第3章　城市地下空间规划基础理论

3.1　城市地下空间资源评估

3.1.1　城市地下空间资源

城市地下空间已经被视为人类所拥有的、至今为止尚未被充分开发的一种宝贵资源,开发利用地下空间是开拓新的生存空间较为现实的途径。因此,人们只有采用多种途径和措施来提高城市地下空间的开发效率,才能摆脱目前城市发展的困境,促进城市的健康发展。

1981年5月,联合国自然资源委员会正式将地下空间列为“自然资源”。1991年,《东京宣言》指出:地下空间是城市建设的新型国土资源,它是自然资源之一,是土地资源向下的延伸,与其他国土资源(如矿产资源和水资源)一样,是人类赖以生存和发展的基础。因此,地下空间资源实际上是指可利用的已开发和未开发的地层空间范围内,实在的和潜在的空间场所的总称。地下空间资源可包括3个方面的含义:一是天然存在的地下空间资源的总量;二是在一定的技术条件下可供合理开发的地下空间资源总量;三是在一定的历史时期内可供有效利用的地下空间资源总量。

3.1.2　地下空间资源的容量

地下空间资源的容量即其占用的空间体积或容量,其数量指标可以用地下空间占有的空间体积或者有效利用的建筑面积来表达。地下空间资源容量概念有以下几个不同的层次。

(1)地下空间资源的天然蕴藏量。即在指定地下区域的全部空间总体积,包括可开发领域与不可开发领域的体积总和。

(2)可合理开发的资源容量。即在指定区域内,不受各种自然和建筑因素制约技术条件下可进行开发活动的空间领域总体积,在这个岩土体的空间范围内,开发活动不可侵犯周围受法律保护的领域,不威胁城市地质环境和已有建成物的安全。

(3)可供有效利用的资源容量。即在可供合理开发的资源分布区域内,符合城市生态和地质环境安全需要,保持合理的地下空间距离、密度和形态,在一定技术条件下能够进行实际开发,并实现使用价值的潜在建设容量。在数值上,可供有效利用的资源容量应为占有可供合理开发资源容量的一定比例。

(4)地下空间的实际开发容量。这是根据城市发展需求、生态与环境控制和城市规划和建设方案,实际确定或开发的地下空间容量。

3.1.3　地下空间资源评估的内容和目标

地下空间资源评估是一项涉及学科交叉、涉及因素多、信息多元化的复杂任务,包含资源调查和资源评价两个阶段的内容:

(1)资源调查。即资源信息调查,目的在于获得地下空间资源的多源空间信息和影响地下空间资源开发利用要素的信息,分析地下空间资源形成的必要条件,为资源评价提供基础数据。

(2)资源评价。以调查的信息为基础,通过一定的定性和定量手段分析地下空间资源影响要素作用和相关参数,获得其宏观的可供合理开发的资源数量与质量分布的定量评价结果。

资源评估的目标是完成地下空间资源分布图、评估图和评估数据库,为城市地下空间规划的编制提供基础数据和科学依据。

3.1.4　城市地下空间资源评估方法

评估采用的原始资料应包括地面空间现状资料、地下空间现状资料、城市总体规划资料、工程地质条件与水文地质条件资料等。由于评估依据(现状和规划调整)的数据是随时间变化的,因此,一般评估结果具有动态性和时效性的特征。

评估主要包括平面范围和深度范围两个方面。其中,平面范围包括对规划区划定边界范围的面积;深度范围一般指从地表至地下100m。

1.评估的基本要素

评估的基本要素是评估模型和指标体系建立的依据。评估指标体系是将评估要素规范化、同量纲化、系统化等构造而成的可写成计算或判别的数学因子表达式。评估要素的确定应以经济、政策、法律法规和当前及今后可预见的工程技术条件为前提,其参数精确尺度应以满足宏观评价为标准。其评估基本要素包括以下内容:

(1)基本地质和工程地质条件。

(2)水文地质条件。

(3)地下埋藏物和已经开发利用的地下空间。

(4)地面建筑物及基础。

(5)地面开敞空间。

(6)区位分布。

(7)竖向分布。

对山区而言,还应该考虑地形地貌的影响。需要强调的是在对同一个城市进行宏观评估时,城市的社会经济发展水平、城市现代化程度、土地利用与城市规划总体标准、政策法规、气候条件、城市人口总体状况、总体生态与环境、地下空间施工和维护技术水平等因素,一般为均质的宏观背景,不作为评估中的分析要素和评估指标。

2.评估的指标体系

构成地下空间资源评价的指标体系主要是由上述基本要素组成的,为了便于资源等级评价,可将上述要素分成4类,即工程地质条件适宜性、水文地质条件适宜性、区位对地下空间开发利用的有利程度、竖向深度对地下空间开发利用的有利程度。具体指标如图3.1所示。

3.地下空间资源调查评价方法

地下空间资源的总蕴藏量中,排除受到不良地质条件、水文地质条件、地下埋藏物、已经开发利用的地下空间、建筑物基础和开敞空间制约的空间后,剩余的空间范围即为可供合理开发的资源蕴藏分布。这种调查评估地下空间资源分布范围的方法,称为影响要素逐项排除法。

设V为评估范围内地下空间的总蕴藏空间,V1为不良地质条件和水文地质条件制约的空间,V2为受地下埋藏物制约的空间,V3为受已开发利用的地下空间制约的空间,V4为开敞空间和建筑物基础制约的空间,V5为可供合理开发利用的空间。则可供合理开发的地下空间资源为

V5=V-(V1+V2+V3+V4)

各因素制约的空间可能重叠,如图3.2所示。

例如:

(1)V1与V2的空间位置可能重叠,即地下埋藏物所在区域可能也是工程地质条件不良的地区。

(2)V1、V2与V4位置可能重叠,如城市保护绿地区域下部10m以上区域可能也是工程地质条件和水文地质条件不良区或地下埋藏物影响区域。

(3)V3与V4空间位置可能会重叠,如保护、保留建筑物下部可能建有地下室。

如图3.3所示,阴影部分为影响因素制约区,圆圈内空白部分为可供合理开发的资源蕴藏分布区。

在实际评价操作中,可采用图形叠加法和排除法取得地下空间可供合理开发的资源分布及容量。也就是说,首先按照各制约因素的影响深度范围进行层次划分,假定各层次内制约因素影响为均匀分布,对影响制约区进行图形叠加,则得到所有制约空间的总投影范围;用评估单元内资源天然总蕴藏量减去制约空间的位置和体积,则得到评估单位内可供合理开发的资源分布及容量。