城市地下空间的规划基础理论

§2.1城市地下空间资源的利用§2.2城市空间与地下空间规划理论原则§2.3地下空间生理与心理学§2.4地下空间开发的几个技术问题§2.5地下空间环境设计理论与技术第2章城市地下空间的规划基础理论第一节城市地下空间资源的利用一、城市地下空间的开发城市化水平提高，人口与业务管理机构向城市中心部位集中，要求立体化开发城市空间，形成新型城市结构。地下空间开发范围如表3.2.3。设施利用项目1.交通2.物流3.给排水4.能源5.通讯、情报6.防灾7.生产、研究、储备等8.商业9.生活、业务10.其它地铁、地下公路隧道、地下停车场等废弃物处理管道、干线共同沟、供给管共同沟等上下水道、地下河、大范围的输水隧道等送配电地下廊道、地下电站、煤气管、区域性集中供暖设施等电话线专用廊道、管道、专用电视线路管、电缆管等地下疏散道、地下体育馆等地下工场、地下实验室、研究设施、食品、石油贮库、雨水贮存池等地下街、地下会堂、地下体育馆等地下住宅、地下业务设施旅游观光地下洞室等表3.2.3地下空间开发利用类型与范围位置、形态、地形、地质条件等影响地下空间的开发利用因素如表3.2.4。地层深度地域0～10m10～30m30～100m城市道路用地之下的地下空间地铁、地下道路、人行地道、地下车库、地下街、共同沟地铁(隧道)、地下河、地下道路(干道)、地下物流设施、基础设施(导水管、高压煤气等)地下骨干设施(高压变电站、地下水处理中心等)城市道路用地之外的地下空间地下街、地下住宅、办公用房、公共建筑、地下车库、地下泵站、变电站、区域性供暖等地下车库、地下设施(泵站、变电所)地下骨干设施(高压变电站、地下水处理中心等)城市地区以外的地下空间地下工场、交通隧道(公路、铁路)、输水隧道、地下河地下变电站、交通设施(公路、铁路)、粮食贮存、输水隧道、地下水坝、地下实验设施、液化气、低压贮库等地下电站、交通隧道(公路、铁路)、能源(石油贮存)、输水隧道、地下水坝、地下电力贮存设施、液化气、低压贮库等表3-2-4地下空间的利用1城市地下空间资源的利用二、中国城市地下空间资源利用现状我国城市地下空间大规模开发利用始于20世纪60年代后期的人防工程建设。我国城市地下空间开发特点：(1)布局不合理与城市建设脱节：国外大城市地下空间开发利用一般结合城市交通改造而开始，我国城市地下空间开发则始于人防工程建设，形成了独立管理、投资体系，早期未纳入城市的总体规划。(2)城市地下空间的利用多偏重于经营商业，城市地下交通、地下公用设施综合(共同沟)、地下贮存和处理城市废物等现代化综合功能利用较少，内部环境、安全水平较低。(3)我国近几年城市规划、建设领域内已陆续制订了有关法律和法规；人防领域已有了一些必要法规、设计规范。但城市地下空间开发利用全局性问题仍无法可依，如城市地下空间的所有权和使用权、开发战略和方针政策、领导和管理体制等问题。技术政策缺乏技术先进并符合我国国情的建设和设计标准，如环境标准、安全标准等，尚无反映地下空间特点的统一标准可循。1城市地下空间资源的利用三、中国近期城市地下空间开发利用的主要问题中国城市地下空间的开发方向：(1)经济较发达大城市：结合城市改造，充分开发利用地下空间。如发展地下交通工程，改善城市交通；中心区建设地下公共设施，缓解地上拥挤程度，改善环境，提高城市效率；新城地上和地下空间开发统一规划、同步实施，充分利用浅层地下空间；城市新区、旧区改造按规定修建人防工程与地面配套设施结合，根据功能需要，统一规划，平战结合。(2)经济尚不发达中小城市：提高现有城市空间容量为主，少量开发地下空间，制定地面与地下空间综合开发的远景规划。(3)历史文化名城：地面空间容量扩大受到限时，经济条件许可前提下，适度开发地下空间资源，弥补城市空间容量不足，促进城市发展。我国城市地下空间开发主要问题：(1)认识问题：我国经济比较落后，城市化水平与发达国家有一定差距，城市空间综合开发利用、理论研究不够深入系统，城市规划与设计者认识不足。(2)体制问题：人防工程、城市地面与地下空间建设管理实行双轨制，不利于统一规划和建设。(3)规划问题：城市地下空间开发初期缺乏科学的统一规划和设计。1城市地下空间资源的利用一、城市容量第二节城市空间与地下空间规划理论原则城市容量：城市某时期人类活动的各类设施(建筑物、道路等城市设施)综合性的容纳能力。包括人口容量、建筑容量、交通容量、环境容量等。城市实际容量：城市某阶段实际人类活动容纳能力；城市理论容量：城市用地一定，保证城市功能正常运转、城市环境和城市居民生活质量达到一定标准的条件下，所能容纳的最大城市人口数量。城市容量取决于用地面积、经济技术发展程度等因素，用地面积、社会经济技术发展程度与城市容量成正比。城市容量是相互关联而总是处在相互协调平衡状态的系统。城市衰退原因是城市各容量间比例和配置失调结果。城市发展受到很多条件的影响。城市理论容量的规模要与城市发展速度相适应，过大则浪费，过小则制约城市发展。城市规划是不断调整城市发展与城市理论容量、城市实际容量、城市各容量间的平衡发展关系的过程。规划要领：城市各容量间的平衡。二、城市容量的拓展拓展城市容量的第一步是保持各城市功能协调发展。拓展城市容量的根本方法是开发城市空间。城市空间：上部空间、地面空间、地下空间，首先开发利用地面空间，其次是上部空间，最后是地下空间。城市空间的拓展方式：1．外延式水平方向扩展：增加城市用地为主；2．内涵式立体方向扩展：增加上部、下部空间为主。两者互不排斥，可独立或同时存在。2城市空间与地下空间规划理论原则三、城市空间的分类1.城市空间按层次的分类：地面、上部和地下空间(图2.1.2)城市空间地面空间上部空间地下空间道路广场低矮建筑物绿地水域…高架道路高层建筑高层构筑物…地下铁路地下车库地下公路地下建筑…车行人行图2.1.2城市空间划分开发地下空间目的：(1)缓解地面矛盾(尤指交通)：如修建地铁、地下公路、地下人行过街、地下停车库等；(2)发挥更大的城市综合效益：如增加新的商业服务、文娱等设施；(3)布置地下管线。2城市空间与地下空间规划理论原则2.地下空间按功能分类(1)居住空间:美国覆土居所、半地下室气候恶劣地区地下居所节能、改善微气候作用显著。缺点现行经济技术条件，地下空间难以达高标准居住环境，多数存在“闷”、“潮湿”等问题，大量人口不宜地下居住。(2)业务空间：办公、会议、教学、实验、医疗等—天然光线要求不高的活动(3)商业服务空间：商场、餐厅—恒温、遮蔽性，适合气候严寒或酷热地区。(4)文娱体育空间：文化、娱乐、体育，疏散等防灾措施十分重要。(5)交通空间：动态(地铁，公路隧道，车行、人行通道)；静态(地下停车库)。(6)公用设施空间：管线，变电站、水厂、锅炉、污水和垃圾处理系统。地下管线集约化的“共同沟”技术是未来市政设施的发展方向(7)工业空间：军事工业、轻工业、手工业。(8)贮存空间：恒温、防盗、鼠害轻，地下贮库成本低、节能、安全。(9)防灾防护空间：人防工程(10)高层建筑的设备用空间(11)其它特殊空间：埋葬、文物、矿藏2城市空间与地下空间规划理论原则四、城市地下空间规划适用的理论原则1．疏导与对应原则日本学者渡部与四郎论点：“地下空间应疏导地面空间，远离城市中心的极核区和目标区的地点构筑工程”。渡部理论解决建成区衰退，对发达国家非常有效，但未将地下空间放到应有地位，价值难以最大限度发挥。我国论点：大城市建成区土地利用强度较小，地下空间开发原则应使地下空间成为“城市经济建设的主战场”，地下空间开发提高到与地面空间相似位置，但对城市空间合理功能分工、空间容量协调考虑不够。城市中心区地下空间开发原则：(1)首要任务是疏导地面空间矛盾(交通为主)。(2)尽可能与地面对应发展商业等设施，强调发挥土地集聚效益。2．集聚原则集聚原则内涵：城市中心区发展与地面对应功能(或适当互补)的地下空间，协调空间容量，与地面、上部空间产生更大集聚效应，创造更多综合效益。3．等高线原则：城市土地价值由城市土地价值等高线图，找到地下空间开发的起始点、发展方向，地下空间开发起始点是地价最高点，经济、社会和防灾效益最高，发展方向沿等高线发展，地价衰减慢，发展潜力大，避免地上空间开发过于集中，有效发挥滚动效益。2城市空间与地下空间规划理论原则五、城市地下空间系统规划1．地下空间系统规划的原则(1)战备型：以战备为主，以战时防护要求作为工程设计的主要依据，平时尽量充分利用，发挥社会效益和经济效益。如指挥通信工程、射击观察工事等。(2)结合型：适应平时社会需要、战时防护要求，工程结构按战时防护要求设计，功能布局、装饰按平时使用要求设计，内部装备和装饰的工程经费，可由使用单位投资。如专业队伍隐蔽部、地下实验室、手术室、病房、办公室、专业队伍车库、战略物资仓库、人员疏散机动干道等。(3)经济型：以降低工程造价、提高经济社会效益为主作为建设依据，工程规划、建筑布局、结构要求等均以平时使用要求为主设计。工程投资大，列入城市基建投资或使用单位集资筹建，战时仅作为结合利用，预留工程防护设施，临战前突击改造、安装。如地铁、地下礼堂、地下商场等大型地下工程。2城市空间与地下空间规划理论原则2．地下空间系统规划程序要求：科学性、长远性、预见性、开创性和现实性。坚持以长远目标为基准，不局限于当前技术经济条件和人防“结合基本建设”的条件限制。实施规划则要根据技术经济现实条件和发展趋势，制定分期分批的实施规划。控制方法：系统工程方法，适应多系统构成、不同目标的相互协调，使系统功能达到最优化，最大限度发挥各部份的能力。特点：较强的综合性、整体性、专业性、政策性、艺术性。程序如图2.3.3。地下空间开发预测地下交通工程规划纲要地下公共工程规划方案国务院批复人防城防预案厦门会议精神地下空间开发总体规划地下工程现状总体规划纲要城市地下市政工程规划纲要人防城防规划纲要地下管线工程规划纲要地下公共建筑规划纲要指挥通信工程规划专业队伍工程规划人员掩蔽工程规划连通疏散工程规划人防总体规划方案地下空间总体规划方案及分析评估总体方案决策图2.3.3地下空间总体规划程序2城市空间与地下空间规划理论原则3．地下空间总体规划预测人防地下工程预测：空袭与城防作战破坏仿真模型，研究人防建设规模；运用系统工程效费模型，研究人防建设的防护标准。城市住宅区及城市交通、公建、管线等地下空间预测：相关树法、数学模型预测法、趋势外推法、专家集体预测法。技术经济的发展预测：(1)通用特尔斐法：即专家集体预测法，可靠性有争论；(2)试验证明法：美国兰德公司诺曼、达尔基博士提出，预测可靠性较高。基本程序：①确定目标；②选择专家，要求代表面广、总体权威高；③设计评估意见征询表；④征询信息反馈，一般3至4轮；⑤评估结果数据处理。地下空间总体规划预测小区地下空间需求预测城市地下交通发展预测城市地下公建发展预测城市地下管线沟预测城市人防工程发展预测城市经济条件发展预测地下空间开发技术发展预测地下空间开发预测成果图2.3.4规划预测的内容2城市空间与地下空间规划理论原则一、生理效应第三节地下空间生理与心理学(一)空气污染影响1.一氧化碳(CO)：侵害血液、神经毒物。长期接触低浓度CO引起慢性中毒，造成低氧血症，小孩体重低、智力发育迟缓。2．可吸入颗粒物：大于5μm颗粒引起慢性鼻炎、咽炎，小于5μm颗粒物促进肺泡壁纤维增生，造成慢性支气管炎。3．二氧化硫：窒息性气体，腐蚀作用。刺激眼结膜、鼻咽等粘膜。4．氮氧化合物：不易觉察，空气浓度60～150ppm时，刺激鼻腔和咽喉。吸入6～24h后胸部紧缩，肺水肿、呼吸困难、昏迷，甚至死亡，日后可能再发肺炎。浓度200～700ppm时，短时间吸入可致死。5．苯并(a)芘：致癌。6．二氧化碳：0.07％，少数人不适；0.1％，人们普遍不适；3％，呼吸深度增加；4％，头痛、耳鸣、血压上升；8～10％，呼吸困难，意识不清。7．甲醛：刺激性无色气体，易溶于水。刺激粘膜，低浓度甲醛致结膜炎、鼻炎、咽炎等，浓度高时则发生肺炎、肺水肿等。8