国内城市地下空间开发利用现状与发展趋势

我国城镇化水平不断提高的过程中,各类“城市病”是多数城市必须面对的难题,城市地下空间的开发利用成为各个城市解决这一问题的有效途径。在这样的背景下,我国城市地下空间开发利用从21世纪起进入快速发展阶段,十几年来地下空间利用增长迅猛,成就斐然。文章总结了当前我国城市地下空间各功能开发现状,并分等级叙述了我国几类城市地下空间开发利用现状。最后文章提出我国城市地下空间开发利用的趋势是向地质调查先行,网络化与分层化规划,协同化利用,内部环境生态化和人性化,管理数字化和智能化方向发展;不同城市将根据其社会经济需求和地质环境特点差异化重点开发,科学利用城市地下空间资源,发挥其社会、经济效益,让城市更美好。     

城市地下空间开发面临的机遇与挑战

随着我国社会经济的发展和城市化进程的加速,我国大城市土地资源变得紧缺。各要素的高度集聚出现各种矛盾,城市空间容量供需矛盾日益突出,使得地下空间开发的需求日趋明显,这也为城市地下空间开发带来机遇,但同时也面临种种挑战。本文从目前政策法规、开发现状及用途等存在问题入手,结合国外发达国家地下空间开发模式,提出我国城市地下空间健康发展的解决之道,以此展望我国城市地下空间发展前景。     

基于GIS的东营市浅层地下空间质量评估

利用GIS的空间数据管理和分析功能,在GIS平台上对东营市中心城区浅层地下空间资源进行了评估。首先就东营市区的工程地质特征和城市地下空间资源开发及需求状况进行了调查和分析,在此基础上系统地研究了影响东营市地下空间资源质量主要因素,建立东营市地下空间资源评价指标体系,并给出了相应指标值,在GIS平台上运用所建数学模型对东营市地下空间资源质量进行了综合评估,划分出不同质量等级的地下空间单元。初步将其浅层地下空间资源质量划分为3个等级和1个特殊区,其所占地下空间资源总量分别为79.2%、8.8%、8.5%、3.5%。     

我国城市地下空间安全问题探讨

随着我国城市地下空间大规模开发利用,地下空间施工、运营和管理过程中的安全事故不断发生,严重影响了城市的安全发展。本文总结了我国城市地下空间安全现状和不同地下空间设施类型的安全事故类型及产生原因,对地下空间施工、运营和管理中的安全问题进行了分析,重点分析了不同施工工艺诱发的各类地质灾害,不同类型的地质环境因素诱发的工程事故,地下空间运营期间结构老化、外部地质环境变化引起的安全问题,地下空间管理不到位导致的安全事故,并提出从管理和技术层面、监管层面、法律层面等多维度的防治建议,即：需要完善地下空间管理技术体系,建立完整的行政管理机构,健全城市地下空间法律法规。     

我国城市地下空间规划现状、问题与对策

地下空间规划是城市地下空间开发利用有序开展的重要保障。随着我国轨道交通建设的全面展开以及相关政策的陆续出台,我国城市地下空间开发利用必将迎来更大的发展。城市地下空间规划也在近年越来越得到重视。从目前各城市的地下空间规划实践来看,我国城市地下空间规划的技术体系已基本成型,但其中仍然存在着各种各样的问题。在摸清我国城市地下空间规划编制现状和实施效果的基础上,掌握我国城市地下空间规划所面临的问题,并结合未来地下空间发展趋势提出我国城市地下空间规划解决问题的对策,有助于城市地下空间规划理论和方法进一步完善,更好地保障我国城市地下空间事业的可持续发展。     

中国城市地下空间地质结构分类与地质调查方法

城市地下空间开发和利用是顺应城市发展规律的合理抉择,也是我国近年来城市建设的热点区域。中国幅员辽阔,各类城市分布在不同的地貌区域内,具有不同地质背景和地质结构条件,在进行大规模城市地下空间开发和利用之前,要根据不同的地质地貌条件对各类城市地下空间结构进行初步分类,建立我国城市地下空间工程地质结构的分类体系,用于指导未来我国各类城市地下空间开发利用的工程实践。在考虑到不同城市所处地貌位置、区域构造特征、岩石圈深部结构特点、现今地震活动情况、地下岩土体结构、地下水埋深等多种参数,对未来中国可能进行大规模地下空间开发和利用的49座城市进行了分类。将地貌位置作为一级划分单元,对处在同一地貌部位各类城市所处大地构造环境、壳幔特征、基底结构、表层断层活动性以及潜在震级大小进行区分;同时对表层岩土体类型和岩土体立体结构进行分类。城市地下空间分类是基于对地下空间的精细化探测。本文还总结了现今对地下地质结构的调查方法,包括地面调查、钻探、地球物理勘探和建模方面的新技术和新方法,但对于在复杂地质环境下及深层地下空间开发中结构系统的全要素精细探测仍需要发展新的方法和理论,对不同类型城市地质结构模型的构建理论和描述方法也有待突破,城市地下空间地质结构分类体系和分类方法仍需进一步完善。     

我国城市地下空间资源利用浅析

城市地下空间是城市建设的新型资源,它的合理开发与利用对城市的建设与发展有着重要的意义。探讨了我国地下空间资源利用的现状、已具备的条件,并阐述了我国地下空间资源发展的战略对策。     

国内外城市地下空间标准现状与发展

近年来,随着我国城市化快速发展,城市地面空间资源难以负荷,国家大力支持开发利用城市地下空间。本文概述我国城市地下空间开发和利用的发展历程和城市地下空间开发利用保护工作的相关政策,梳理我国现行城市地下空间标准以及国际国外现行城市地下空间标准,并分析存在的问题。针对存在的问题,参考当前国际上现有标准,提出城市地下空间标准发展建议,逐步建立和完善我国城市地下空间标准体系,促进我国城市地下空间可持续发展。     

试论中小城镇工程地质的重要性

近三十年来,随着我国经济的发展和人口的增加,中小城镇建设发展速度也越来越快,从而对建筑物及各种资源、能源的需求亦不断增加。首先遇到的是合理安排和利用城市地面与地下空间。许多大城市需要向地下寻求空间,中小城市亦需要对地面按规划安排工业建筑和建筑群,迫切需要对地下地质进行系统调查、了解。特别是向空中要“地面”修建高层建筑物,必然对地基提出更高的要求,最理想的情况是将建筑物置于较理想的坚硬     

特约主编致读者（附：龚剑明“城市地下空间的开发利用”项目由来）

地下空间泛指地表面以下的空间,它是地表土地资源向地下的延伸,是国家的战略资源,具体包括：以空间为载体的地下空间工程;以资源为载体的地下水、岩土体等;以能源为载体的地下矿产、地热能等;以生态系统为载体的地下再生系统;其他可供人类开发利用的地表以下的物质和空间。从城市建设的角度定义,地下空间多指以空间为载体的地下空间工程,即传统意义上的狭义地下空间。 随着城市的发展演变,地下空间在不同时期发挥不同的作用和功能,以适应城市和人对地下空间的需求变化。基于国内外城市地下空间的调研,通过功能、形态和效益等方面的分析,可将城市地下空间的发展历程划分为三个阶段,即地下空间1.0阶段、地下空间2.0阶段、地下空间3.0阶段。 在1.0阶段,地下空间建设是以市政功能需求为导向,以市政管线和单体式独立地下空间为主,解决城市快速发展引起的基础设施服务能力不足的问题。在形态布局上,主要依附于城市道路和建（构）筑物,不同空间之间缺乏连通性,呈点式的平面分布,且以浅层地下空间为主。1.0阶段的地下空间又称之为“功能地下空间”。 在2.0阶段,地下空间以地下交通建设为主体,并带动沿线城市地下空间的综合发展,出现了地下综合体、地下城、地下市政和完善的基础防灾设施。在形态布局上,形成了以地铁为骨架,以地下车站、地下综合体、地下枢纽为节点,以地下街等为延伸的网络化布局。竖向开发深度延伸至20~30 m左右,形成了典型的地下交通层空间。在该阶段,地下空间基本实现了有序化开发利用,并优化了城市结构。2.0阶段的地下空间又称之为“交通地下空间”。 在3.0阶段,地下空间以优化地表环境质量为主体,将不适宜的城市功能地下化,并实现单点空间的集约化、规模化利用。在形态布局上,打破了传统平面布局、竖向布局隔离的模式,向立体化、一体化发展,形成了地下空间的立体网络布局。在该阶段,地下空间的开发利用突出了提供城市韧性、改善城市宜居度的目标。3.0阶段的地下空间又称之为“环境地下空间”。 城市地下空间的建设阶段与城市的GDP成正相关关系。我国城市分布和发展的极度不平衡,造成大部分县级城市的地下空间开发利用尚处于地下空间1.0阶段,部分中等和大城市迈入了地下空间2.0建设阶段,少部分大城市、特大城市正在进行或逐步迈入地下空间3.0的建设阶段。新时期,人们对城市功能、生态化和宜居度的要求越来越高,加之信息化技术、人工智能、新型智能材料等的快速发展,地下空间发展可能出现新的特征、新的趋势和新的形态。 充分考虑人类对城市空间的需求,紧密贴合科技的最新突破进展,并考虑城市发展和演变的规律,可以初步判定新时期的城市地下空间开发利用会出现以下趋势：地下空间由单一空间属性向空间、能源、资源和生态“四位一体”的属性转变,其开发利用也从较单一的地下工程建设变为多种属性综合考虑的开发利用,如地下空间、地下空间余热、地热能和间歇性能源储存为一体的地下空间体系;地下空间开发利用逐渐向生态化发展,由过去的“能用”转变为“好用”;地下空间建设将愈加考虑人类生理、心理层面的影响,向人文化转变,形成“以人为本”的开发原则;地下空间向深度信息化、数字化和智慧化发展;地下空间与地上空间的分割日益淡化,城市空间向立体网络化发展。 基于以上城市地下空间的发展趋势,并充分结合21世纪信息化革命的浪潮,可以归纳总结出城市地下空间下一发展阶段（即城市地下空间4.0）的内涵和要求。城市地下空间4.0是以立体化综合利用、人与自然和谐发展为目标的智慧型地下空间,其内涵包括智能、韧性和绿色三个方面,其中智能是手段,韧性和绿色是目标。“智能”首先是指采用智能规划和智能建造提升地下空间立体化综合开发利用的能力,其次是指采用数字信息技术和人工智能技术提升地下空间的智能运行维护能力;“韧性”是指灾害发生时地下空间具备抵御吸收、响应适应和快速恢复的能力;“绿色”是指通过地下空间开发利用实现工程建设与生态环境的和谐、经济效益和环境效益的和谐、行业发展与社会人文的和谐。4.0阶段的地下空间又称之为“智慧地下空间”。 为进一步界定城市地下空间4.0,可以采用三级指标对其内涵进行剖析。其中,一级指标为智能、韧性和绿色。每个一级指标又包括三个二级指标。其中,智能包括智能规划、智能建造和智能运行;韧性包括抵御吸收、响应适应和快速恢复;绿色包括工程技术、经济管理和社会人文。每个二级指标又可分为多个三级指标,比如：智能规划包括形态、功能和布局,模拟和推演;智能建造包括智能设计、智能施工;智能运行包括感知技术、泛在物联、建模认知、服务决策、集成融合等。 20世纪60年代,我国城市地下空间的开发利用以人防工程建设开启了序幕。80年代后期,市场经济促使地下空间向平战结合的方向发展。进入21世纪,我国工业化、城镇化快速发展,城市地下空间开发利用的数量和质量都得到了快速提升。“十二五”时期,我国城市地下空间年均增速达到20%以上,约60%的现状地下空间为“十二五”时期建设完成。新时期,随着“深地”战略的实施和美好城市的建设,城市地下空间势必会快迈入4.0阶段。 然而,对比发达国家的城市地下空间开发建设,我国在城市地下空间开发利用方面还存在一些问题和不足：在管理方面,缺少管理依据,缺失综合管理机构,管理机制和管理制度仍不健全,亟须建立我国特色的地下空间管理体系;在技术方面,复杂地质、敏感环境下的扰动施工控制技术仍需进一步提高,缺少新型的装备和技术,深层地下空间的开发利用尚处于起步阶段,亟须建立基于开发与保护的全深度、全资源开发利用体系;在运维方面,缺少地下基础设施维护与更新的成套技术体系,缺乏对运维信息的管理和应用,灾害下的地下空间逃生救援体制不完善,亟须建立数字化、智慧化的安全运维体系;在人才方面,尚未建立完善的地下空间学科体系,缺乏跨学科、复合型人才,亟须建立健全的地下空间人才培育体系。 为了更好地促使我国城市地下空间的健康可持续发展,必须认清上述的问题和不足,充分理解地下空间4.0的内涵,并判识亟须解决的重大科学与技术问题,以制定相应对策,逐一攻克解决。经过调研、分析和推测,笔者认为新时期我国城市地下空间开发利用需要重点攻关以下内容：基于国土、规划、社科多学科的地下空间全要素、全资源规划及管理;考虑多尺度、多场、多因素的地下空间全灾害、全深度分析及设计;体现人文的地下空间与信息化融合理论及全寿命、全区域智慧运维。 “合理开发利用城市地下空间,是优化城市空间结构和管理格局,缓解城市土地资源紧张的必要措施,对于推动城市由外延扩张式向内涵提升式转变,改善城市环境,建设宜居城市,提高城市综合承载能力具有重要意义”。新时期,随着人们对美好生活的追求,地下空间建设将从狭义地下工程拓展为空间、能源、资源和生态“四位一体”的工程,逐渐进入4.0阶段,成为建设“山水城市”、生态文明城市的必经之路。 本专辑是中国科学院“城市地下空间的开发利用”咨询评议项目核心成果的集合,共收录17篇文章,涉及我国地下空间开发现状、问题与对策以及专题研究三个方面。本专辑的出版旨在促进城市地下空间的健康、生态、合理开发利用,进而促成新时期我国城市地下空间发展的解决方案。专辑的出版有赖于王成善院士、周成虎院士的大力支持和《地学前缘》编辑部工作人员的辛勤付出,在此表示衷心的谢意。     

Evaluation of urban underground space resources using a negative list method: Taking Xi’an City as an example in China

Utilization of urban underground space has become a vital approach to alleviate the strain on urban land resources, and to optimize the structure and pattem of the city. It is also very important to improve the city environment, build livable city and increase the capacity of the city. Based on the analysis of existing evaluation methods and their problems, a method for evaluating underground space resources based on a negative list of adverse factors affecting underground space development is proposed, to be primarily used in urban planning stages. A list of the adverse factors is established, including limiting factors, constraining factors and influencing factors. Taking Xi’an as an example, using a geographical information system platform, a negative list of adverse factors for the underground space resources in Xi’ an City are evaluated, and preventive measures are proposed. Natural resources, exploitable resources, and the potential growth of exploitable underground space resources are evaluated. Underground space assessment in the different development stages of the city, collaborative utilization and safety evaluation for multiple subsurface resources, environmental impact and assessment, as well as evaluation methods based on big data and intelligent optimization algorithms are all discussed with the aim of serving city planning and construction.     

城市地下空间资源评价三维建模方法研究与实践:以上海市为例

城市地下空间开发利用是智慧城市发展的重要组成部分。构建城市地下空间三维地质模型和属性模型,能够立体直观地展示地下构筑物、河道、水系等,进一步与三维模型融合后,可以更好地展示地下空间资源质量。本文以上海市中心城区地下空间资源评价为示范,设计了三维地质结构和属性模型一体化建模方法,构建了上海市中心城区地下空间三维地质模型,实现了三维地质模型与地下构筑物模型的自动融合。最后根据上海市城市地下空间资源开发利用适宜性评价模型,实现了城市地下空间资源评价的三维建模。本文成果已经应用于上海市中心城区地下空间总体规划、局部规划以及工程建设项目中。     

宁波市地下空间开发利用地质环境适宜性评价

随着城市化建设快速推进,地下空间资源开发是解决城市土地资源紧张的合理途径,而地质环境适宜性评价对地下空间的开发利用具有至关重要的作用。本文分析了城市地下空间开发利用地质环境适宜性评价的影响因素,运用层次分析法确定岩土体特征、水文地质条件、环境地质问题、技术经济等指标因素的权重,建立模糊综合评价模型,定量评价宁波东部新城浅层(-15~0m)和中层(-30~-15m)的地下空间开发利用地质环境适宜程度。评价结果显示,东部新城地下空间开发地质环境适宜性等级分为Ⅱ级较适宜和Ⅲ级较不适宜,并根据不同的适宜等级提出了地下空间开发利用方式,为宁波东部新城的地下空间开发利用提供依据。     

论新时代我国城市地下空间高质量开发和可持续利用

开发利用城市地下空间,开辟城镇化发展新资源,是解决城市病、改善城市生态环境、优化城市空间结构、提高城市韧性的重要途径。本文深入分析了新时代中国城市地下空间开发利用的现状,认为存在冒进式开发与总体供给不足、碎片化利用与协同规划缺位、被动式应对与科技支撑薄弱、无序化管理与法律法规匮乏等若干紧迫问题,明确了“立法为本、规划引领、调查先行、管理智能、科研支撑”的开发利用原则,提出了全面开展城市地下空间调查评价、尽快建立地下空间协同规划体系、加速构建地下空间智慧管理体系、超前布局地下空间科技发展战略、尽早健全城市地下空间法律法规等五个方面的具体对策建议,充分利用中国体制上的优势,集成国际城市地下空间开发利用先进的理念和技术,从而推动我国新时代城市地下空间产业快速发展、科技水平不断提高和地下空间体系日趋完善,在全球树立城市地下空间资源可持续开发利用的典范。     

浅谈北京市地下空间的开发与利用

北京具有巨大的地下空间资源,但尚未得到大规模有效合理的开发,随着北京经济发展速度和国际化大都市步伐的日益加快,"城市综合症"越发突现.文章分析了北京地下空间开发利用的实际,对需求状况从几个方面做出预测,并针对北京的特点,就如何规范、有序地开发和利用好地下空间资源提出了看法.     

中国城市地质调查总体构想与关键理论技术

近年来,我国在城市群、大城市和中小城镇等不同层面组织开展了大量的城市地质调查,在城市地质资源、地质环境、发展空间的调查评价,以及地质信息服务城市管理制度建设等方面取得了丰富成果,在调查技术方法、成果产品服务、工作协调机制等方面积累了一些经验,但和新型城镇化的需求相比,还存在着工作理念较落后、地质信息更新慢,成果体系没标准、工作机制不完善等诸多不足。国家新型城镇化发展战略提出了全新的城市发展理念,在优化城市结构布局、拓展城市发展空间、推进绿色城市建设、提高城市安全保障水平等方面,对城市地质调查提出了迫切需求。新时期应该以全新的思路开展城市地质调查,要树立大资源、大环境、大数据理念,服务城市规划、建设、运行、管理等多个层面,开展空间、资源、环境、灾害等多要素综合调查,打造地下三维可视化的城市地质模型(透明城市),完善空天地一体化的地质资源环境监测网络,建立开放共享、动态更新的城市地质信息服务与决策支持系统,构建城市地质调查成果服务产品体系、技术标准体系和保障制度体系。为实现这个目标,需要建立城市资源环境承载能力、城市多圈层交互带、地下空间资源协同规划等理论,开展城市地质探测与监测、国土空间开发地质适宜性评价、地下空间开发利用地质安全评价、三维城市地质建模与公共服务等技术攻关。     

山东省海岸带城市建设面临的地质环境因素浅析

通过对山东省海岸带城市地质环境条件的调查与研究,归纳总结出山东省海岸带城市建设新近面临的影响城市发展的地质环境因素,即城市应急水源地建设、城市地下空间的开发、城市边缘区生态规划建设、湿地资源开发与保护,均是制约城市发展的主要因素,并提出了保护措施和建议,供有关部门在城市规划建设过程中参考。     

基于GIS-Fuzzy的地下空间资源评价

本文阐明了地下空间资源评价的基本概念和原理,分析了影响天津市中心城区地下空间资源开发的自然因素,采用GIS心：综合评判模型对地下空间资源进行了评价。通过评价建立了地下空间资源数据库,完成了地下空间资源分布图,科学地反映和度量了地下空间可供开发利用的资源,为天津市地下空间综合利用规划编制提供了基础数据和科学依据。