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城市地下空间开发与地质环境

——以河南省主要城市为例

2020-9-15 8:02:39 来源:中国矿业报 作者:王小莉 程新涛

一、地下空间开发与利用

在全球已经进入城市时代的大背景下,城市发展将是今后世界发展的重要问题。一个和谐的城市必须具备合理的生产、生活、生态结构和布局,土地利用和管理体制的法规保障,良好的生产生活功能协调关系,以及与自然的和谐共生关系。随着城市人口增加、土地减少、能源短缺、交通拥堵和生态环境恶化的加重,地下空间的开发利用已成为寻求城市可持续发展的唯一出路。

21世纪是人类开发利用地下空间的世纪。地下空间的利用与立体开发有助于舒缓、解决空间压力和城市困局。随着我国经济的快速发展,既要推进加速城镇化,又要保18亿亩耕地红线,城市空间发展压力倍增。由于我国正在经历着大规模的城市化,大量人口往大城市聚集。人们物质生活水平提高的同时,也带来了“城市困局”:拥堵与环境恶化、城市中心离散。平面扩张有限度,且诱发交通拥挤、空气污染、生态环境恶化,造成人口逃离、城市逐渐失去活力。地下空间的开发与利用有助于城市解困与复兴,国际学者预测21世纪末将有1/3人工作生活在地下。

向地下要空间、要资源已成为世界各国的国家战略,并成为城市发展的世界性趋势。我国已把“深地”(即地下空间开发与利用)纳入“十三五”规划纲要国土空间拓展的国家战略和重大科技计划。探测地球深部、向深部要空间、要资源、要安全,突破城市发展困局,需要开拓性探索地下空间资源潜力与开发方式。

二、 国内外城市地下空间开发利用现状

自1863年英国伦敦建成世界上第一条地铁以来,国外一些城市现代地下空间开发利用已经逐步形成规模,各有特色。地下空间的开发利用已不再单纯局限于地铁、下水道、地上建筑物向地下延伸,还有展览馆、研究实验室、地下停车场、军事指挥中心等各种设施也都在不断地向地下空间延伸和发展。按照用途,可分为工业民用、商业娱乐、交通运输、水利水电、市政工程、地下仓储、人防军事、采矿巷道及其他特殊建筑。

加拿大蒙特利尔地下城、美国纽约洛克菲勒中心地下步行道系统、日本东京综合交通换乘中心、新加坡地下30层科学城新规划等都是有名的城市地下空间开发利用的案例。

我国现代城市地下空间的开发利用始于20世纪50年代的人防工程,随着时代的发展逐步完善并向前发展。从1953年北京地铁的规划与建设开始,截至2014年底我国轨道交通运营线路已居世界前列;截至2016年,我国已有8600多座铁路、公路隧道,总长度约4370万千米(2020年达10万千米);超过1万平方米的地下综合体200个以上,最大的虹桥商务区地下空间面积260万平方米(2020年达1000万平方米);平战结合的人防工程面积超过1亿平方米,年产值约300多亿元,提供就业岗位约700万个;2016年底,累计开工建设综合管廊2005千米;2015年末,我国地铁运营线路长度3069千米。

2015年,我国47个主要城市地下空间开发面积约6.3亿平方米,到2020年规划开发4.7亿平方米。其中,以青岛胶州湾隧道、港珠澳大桥、上海铁路南站地下商业街、台北捷运地下街等隧道交通设施和城市地下街建设也已然形成一定规模。

三、 郑州城市地下空间开发与利用现状

据统计,2018年郑州市人均GDP 12523.88美元,全省人均GDP6297.35美元,已初步具备大规模开发地下空间的经济基础。

郑州地下空间开发一直处于发展初期,以人防工程、普通地下室、少量老地铁、过街隧道、污水收集系统、地下管线为主,可初步分为三个阶段:2008~2010年,开发170万平方米~230万平方米、地下0米~-10米;2011~2020年,开发920万平方米~980万平方米、地下0米~-10米; 2020年以后,开发2000万平方米~2400万平方米、地下0米~-30米;郑州市规划建设22条地铁,2009~2019年,1号、2号、9号、5号线已动工完成并正式运营,另有12条地铁线计划于2019~2023年建成。

郑州市总体规划(2010~2020年)以服务于郑州国家中心城市建设为宗旨,围绕“一主一城、三区四组团”(以主城区、航空城和新城区为主体、外围组团为支撑、新市镇为节点、其他小城镇拱卫)的城市布局,并规划城市轨道交通线网呈现“米字+一环两横六纵”的形态,由15条轨道交通线路组成,全长587.5千米。

目前,新一版郑州市城市总体规划(2018~2035年)编制现已启动。本次规划将遵循“强优势、补短板、挖潜力、提品质”的基本思路,坚持以人民为中心,以全球化和区域化为主线,内容主要包括,编制郑州市城市总体规划,同步编制郑州市城市综合交通规划、郑州市城市轨道交通线网规划两个专项规划,编制国家中心城市功能定位、发展目标与指标体系研究、新一线城市竞争力与空间活力专题研究、乡村振兴战略专题研究等12个专题研究。

郑州市在地下空间开发利用方面提出了一系列具有建设性的措施。然而,与其他国内外先进城市相比,郑州在城市地下空间开发利用方面仍存在许多不足。

一方面,郑州市的地下空间利用率仍然很低,缺乏大型的成规模、有规律的城市地下建筑群。地下医院、地下商业街、地下废弃物处理厂等仍在规划展望中,尚未确切地实施建设;地下管线混乱,缺乏共同沟建设。

另一方面,郑州市城市地下空间开发利用相关方面的法律法规不健全。从2011年3月起开始实施《郑州市城市地下空间开发利用管理暂行办法》和《郑州市城市地下空间开发利用项目办理程序》,给郑州市城市地下空间的开发带来了一定的规范引导作用,但是随着郑州市地下空间的进一步开发,需要增加相关法律法规的合理性和完整性、加强监管力度保障地下建筑施工安全和使用安全 、提高地下空间的使用效率。

四、河南省主要城市地下空间开发与利用产生的地质问题

郑州市是河南省省会、中原城市群中心城市、国家中心城市、中国(河南)自由贸易试验区的核心组成部分,是国家重要的综合交通枢纽,属于冲积平原——盆地复合型城市。开封市是中原城市群核心发展区城市,郑州大都市区核心城市,也是中国(河南)自由贸易试验区三大片区之一,是国家历史文化名城,国际知名文化旅游城市,属于平原型城市。洛阳市,是中原城市群副中心城市,是中国(河南)自由贸易试验区的三大片区之一,国家历史文化名城,中国四大古都之一,世界文化名城,属于盆地型城市。

地质环境对地下空间的开发具有制约作用,相关的探测技术、避让原则与控制指标、相应的法令与规范也都亟待研究。其中,岩土质量与地质环境条件是组成城市地下空间资源禀赋的两大要素之一。

河南地下空间开发与利用产生的主要地质问题有:

一是古文化层及遗址保护问题。如,开封的古城地层、洛阳的白马寺、二里头遗址、汉魏洛阳城遗址、东周王城遗址、偃师商城遗址、隋唐洛阳城遗址等。

二是洛阳城市主要含水层的保护问题。

三是郑州、洛阳地下水位回升引起的工程问题。如,郑州碧沙岗防空洞地下水位回升问题;洛阳盆地西部区域性地下水位不断下降,以及由1999年洛阳市规划的失去五级水面工程而引发盆地部分地区地下水开始回升水位的问题。

四是特殊土问题。如,郑州的湿陷性黄土、淤泥质软土、液化砂土等特殊土分布;开封的淤泥质软土等特殊土分布;洛阳的湿陷性黄土、卵砾石层等特殊土分布。

五是地质灾害问题。如,郑州的地面塌陷、地面沉降;开封的地面沉降;洛阳的地面沉降等地质灾害。

五、 地下空间开发利用方面地学建议

城市地下空间开发及利用,涉及到许多因素的影响,地下工程建筑需要具有地面建筑的基本功能,才能进一步发挥地下空间的优势。根据未来城市对不同地区环境的要求,形成地上与地下的协调、一体化服务。除了地质环境条件,地下空间开发与利用,还需要考虑城市的社会、经济、环境等各项要素,是一个综合性比较强的课题,具有资金大、周期长、不可逆的特点。

对地下空间开发利用笔者提出以下几点建议:一是应该具有完善的城市地下空间的总体规划设计。二是科学合理开发,保护好现有地下资源。三是应该提高和完善地下空间的使用效率。四是要增加相关法律法规的合理性和完整性。

我们在向地球深部索取空间、资源、安全的同时,时刻要谨记:“有保护!”地“取”、“有呵护”地“用”;协调、有序地进行科学合理式开发,充分、完善地进行资源保护式利用。□

(作者单位:中国地质科学郑州矿产综合利用研究所)

网站编辑:宫莉

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