，應該引起足夠重視；（2）在所有調查的災害中火災依然占總災害數的約1/3，另外，每年地下空間火災發生次數約為地面建筑的3～4 倍，火災中傷亡人數約為地面建筑的5～6倍，造成的直接經濟損失約為地面建筑的1～3倍。②因此，地下空間的防火比地面建筑更加重要。

為了更加直觀地分析災害事故隨時間的變化特點，以每5年為一個節點，對各種災害事故發生頻率進行統計，統計結果表明：災害次數呈遞增趨勢，并且近10年由于對地下空間開發力度的加大，災害發生頻率更加明顯，其中水災、公用設施事故和交通事故最為突出，2006-2012年間災害發生次數分別是2001-2005年間的2.3倍，是1996-2000年間的5.3倍，是1990-2005年間的近似總和。因此，在今后的地下空間防災減災中應給予足夠重視，另外像水災、地震、施工事故等其他類型的災害事故也隨著地下空間的發展而逐漸顯現出來。

2 地下空間環境與災害特點

地下空間內部災害的發生大多數是人為因素引起的，并且有著較強的突發性，其后果的嚴重程度與其地下空間環境有著直接的關系，因此，應該充分了解地下空間的環境特點，從而掌握其內部災害發生的特點。地下空間內部災害防治同地面建筑相比，更加復雜、更加困難。

首先，地下空間環境的最大特點就是封閉性，③在地下空間內人們更容易失去方向感，當對其內部情況不太清楚的情況下，通常會發生迷路，一旦災害發生，行動上的混亂程度和心理上的驚恐程度都比地面建筑嚴重。內部空間越是復雜，這種危險性越大。另外，地下空間僅有少量出入口連接外部空間，進排風只有通過少量風口，在機械通風發生故障的情況下無法依靠自然通風彌補，發生火災事故的情況下，密閉的地下環境使得物質不能充分燃燒，造成可燃物的發煙量很大，對煙的控制和排除都比較困難，火災造成地下空間內人員的最初傷亡，大部分是由于缺氧窒息，中毒昏倒死亡。

其次，地下空間環境的另一個特點是低于城市地面高程，人從地面進入地下空間的行走方向與地面多層建筑中正好相反，從而使得從地下空間到地面開敞空間的疏散和避難都要需要一個垂直上行的過程，比下行要消耗體力，因此，災害時會嚴重影響內部人員的疏散速度。同時，由于疏散路線為自下而上，剛好與內部的熱氣流和煙自然流動的方向一致，通常會給人員的疏散造成很大困難。此外，上述特點很容易使地面上的積水灌入到地下空間，特別是在夏季洪水期，容易造成水害事故，并且難以依靠重力自流排水。再有，地下建筑中的鋼筋混凝土及周圍的土體或巖石對電磁波有一定的屏蔽作用，妨礙使用無線通信，一旦發生火災時，有線通訊系統和無線通訊用的天線在災害初期即遭破壞，將嚴重影響到防災中心的指揮工作。

3 內部災害成因分析

根據本次對近25年來國內外地下空間災害事故的調查， 地下空間內部災害發生與擴大的主要原因， 按照不同類型災害分別是：

（1）火災的原因有：地下的各種用電設施和內敷點燃及用電設備陳舊引起；執勤室或地下居室起火；通信電纜起火；報警遲緩，延誤了滅火的最佳時機；火源附近缺少足夠的水源；噴淋設備不能有效啟動；信息不能有效傳遞，無法引導避難人流的逃生；備用電源故障；風道和煙道的滅火設備失靈；排煙系統運轉失靈，不能形成用來避難的安全區域；防火卷簾門不能有效開啟，或防火卷簾門較早的落下，阻礙疏散人流的逃生，并發生混亂；木質易燃物較多等多種因素。④

（2）爆炸事故的原因有：易燃氣體的泄露；初期爆炸后易燃氣體迅速擴散但并未被感知；易燃氣體沿著通風道向上擴散；二次爆炸的發生，對消防人員的安全構成巨大威脅等。

（3）水淹的原因有：地面水浸入地下空間；地下空間內部供水干管破裂等。

除了上述三種災害類型，還有其他多種災害，但通常可歸納為設備問題、管理問題和設計問題等三個方面， 其中由于管理不當而引發的災害，包括因平時維護較少而使一些設備遇災后無法正常運轉，是導致災害發生或使災害損失進一步擴大的一個主要原因。

4 結語

隨著城市化社會的發展，人口規模擴大和有限土地資源之間矛盾越發突出，開發城市地下空間成為了解決這一矛盾的有效途徑。⑤但地下空間的開發與利用，也伴隨著一些災害事故的頻發。通過對近25年來地下空間內部災害事故調查，在對災害類型進行分類基礎上得出了事故發生的概率分布，探討了地下空間災害特點與成因分析，為城市地下空間合理開發提供了一定的參考價值。

“北京市大學生科學研究與創業行動計劃項目”資助

注釋

① 張巍，曲巍巍，城市地下空間開發潛力探究[J].建筑經濟，2010（6）：116-118.

② 上海市民防辦公室.上海市地下空間管理聯席辦公室編.城市地下空間災害事故案例選編[M]，同濟大學出版社，2009.

③ 童林旭， 地下空間內部災害特點與綜合防災系統[J].地下空間，1997（1）：43-46.

④ 蔣祝君.關于地下建筑設計防火問題的幾點看法[J].民營科技，2010.10.

⑤ 童林旭.地下空間與城市現代化發展[M].建筑工業出版社，2005.