“雙碳”目標下城市地下空間開發利用相關思考

魏艷波

[上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092]

0 引言

當今世界，氣候變化是重要的全球環境問題之一，備受國際社會關注。隨著人類活動對全球氣候的影響，氣候危機的影響范圍越來越大。近年來，世界各地的統計數據表明，氣候變化導致的各種極端天氣事件頻發，以全球變暖為主要特征的氣候變化已經對人類社會正常生產與生活帶來嚴重的負面影響。

2020年9月，在第七十五屆聯合國大會上習近平總書記向世界宣布了中國2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和的目標。碳達峰和碳中和是應對氣候變化挑戰的重要對策，而碳減排和碳吸收則是實現“雙碳”目標的關鍵因素。

城市集聚了人類大部分的資產和經濟活動，是化石能源利用的中心，世界能源機構的研究表明，未來與能源有關的碳排放増長將主要來自城市。因此，城市低碳發展、綠色可持續發展是應對氣候變化的重要一環。城市空間如何綠色、低碳開發利用，將成為未來的研究熱點和重大研究課題。地下空間被視為人類迄今所擁有的少數尚未被充分開發的自然資源之一，在探求當前“城市綜合癥”解決之道的過程中，開發利用地下空間被證明是一個較為現實有效的途徑。加強城市地下空間開發利用，是提高城市空間資源利用效率、提升城市綜合承載能力、促進土地節約集約利用的重要手段[1]。近年來，城市地下空間開發利用的蓬勃發展，為我們城市低碳、綠色可持續化發展提供了新思路。

1 地下空間的主要特征

（1）地下空間的環境特性

地下空間是指在地表以下，自然形成或人工開發的空間。相較于地面開敞、通透的環境特征，地下空間天然具有密閉性好、環境穩定性強等特點。地下空間恒溫恒濕、隔熱遮光的環境特征，促進了人類對地下空間最原始的利用。如地下菜窖、酒窖等倉儲空間建設，即通過地下空間恒溫恒濕的環境特征，以最小的能源消耗達到儲藏物對光熱水汽等儲存要素的控制要求。地下空間密閉穩定的特點，也為城市應急避難系統提供了支撐保障，地下人防工程的建設有效提高了城市抗災避險水平。由此可見，對地下空間環境特征的充分利用，一方面可提高城市綜合承載能力，保障城市穩定運行，一方面也能夠促進資源合理利用，實現城市節能減排目標。

（2）地下空間的資源特征

地下空間既是城市重要的國土空間資源，同時也是地下巖土資源、地下水源、地下可再生能源等的重要載體。作為重要的空間資源，在存量發展語境下，地下空間的開發利用對解決城市用地緊張、緩解人地矛盾提供了重要途徑。上海靜安雕塑公園、杭州錢江新城核心區等均通過設施地下化布局，釋放出更多的地面綠色生態資源，提升了城市核心區的減碳固碳能力。作為自然生態系統的重要組成部分，地下綠色資源、清潔能源的合理利用，是支撐城市綠色高效發展的基礎保障。上海蘇州河通過地下深隧，實現對城市水資源的動態調蓄，保障城市水安全[3]，雄安新區通過對地下熱能資源的利用打造“綠色熱網”[1]，減少城市供熱碳排放。

（3）地下空間的發展特征

地下空間是“城建”時代開發利用的重要領域，其發展水平受地面建設影響，與城市發展水平息息相關。地下空間利用的初級階段以保障地面運行效率為出發點，主要通過軌道交通、地下隧道、綜合管廊等基礎設施建設，打造高效穩定的地下基盤。隨著城市土地價值的不斷提升和地下技術的日趨成熟，地下空間利用的發展階段以提升土地綜合效率為重點，逐步將人的活動引入地下，通過地下商業街、地下綜合體等公共服務設施的打造提高單位面積的土地開發密度。地下空間利用的成熟階段，應以資源節約和環境友好為前提，改善地面環境，提高資源效率，保障城市可持續發展。

2 地下空間利用與城市節能減碳

碳達峰和碳中和是應對氣候變化挑戰的主要對策，而碳減排和碳吸收則是實現碳達峰、碳中和目標的關鍵因素。因此，城市地下空間的開發利用欲在碳中和、碳達峰中發揮作用，需要從碳減排和碳吸收等方面著手，具體舉措主要有以下幾方面：

（1）利用城市地下空間大力發展公共交通

地下空間被視為人類迄今所擁有的少數尚未被充分開發的自然資源之一，開發利用地下空間，就是要把城市交通盡可能轉入地下。通過發展城市地下地鐵交通、地下真空高速磁懸浮城際交通等公共交通，發展利用地下物流通道、自動駕駛物流工具等地下物流系統，將車行、人行、商業、管網、車庫等組成高效地下系統來減少碳排放是當前城市建設的首要選擇[2]。

（2）利用城市地下空間調整相關能源結構

當前，利用地熱為建筑供暖制冷是替代煤炭供暖，實現能源結構升級轉型的重要方式。通過地下空間開發利用可以將地下換熱系統的熱泵埋設在地下結構基坑圍護結構中，例如地下連續墻、排樁、地鐵區間隧道內、地下輸水管道內等，利用地下儲能系統在地下結構中變相發揮材料儲能優勢，提高地下能源結構能量密度，增大能源地下結構換熱量[3]。此外還可以通過集中能源系統、引入光導技術等減少對傳統能源的依賴，從而實現碳減排。

（3）利用地下空間開發釋放地面資源實現碳匯

城市地下空間開發利用是我國城市綠色生態建設取得重要成績不可或缺的關鍵因素。通過開發利用地下空間，可有效節約地面土地資源，建設綠色生態系統，從而實現碳匯。此外還可以降低地面建筑密度，擴大城市容量，緩解交通擁擠，改善地面建筑光照，改善環境品質，節約能源消耗，從而實現節能減碳的目的。

3 應用案例

某新區核心區規劃面積約10 km2，新區秉承地上地下整體開發的設計理念，堅持“向地下要空間、向空中要效益”規劃思想，集綜合樞紐與城市功能開發于一體，建立立體交通、公共服務、綠色市政、智慧管理等功能于一體的地下空間網絡，營造地上、地下自然過渡，安全舒適高品質的城市環境，打造綠色低碳的城市開發典范，具體的相關舉措主要有以下幾方面：

（1）建立便捷可達的地下公共交通系統

大力發展公共交通系統，以軌道交通為主體構建大循環，以地面公交為補充構建小循環，形成地上地下交通“零換乘”體系，提升公共交通的便捷性、可達性。同時注重地下軌道交通站點與周邊地下空間開發的互聯互通，堅持TOD發展導向，以網絡化的現代軌道交通體系支撐多中心、分布式、網絡化的城市結構。

新區規劃地鐵線路2條，設置站點5座，核心區（10 km2）軌交站點800 m半徑覆蓋率77%，通過地下空間開發串聯客流集散點，支撐新區多方式換乘銜接體系，地下軌道交通系統布局見圖1。通過發展公共交通系統，鼓勵公共交通出行，減少機動化出行比例，從而緩解城市交通擁堵、降低二氧化碳排放。

圖1 地下軌道交通系統布局圖

（2）構建立體高效的地下車行交通系統

a.充分利用地下空間，實現立體分離、停車共享

秉承“停車共享、凈化交通”的理念，考慮核心區開發強度大、交通吸引大，充分利用新區建設發展契機，挖掘地下交通資源，實現停車資源共享，緩解地面交通壓力、提升地面環境品質。創造高效、便捷、舒適、安全、環保的交通環境[4]，有效支撐新區綠色低碳、快速可持續的發展。

核心區規劃形成“一縱兩環”的地下車行系統，一縱為地下隧道長約2.2 km，雙向6車道，主要承擔核心區的過境交通，同時與地下環路串聯，服務片區到發交通；兩環為南北兩處地下環路，南環長約3 km，6對進出口，北環長約2 km，5對進出口，單向3車道，逆時針交通組織，主要串聯地下停車庫（約3萬個車位），外圍地面交通可通過地下環路快速進出車庫，緩解地面交通壓力，同時實現停車共享，均衡地下停車資源（見圖2）。

圖2 地下車行系統布局圖

b.大力發展智慧物流，探索地下物流發展

智慧物流可實現物流各環節精細化、動態化、可視化管理，提升物流運作效率。地下物流是通過地下管道、隧道等運輸通道，對貨物實行運輸及分揀配送的全新概念物流系統。智慧物流和地下物流系統可有效解決城市交通擁堵、降低二氧化碳排放，是城市交通可持續發展的重要選擇。

新區充分考慮綠色低碳的發展理念，建議核心區結合地下環路系統共建地下物流體系，服務常規快遞，利用地下車行系統提升服務品質。根據片區功能及規劃配置，核心區貨物以消費型物流為主，典型貨物類型為時效性要求較高的快遞。核心區商務、商業集中，人口密度較高，根據商務商業快遞特性，依照一定的增長率，預測2035年人均快遞業務量0.1件/人/d，人口按30萬計算，日均快遞總量約3萬件，高峰快遞量約1.8萬件。利用地下車行系統服務地下物流，可提升物流配送效率，提升地面環境品質。針對地下物流與地下環路結合的工程方案主要考慮以下兩種形式：獨立車道和共享車道（見圖3）。

圖3 地下物流方案圖

方案一獨立車道需要在地下環路車道外側設置無人駕駛的物流小車專用通道，物流小車對環路交通影響較大，同時還需要增加土建投資。方案二共享車道是利用地下環路的外側車道通行物流車，可利用平峰時間配送物流，減少對環路交通的影響。通過綜合比選（見表1）暫推薦方案一，后續將結合物流末端配送方案合理確定地下物流運輸方案。

表1 方案對比表

（3）發展綠色低碳的地下市政設施系統

市政設施系統的地下化、綜合化主要體現在綜合管廊、供水廠站、污水廠站、供電設施、供熱（供冷）設施以及垃圾收集（處理）站。經過初步分析，本次規劃核心區范圍內結合地下空間實施的市政設施主要為綜合管廊、供電設施、供熱（供冷）設施以及垃圾收集（處理）站。考慮低碳集約，新建地下能源站1座，地下管廊與地下道路結構共建，節省空間和投資（見圖4、圖5）。

圖4 地下市政系統布局圖

圖5 地下道路與管廊結建布局圖

通過以上地下空間系統的建立，可極大提升城市品質，充分利用地下空間、釋放地面資源，將新區打造成為綠色低碳、復合低耗、高效智能的城市基盤[4]。構建集約智慧的物聯感知網絡，實現人流、車流、能源、物流、固廢、水務的全面感知。規劃泛在高速的通信系統，將感知的市政運行數據傳送至管理中心，實現智慧管理決策，助力早日實現“雙碳”目標（見圖6）。

圖6 地下空間規劃目標示意圖

4 結論與展望

氣候變化是人類共同面臨的危機，碳達峰、碳中和不僅是中國向全世界的承諾，更是人類的共同利益和責任。建設可持續發展的城市是我國未來城市建設的重要目標，作為城市空間資源的重要組成部分，地下空間的開發利用是城市可持續發展的重要建設領域。通過拓展地下空間、釋放地面資源、應用新技術新材料和新工藝，可有效降低能耗，減少碳排放，對于早日實現碳達峰和碳中和的目標具有重要意義。