特大城市“向下走”怎么面對地下可利用空間？

文/ 趙凡

特大城市“向下走”怎么面對地下可利用空間？

文/ 趙凡

城市化使得城市土地資源日益緊張，有效開發和利用地下空間成為大勢所趨。在去年5月份召開的全國科技創新大會上，習近平總書記明確提出，向地球深部進軍是我們迫切需要解決的戰略科技問題。而國土資源部提出的科技創新“三深一土”戰略，則讓“向地球深部戰略”實施進入快車道。其實近年來，上海、成都、武漢等城市已經開始立體空間發展的探索和實踐，取得了不少實績。但大部分城市在地下空間利用的規劃、法規、管理、技術等方面都還處在起步階段，如何解決地下空間的安全利用問題迫在眉睫。

自以為熟悉成都，可我還是在它最中心位置的天府廣場上迷失。令人堵心的堵車和比肩接踵的人流像是不見了。

這是2016年11月27日的上午，成都少有的太陽出來，眼前所見，是寬闊的廣場，上面噴泉、綠地、雕塑、玩鬧孩子，還有曬太陽的老人。

成都市規劃院的領導帶著我們來到步梯口，一邊往下走，一邊介紹：天府廣場地下工程的總體布局是四層：地面廣場，用于休閑和人車集散；地下一層，是商業、文化、交通功能；地下二層，是車庫和地鐵站廳，地下三層，是1號線站臺，地下四層，是2號線站臺。

原來，地面上的廣場，在地下卻成為另一個立體的繁華世界。會生活的成都人依然會生活，但是換了一種方式。

這種改變，是從什么時候開始的？終將向何方？

朝向未來的國家戰略，迫切性、必要性幾乎被大舉進軍的城市化“逼”出來，一開始就顯示出不可阻擋的趨勢性。從政府角度看，“三深一土”是中國科技創新的新高地。中國城市未來的發展、中國地勘產業的未來轉型都能在地下空間利用中找到突破口。

當在很多人都在糾結如何利用地面空間的時候，地下空間的利用，其實早就開始，只不過沒有上升到整體的、長遠的理念上認識。

中國在西漢時期就出現了5到7米深的水井;

1835年，四川自貢誕生了1001.42米的人工鉆鑿鹽井;

我國目前最深的油井在新疆塔里木盆地，深達8408米;

我國第一口用于科學研究目的的5000米深鉆在江蘇省東海縣誕生;

1969年10月1日，北京第一條地鐵線路建成通車;

20世紀初，中國地質調查局開始把城市地質調查研究作為重要的工作內容

……

無論是單孔挖鑿，還是成面積的挖掘建設，亦或是摸清家底的探索研究，我們早就因為各種各樣的原因打起了地下空間的主意。但是，當21世紀第一個15年過去之后，很多有識之士深刻地意識到，這件事，我們再不做，就晚了。

在國外高校執教多年的中國地質科學院教授級高工戴春森知道不少國際做法。比如美國的“地球透明計劃”、芬蘭的“赫爾辛基地下空間總體規劃”、馬來西亞的“排洪與地下公路一體化”。

這些成規模、成系統的地下空間利用規劃，在一些國家已經完成。地下空間利用的實踐也在一些國家做得有聲有色，比如新加坡利用100米以下的地下空間，主要是做物流；加拿大蒙特利的城市空間建設，30%已經轉到地下；東京在地下修建了巨型的排水系統。有數據表明，國際城市地下空間利用率為30%。而我國城市平均地下空間的利用率只是17%。

地下空間利用的差距是因為整體深測水平有差距。按照地球深部探測首席專家組組長董樹文的觀點，我國深部探測領域相對國際先進水平之間有一個30年左右的代溝，我們在探測技術、探測和利用深度、探測分辨率和探測程度上都存在明顯差距。就在人家開始第二輪深地探測時，我們的第一輪才剛剛開始。

其實，對地下空間利用的必要性，地球人的認識都一樣，因為橫亙在所有人眼前的問題都一樣——而中國，壓力則更大。

人口增長、交通擁堵、日益加劇的污染、越來越頻繁的自然災害、越來越嚴重的地表資源的枯竭……種種問題表明，要做到可持續發展，必須要把深地探測研究上升到國家戰略的高度認識。

地下空間安全利用的國家專項研究勢在必行。

在去年5月召開的全國科技創新大會上，習近平總書記明確提出，向地球深部進軍是我們迫切需要解決的戰略科技問題。國家領導人對地下空間和能源資源的開發利用高度重視，而新近叫響的國土資源科技創新“三深一土”戰略，恰好契合了國家“十三五”規劃綱要中提出的“深空、深海、深地、深藍”發展目標。

“向地球深部戰略”實施進入快車道。在此背景下，國土資源部與教育部、中科院、中國地震局共商建立了深地探測研究協調機制，成立了由國土資源部部長姜大明任組長的深部研究領導小組，責成由8位院士專家組成的首席專家組領銜編制地球深部探測國家重大科技項目方案，由多位院士專家組成的專家顧問委員會咨詢把關，共同推進深地探測研究重大科技項目立項。

立項建議書目前已經完成，計劃年底前完成論證工作，這是深地探測的進度表。在科學家的立項書里，深地探測項目分四個層次：第一層，近地表探測(0到0.5公里)；第二層，萬米資源探測(0.5到10公里)；第三層，透視地殼探測(10到30公里)；第四層，深地科學探測(大于30公里)。要完成八大任務：地下空間探測與安全利用；深部含水層結構探測；深部資源能源探測與開采；深部油氣探測與開采；地熱資源探測與地熱利用；深部地下觀測與地殼活動性監測；深部探測前沿技術與裝備；深部探測與深部過程。

地下空間安全利用的課題排在八大任務的第一，不僅因為它對于中國未來發展至關重要，還因為大家對它最摸不清底。

中國地下空間起步晚發展快，存在資源浪費、生態環境破壞等諸多問題，亟須科學的理論、先進的技術和嚴謹的規則進行破解，迫切需要通過國家重大科技專項“創理論、攻技術、建規則”。中國地質科學院黨委書記、副院長王小烈說，地下空間安全利用和立項研究對于國家發展有三個重大意義：第一是緩解城市土地供應的壓力，保障城市可持續發展；第二是防范自然災害影響；第三是引導產業轉型，培育新興產業，增加社會經濟的效益和生態環境的效益。因此，“向地下要空間、要安全、要效益，是我國社會經濟和城市發展的必然選擇”。

全球變暖，環境惡化，地面城市問題突出，人類已經開始探索太空定居。那么，我們有沒有可能往下看？深部空間資源豐富，人類能否實現在地球深部生存和定居？

調研，就是立項論證工作的重要部分。

11月25-28日，地球深部深探研究領導小組及首席專家組成員赴上海、武漢、成都三個大都市調研。來自國土資源部、教育部、中科院、中國地震局等不同部門的有關院士、專家每到一處，即馬不停蹄地召開座談會并考察現場，了解各個城市地下空間安全利用的需求點、梳理未來在地下空間安全利用中需要攻克的科技難題、溝通各地方因地制宜的特色發展途徑。

關于地下空間的種種設計，不能再只當成文學看。科學家的暢想把一個完全不一樣的世界展現出來，你還當這是異想天開嗎？不，它也許就是我們看得見的未來。

“全球變暖，環境惡化，地面城市問題突出，人類已經開始探索太空定居。那么，我們有沒有可能往下看？深部空間資源豐富，人類能否實現在地球深部生存和定居？”

四川大學的謝和平院士從這個發問開始了自己的闡述。他說，與我們已經熟悉的地面空間相比較，深地空間環境清潔、隔音隔震、天然抗自然災害，低成本無輻射而且恒溫恒濕。因此，深地空間可能成為優于太空移民定居，應對未來地球災害的人類移居方式。

移居地下生活，需要建立全鏈條的生態圈。謝和平構想的奇特之處正在于此。在他的構想中，地下空間要打造出三層——地下宜居城市、地下生態圈和科學探索基地。在這張構想圖中，有生活和文化區域，比如可將圖書館、博物館、會展中心、體育館、音樂廳、養老院等地上文化、娛樂設施轉入地下；有交通與通信，比如可以在深部縱向和橫向設計覆蓋整個地下空間網絡；有生態景觀，比如可以進行包括植物、動物和微生物的地下生態系統構造，以及地下瀑布等景觀系統建設。

科學的構想不是科幻小說，它的內核，還是科學研究與推理。對于謝和平帶來的這場頭腦風暴，大家觀點并不相同，但都認為，地下空間的安全利用可以通過科技攻關實現，這已經并可能為越來越多的實踐案例所證實。

地球深部工程要做什么?

地質學告訴我們，地球從地表到地心，分地殼、地幔和地核三個同心球層。現在所謂的地下空間利用，主要還在地殼層。在開發的過程中，要對付的，主要是覆土層和基巖層。而這兩個層面的施工，需要多種技術的支持。

技術是為目標服務的。董樹文提出，首先，地下空間是資源，需要向評價其他地下礦產資源一樣進行規范地調查、勘查和評價；其次，所謂地下空間并“不空”，而是充滿水土、巖石物質、具有溫壓梯度、應力變化等多重場元的平衡系統，一旦開發利用必然產生原始平衡的擾動和破壞，需要精細的探測和實時的監測技術；再次，地下深部空間具有極端物理、化學、生物和地質環境，可以開展地表溫壓條件下不可實現的實驗，如增重環境與上天的失重環境恰恰相反，極具探索性。所以，地下空間探測與安全利用，包括了城市地下空間、地下含水層和特殊空間三個部分。

地質勘查、工程地質和地鐵建設的多年實踐，已經開發和運用了不少地下工程技術。但是要想達到董樹文所說的三部分的要求，還遠遠不夠。

戴春森根據國際事例研究提出，深部工程的展開，應該走這樣的流程：第一是要做探測評價。要搞清地球原始平衡狀態、建立多場的3D靜態模型，畫出基本線。第二是做規劃。規劃設計要考慮多種影響因素，比如工程疊加后對地質環境的影響、地質環境變化對工程的影響，這些變化隨時間的演變過程、對這些演變最終造成災害的可行性的動態模擬及災變預測和規劃、設計中的規避。第三就是建設使用階段。這一階段要進行對變化參數的監測，監測結果要用于校正和更新動態模型，要工程干預消除或延緩災變演變過程。

將地面建設放到地下，必須杜絕急功近利。

作為地球深部探測首席專家，中國地質大學(北京)教授王成善院士說，在調研中，他產生了兩個基本想法。第一個想法是要保證規劃第一、安全第一和環境第一。城市地下空間的利用具有不可逆性。地面上建一個建筑，覺得不合適可以炸掉，地下就不行了;地下空間的發展是高成本投入，空間利用先后次序不同，影響的不是一兩億元，而是幾十億元、幾百億元的問題;地下空間受多強制性要素的約束，所謂上天容易入地難，是因為地下是個固體空間，充滿了巨大不確定性。

他的第二個想法是地下空間利用規劃必須考慮全功能、全深度、全資源和全災害。他解釋道，所謂全功能，是說由于地下空間的特殊性和巨大挑戰性，我們一開始做的時候，就要把所有功能都考慮清楚，這種考慮要非常超前。所謂全深度，是指要站在整個世界科技發展的前沿態勢來考慮深度問題。所謂全資源，不僅指地下資源，而且指在開發過程中的水、熱和廢渣石等資源的綜合利用。所謂全災害，是指既要考慮在地下空間利用之前的災害問題，也要考慮到在開發利用過程之中的災害問題，還要考慮開發利用之后運行過程中的災害問題。

對于中國正在崛起的一批特大乃至超大型城市，解決地下空間的安全利用問題已迫在眉睫。城鎮化大舉進攻下，滿負荷、超載量滋生出形形色色的城市病。一些城市已經開始立體空間發展的探索和實踐，也取得了不少實績。但大部分城市在地下空間利用的規劃、法規、管理、技術等方面都還處在起步階段。

21世紀初，中國地質調查局開始拓展了一項有重要意義的工作：城市地質。2003-2009年，環渤海、長三角和珠三角啟動了上海、北京、杭州、天津、南京、廣州6個城市的三維地質調查試點。

南京地調中心研究員程光華告訴記者，三維地質調查試點在多領域采用多種技術手段對城市地質進行了全面、綜合、系統的調查。在多個試點城市建立了數據庫、三維模型和信息系統，為城市地下空間探測奠定了很好基礎。但是調查深度大都以50米以淺為主，以工程地質鉆為主，以鉆孔為主，沒能夠很好地解決不確定性和抗干擾性的問題，深度和精度都有很大的局限性。

但是城鎮化的大潮完全不能等待。大城市、特大城市、超大城市的交通和各種形式的污染讓城市管理者急切尋找另一個空間，在全國各地迅速興起的地鐵建設熱，是這種情緒最直接的表現。

成都，一個讓人充滿安逸生活想象的城市，在2005年之前，它的地下空間建設主要還是在人防工程、地下人行通道、車行下穿隧道、地下停車場這個層面。2005年，地下空間利用問題進入市政府的重要議事日程，該市先后編制了地下空間總體規劃綱要(2005-2020)和《成都市中心城區地下空間利用規劃》，將商業空間及居民活動空間逐漸往地下拓展。從2010年起，成都市進入了地鐵快速發展期。該市規劃局有關負責人說，目前，成都已經開通了地鐵2號線、4號線1期和地鐵3號線1期工程，運營里程達108公里。明年將開通運營4號線2期、10號線1期和7號線。

讓他們自豪的還有巧用地下空間建交通隧道、地下停車場、地下綜合管廊，以此來舒緩地面老城區壓力。比如天府廣場地下工程、川大校園內運動場地下工程、川師車輛段與綜合基地地下工程等。把地下通道、停車場和地鐵綜合在一個空間成規模設計施工，既解決了交通擁堵老大難問題，又讓歷史古建熠熠生輝，讓老城舊貌換新顏。

針對地區特點，成都市對地震水文進行認真分析梳理，在規劃中重點研究地下公共設施規劃布局，在深度上按淺、中、深分層指導，平面上形成分類控制布局。

成都市的熱情非常高漲。他們計劃要在2020年末，全市地鐵運營總里程達到650公里以上，運營達到500公里以上。計劃2025年末，全市建成地下綜合管廊約500公里，全域成都基本形成區域骨干地下綜合管廊網線。

武漢，一個由長江和其支流分為三處、水面面積占整個區域版圖面積1/4的江城，地下空間如何利用?這個問題，實在讓武漢市政府焦慮。武漢市市委常委、常務副市長龍正才感慨道，武漢這地方，動不動就要修橋，動不動就要修隧道，地上建筑設計力量還算雄厚。但是要論地下，難度就大了。

據武漢市規劃部門介紹，該市2007年啟動第一輪主城區地下空間利用專題規劃，2014年結合地鐵城市、海綿城市建設、“三舊”改造以及“十三五”規劃等，啟動新一輪武漢市地下空間綜合利用專項規劃編制。按規劃，到2020年，武漢主城區地下空間規模要達到達到450萬平方米，人均地下空間建筑面積達到6個平方米。

武漢人說，目前他們的地下空間使用最多的還是停車場。自2012年首條地鐵通車后，武漢市進入地鐵時代。目前已建成2、3、4號線地下軌道，線網總長度達到89公里。但這距離目標還很遠。他們的規劃是以14條線軌道交通線路，達到60分鐘穿越，30分鐘達到中心城區的目標。此外，武漢完成了多條水下隧道，其中武漢長江隧道2008年建成使用，是萬里長江上第一條穿江隧道。東湖隧道2015年建成，是我國最長承重湖隧道。綜合管廊、大型地下商業項目、地下人防設施等都在建設中。今后，他們將進一步拓展過江隧道，謀劃地下排水深邃建設。

在管理方面，武漢市出臺了《地下空間開發利用管理暫行規定》《軌道交通規劃管理辦法》等一批地方管理法規，探索了地下土地供應和產權登記，軌道交通安全建設與運營管控途徑，開展了全市及重點地區的地下空間綜合利用規劃。

在對三個大城市的考察中，專家們不約而同地對上海地下空間安全利用的實踐和規劃思路豎起了大拇指。

上海的常住人口高達2415萬，對于地下空間的迫切需求，促使它較早即開始了地下空間的開發。20世紀90年代以來，隨著大規模舊城改造和新區建設，特別是地鐵建設的大力推進，上海的地下空間開發已經形成一定規模，近幾年更是進入快速發展期。

上海市規劃和國土資源管理局有關人士介紹說，截至2016年，全市已經建成地下地下工程共有3.6萬個，總建筑面積8186萬平方米。截至“十二五”末，上海城市軌道交通網絡運行線路總數已達14條600多公里，城市軌道交通基本網絡已經全面建成。形成了一批多功能、大規模的地下綜合體。地下綜合交通樞紐和道路為優化城市交通提供了新渠道，結合綠地、廣場、公園建成的地下車庫緩解了中心城區停車資源緊張的問題。地下市政管線設施已成相當規模，專業管溝和綜合管廊建設正在探索和推進階段。此外，還已建成了一批指揮工程、醫療救護工程、防空專業隊工程和大型人員隱蔽部等骨干民防工程。

上海在地下空間利用的管理上也進行了多項探索。比如出臺了一系列法規政策，對地下空間安全使用管理和地下空間開發引發地面沉降防治等進行規范。2014年頒布實施的《上海市地下空間規劃建設條例》要求，地下空間開發應遵循統籌規劃、綜合開發、合理利用、安全環保、公共利益優先、地下與地上相協調的原則，并對地下空間實現分層利用。同時，上海還建立了地下空間管理聯席會議制度，市住建委牽頭、17個部門統籌協調涉及地下空間利用的重大事項。為加強地下地籍管理，上海市還發布了《上海市城市地下空間建設用地審批和房地產登記規定》，分別針對存量單建地下空間、存量結建地下空間和新增地下空間提出了三維宗地構建方法。2013年市政府辦公廳轉發了《上海市地下建設用地使用權出讓規定》，規范了經營型地下建設用地使用權實行出讓制度，明確了出讓方式，量化了出讓價款的確定方法。

早在2003年，上海就在全國率先完成地下空間概念規劃，這些年，該市相繼出臺不少相關規劃，已有的規劃在不斷完善中。2012年出臺《上海市城市地下空間開發利用和保護十二五規劃》。目前，該市已制定了《上海市城市總體規劃2016-2040》并向社會公示。

規劃、法律、管理、技術工藝等等方面盡可能到位，上海的探索讓人感受到精致用心的國際范兒。

三個城市以自己的方式因地制宜地探索地下空間的安全利用，原因是他們都有共同迫切的需求!

但問題和困難也是顯見的，比如：

——規劃布局需要有更長遠的眼光，需要為未來發展做預留。

——就目前開發的深度和結構而論，盡管不少城市地下交通設施建設規模不小，但開發深度與全球城市相比有差距，軌道交通承擔公共交通比重有待提高，地下交通網絡化需要完善，地下快速路和地下步行道尚處于起步階段。

——就管理而言，地下市政公用設施缺乏統一監管。地下空間建設的歷史信息缺乏梳理和統籌管理和分享機制。

——在復雜地形上的地下空間利用好還存在技術工藝的難點

——在地下空間利用的法規政策上還有很多問題需要探索規范

——如何在地下空間建設中防災減災，保障地面和地下空間的安全，技術和設施需要借鑒全球城市經驗，提前做合理有序的開展規劃和建設。

11月28日晚，記者在返京的飛機上采訪了剛結束調研任務的深地探測協調領導小組成員、中國地質調查局總工程師、地球深部探測中心主任嚴光生。

“中國城市發展的迅速程度令人震驚，像上海、武漢、成都這樣的特大城市對地下空間的需求之大，簡直就是迫不及待，而且它們都在加快腳步發展地下設施建設。”這種狀態，嚴光生覺得，有喜有憂。“喜的是大家都意識到了地下空間安全利用的必要性，像上海這樣的城市，甚至考慮得更長遠，在規劃中給后人留下了發展空間，從環保的角度，編制了2030年和2040年的不同規劃。憂的是，我們現在對地下空間的了解還并不十分清楚，倉促上陣，肯定不行。還有很多科技難關需要進一步攻克”。下一步，他說，要在今年底前完成總體方案的論證，明年爭取將完善好的方案上報國家。( 中國國土資源報)