城市可持续发展与城市地下空间开发利用
1992年，联合国环境与发展大会通过了著名的《关于环境与发展 的里约热内卢宣言》，制订了21世纪议程，得到了世界各国的普遍认 同，无论是发达国家还是发展中国家，都把可持续发展战略作为国家宏观经济发展战略的一种必然选择，我国也已编制完成并公布了《中国21世纪议程》．向世界做出了可持续发展的承诺，改革开放以来，我国经济有了很大的发展，与此相随，我国的城市化进入了加速发展阶段。城市化水平从1990年的%提高到2008年底的%。预计到21世纪中叶将达到65%。经济与城市化水平的高速发展导致城市建设的急剧发展，在此背景下，我国政府提出了建设资源节约型、环境友好型社会要求,实现城市经济发展与资源环境的协调发展。 节约城市土地资源
我国城市发展沿用“摊煎饼”式的粗放经营模式，表现在城市范围无限制地外延发展。我国城市土地利用的集约化程度在国际上处于较低水平。据气象卫星遥感资料判断和测算，1986年至1996年10年间，全国31个特大城市城区实际占地规模扩大%。据国家土地管理局的监测数据分析，大部分城市占地成倍增长，图位北京市1987年与2001年热岛分布图。根据预测，到21世纪中叶我国设市城市将达到1060个左右，7亿-10亿人将在城市中居住生活。
据统计，1986年至1996年，全国非农业建设占用耕地2963万亩。这比韩国耕地总和还多。平均每年占地相当于我国一个中等县的耕地， 这是已经考虑了开发复垦耕地7 366万亩增减相抵后的结果，实际上开发复垦增的新耕地质量较低，3亩以上才能弥补原l亩耕地的损失这一现象到如今不仅没有得到有效控制，而且还有日益加剧的趋势．以2008年为例，全国实有耕地面积 4亿亩，加上复耕补充的耕地，仍净减少29万亩。由于城市一般位于自然条件较好区域，所以耕地减少中优质耕地损失十分惊人。如1991年至1995年，全国水田减1004万亩。按照城市化发展的相关分析，以目前人均城市用地100m2的水平计算，到21世纪中叶，我国的城市发展将再占地1亿多亩，按人口平均，中国是耕地资源小国，人均仅有亩，仅及世界人均值亩的31%，图为北京市1987年与2001年城市绿地比较。图为北京市1993年与2001年用地比较。
耕地资源是一个国家最重要的战略资源之一．土地资源的可持续利用是我国实施战略的基础。我国上地能最大供应17亿人口的粮食是以人均耕地基本维持目前水平为前提的正视耕地资源极其有限并将继续减少的严峻现实，成为中国政府和人民关注最重大和最迫切的问题之一。为此，中共中央、国务院下发布了《中共中央、国务院关于进一步加强土地管理切实保护耕地的通知》．实行耕地总量预警制度，确保耕地数量动态平衡，时人均耕地面积降低到临界点的地区，拟宣布为耕地资源紧急区或危急区，原则上不准在占用耕地。城市人口的急剧发展与地域规模的限制已成为中国城市发展的突出矛盾。因此我国城市发展只能走土地资源集约化使用的发展模式。 综观当今世界，很多发达国家和发展中国家已把对地下空间开发利用作为解决
城市资源与环境危机的重要措施、实施城市土地资源集约化使用与城市可持续发展的重要途径。自1977年在瑞典召开第一次地下空间国际学术会议以来，召开了多次以地下空间为主题的国际学术会议，通过了不少呼吁开发利用地下空间的决议和文件。例如1980年在瑞典召开的“Rock Store”国际学术会议产生了一个致世界各国政府开发利用地下空间资源为人类造福的建议书。1983年联合国经社理事会下属的自然资源委员会通过了确定地下空间为重要自然资源的文本，并把它包括在其工作计划之中。1991年在东京召开的城市地下空间国际学术会议通过了《东京宣言》，提出了“21世纪是人类开发利用地下空间的世纪”。国际隧协正在为联合国准备题为“开发地下空间，实现城市的可持续发展”的文件，其1996年年会的主题就是“隧道工程和地下空间在城市可持续发展中的地位”。1997年在蒙特利尔召开的第七届地下空间国际学术会议的主题是“明天——室内的城市”，1998年在莫斯科召开了以“地下城市”为主题的国际学术会议。 在实践方面，瑞典、挪威、加拿大、芬兰、日本、美国和前苏联等国在城市地下空间利用领域已达到相当的水平和规模。发展中国家，如印度、埃及、墨西哥等国也于20世纪80年代先后开始了城市地下空间的开发利用。向地下要土地、要空间已成为城市历史发展的必然和世界性的发展趋势，并以此作为衡量城市现代化的重要标志。
城市地下空间是一个十分巨大而丰富的空间资源，如得到合理开发，使土地资源集约化使用，特别是缓解城市中心区建筑高密度的效果是十分明显的。 据一项初步调查估计，北京市建成区10 m深以上的地下空间资源量为亿m3，可提供亿m2的建筑面积，将大大超过北京市现有建筑面积。通过对近年来的多部城市地下空间规划编制的基础研究分析，如仅对城市浅层地下空间资源（深度30 m）的初步估算，开发面积为城市建设用地的30%（道路与绿地建设用地），再乘以可利用系数，则地下空间可供开发的空间资源是城市房屋建筑总量若干倍。如表所示。
日本于20世纪50年代末至70年代大规模开发利用浅层地下空间，到80年代末开始研究50 - 100 m深层地下空间的开发利用，并于2001年出台了大深度地下空间开发利用的法律（大深度地下公共的使用二関寸为特别措置法），
该法对大深度地下空间开发利用的法1律地位、开发用途、开发深度、土地征用等方面进行明确的规定，如图所示。因此，国际上有的学者预测21世纪末将有三分之一的世界人口工作、生活在地下空间中是并不夸张的。
国外城市地下空间开发利用的经验是：把一切可转入地下的设施转入地下，城市发展的成功与否取决于地下空间是否得到了合理的开发利用。世界各国开发利用地下空间的实践表明，可转入地下的设施领域非常广泛，包括交通设施、市政基础设施、商业设施、文化娱乐体育设施、防灾设施、储存及生产设施、能源设施、研究实验设施、会议展览及图书馆设施。其中大量应用的领域为交通设施，包括地铁、地下机动车道、地下步行道和地下停车场。特别是地铁，据地铁论坛网站的数据统计，截至2010年年底共有50多个国家的179个城市共建设轨道交通线约10 000 km,地下线通车里程约5 000 km；市政基础设施，包括市政管网、排水及污水处理系统，城市生活垃圾的清除、回收及处理系统，大型供水、贮水设施；商业设施，包括地下商业中心、地下街以及以商业为主兼有文化娱乐及餐饮设施的地下综合体；贮存设施，包括粮库、食品库、冷库、水库、油料库、燃
料库、药品库及放射性废弃物和有害物的储库。 节约城市能源、水资源
除土地资源外，按人口平均，我国也是资源小国。我国人均能源占有量不到世界平均水平的一半，人均水资源为世界人均水平的25%。因此实现资源可持续利用有着重要意义。在这方面，地下空间的利用大有可为。在每个国家的总能耗中，建筑能耗是大户。建筑物建成后使用过程中，每年所需要消耗能量的总和称为建筑能耗。据统计，在欧美一些国家建筑耗约占全国总能耗的30%。而建筑能耗中用于建筑物的采暖、通风空调的能耗约占全国总能耗的%。据世界能源研究所与国际环境发展研究所公布的数据表明，世界上前十名经济大国中，中国是单位能耗最高的国家。我国单位产值能耗接近法国的五倍。在建筑内部环境控制中，我国仅采暖一项，单位建筑能耗是发达国家的三倍。因此降低建筑内部环境能耗具有迫切的重要意义。
地下空间由于岩土具有良好的隔热性，可防止造成地面温度变化的诸多因素，如刮风、下雨、日晒等的影响，实际表明，地面以下1m，日温几乎没有变化，地面以下5m的室内气温常年恒定。因此将建筑物全部放在地下岩土中，比地面建筑要明显少消耗能量。据美国进行的地面与地下建筑对比分析的大量试验表明，堪萨斯城地下建筑相对于地上建筑的节能率有：服务性建筑为60%，仓库为70%，制造厂为47% - 90%，其他五个地区地下建筑的节能高于地上建筑节能为：明尼阿波利斯及波士顿地区48%，盐湖城58%，罗克斯迈勒地区5Io%，休斯敦地区为330%。如果和一般的地上建筑相比较，地下建筑节能更为显著。
更应特别指出的是，地下空间开发利用为自然能源的利用，特别是可再生能源的利用，开辟了一条广阔有效的途径。
地下空间为大规模的热能贮存提供了独有的有利条件。太阳能是巨大的洁净可再生能源，但其来源随季节、昼夜有很大的不稳定性。太阳辐射热的主要部分和放热一般仅在夏季得到，这就需要季节性贮存，在地下的水、岩石和土壤中贮存热量往往是最佳的甚至是唯一的选择。而利用地下空间贮水，将冬季天然冰块贮存于地下，用于夏季环境控制的蓄冰空调，既经济又是清洁可再生冷源，在国外如北欧一些国家多有应用实例。
地下空间贮热和贮冷，由于岩、土的热稳定性与密闭性，使热量或冷量损失小，不需要保温材料，利用岩石的自承能力，构筑简单，维护保养费大为降低。这就使天然能源或工业大量余热的利用富有成效。例如瑞典已在斯德哥尔摩西北方向约150 km的阿累斯达建造了一座15 000m3岩石洞穴热水库，洞穴顶部低于地面25 m，其长45 m、宽18 m、高22 m，蓄热温度范围为70 - 150℃，以废物焚烧的热为热源，通过一换热器与区域供热系统联结。该工程于1982年建成，1984年完成试验工作，工程投资400万美元。贮库用于阿累斯达的区域供热系统，每年能节油400 m3以上。
日本、美国正在开发地下超导磁贮电库的技术，该库为螺旋状排列的环形洞室。德、日等国还在开发地下压缩空气贮库技术。德国已于1979年在岩盐层中建成一座地下压缩空气库，功率为29万kw，贮气压力为8 MPa。这两种技术都可有效地贮存低峰负荷时的多余电能，满足高峰供电需要，从而节省发电站功率和能耗。美国、德国等正在研究开发所谓非枯竭性的无污染能源——深层干热岩发电。美国已于1984年6月建成世界上第一个10 MW功率的干热岩电站。该电站主要由两个深度为4 000多m的钻孔及其贯通孔组成，冷水由钻孔灌注，另一钻孔产生200 0C蒸汽，直接进入发电站发电。
我国水资源短缺问题日益明显。全国476个城市有300个缺水。预计到2030年，我国在中等干旱年份将缺水300多亿m3。我国的水资源在时空分布上很不均匀。在缺水的同时，又有大量淡水因为没有足够储存设施白白流向大海。我国能如挪威、芬兰等国那样，利用松散岩层、断层裂隙和岩洞以及疏干了的地下含水层，或如日本那样在东京、横滨、名古屋以及札幌等建造人工地下河川、蓄水池和地下融雪槽，储存丰水季节中多余的大气降水、降雪供缺水季节使用，就可以部分克服水资源在时间上分布不均匀的缺陷。
地下空间还可为物资贮存和产品生产提供更为适宜的环境。地下空间独具的热稳定性和封闭性对贮存某些物资极为有利。目前国内外建造最多的是地下油库、粮库和冷藏库。在地下建造冷藏库，可以少用或不用隔热材料，温度调节系统也较地面冷库简单，运行和维护费用比地面冷库低得多。据统计资料分析，地下冷库的运行费用比地面冷库低25% - 50%；在地下建造油库，不仅有利于减少火灾和爆炸危险，而且由于地下温度稳定，受大气影响较小，因而油料不易挥发和变质，可比地面油库节省20% - 30%的管理费用。在处理好防潮防虫害基础上，利用地下温度稳定建造地下粮库，也具明显的经济效益。如江苏镇江市地下粮库，实测地面粮库和地下粮库的经济指标如表所示。
某些产品的生产对环境温湿度、清洁度、防微振、防电磁屏蔽提出了更高要求，如在无线电技术生产和测试中，不仅要求高精度空气环境，而且常要求工作间不受外界电磁干扰。在地面建筑中如创造此类环境条件必须增加复杂的空调系统，配合各种高效过滤器并远离铁道、公路和其他工业生产振源，需要专门的电磁屏蔽装置以切断电磁波的干扰等。而在地下空间内则可利用岩、土良好的热稳定性和密闭性，大大减少空调费用，减少粉尘来源；利用岩土层的厚度和阻尼，使地面振动的波幅大大减少和使电磁波受到极大的削弱，从而能够采取简单的方法达到高技术的要求。
缓解城市发展中的各种矛盾
城市化的快速粗放发展的另一恶果，是正在中国城市中形成的“城市综合征”。交通阻塞、环境污染、生态恶化是其集中表现。 1)缓解城市交通矛盾
交通是城市功能中最活跃的因素，是城市可持续发展的最关键问题。交通阻塞、行车速度缓慢已成为我国许多城市普遍的突出问题。就连新兴城市深圳也不例外。如北京市干道平均车速比十年前降低50%以上，而且正以每年递减2 km/h的速度继续下降。市区183个路口中，据统计，严重阻塞的达60%，阻塞时间长达半个小时。交通阻塞的关键在于城市道路面积在城市面积中的比例以及人均道路面积太低，每千米道路汽车拥有量太大。上海、北京每千米道路的汽车拥有量相应为506辆与345辆，为发达国家大城市相应拥有量的成倍乃至数倍。北京。陕速路面积居全国之首，立交桥数量居全国城市立交桥之首，可是就这样，城市道路发展较快的北京，改革开放以来道路面积仅增加倍，而同期机动车数量增加了10倍，1996年底达到111万辆，1998年底达到140万辆，图为北京市1986年与2000年交通状况分析图。道路的扩展远远赶不上车辆的增长，道路的增长永远跟不上机动车保有量的增长，这是世界上任何城市都无法逃脱的规律。所以城市交通拥挤也就成为必然，只能另找出路。
解决“停车难”，在很多发达国家的现代化城市其主要出路是修建地下停车
库。地下停车库的突出优点是容量大、用地少，布局容易接近服务对象。因此，今后地下街、地下综合体的建设中，必须使停车场的面积保持适当的比例，特别是结合地铁车站修建地下车库，便于换乘地铁到达城市中心区，有助于减轻城市中心区的交通压力，既提高地铁的利用率又减轻了由汽车造成的城市公害。
加拿大蒙特利尔的经验表明：建设城市地铁交通网与地下通道、地下停车库、郊区火车相结合的体系也是减少大城市中心区汽车数量、根治城市大气污染的有力措施。城市大气污染的主要原因，以北京为例，是由燃煤排放的二氧化硫、悬浮颗粒（占80%）和来源于汽车尾气的一氧化碳和氮氧化物（占40% - 60%）。随着大城市汽车数量日益加速增长，汽车尾气越发成为城市大气污染的最主要原因。因此，控制汽车的污染，是根治城市大气污染的关键之一。
蒙特利尔地下有轨交通网是由东西二条地铁轴线、南北二条地铁轴线及环形地铁线和伸向城区中心地下的两条郊区火车道所组成。城区中心的60多个高层商业、办公及居住建筑综合大厦通过150个地下出入口及相应地下通道与这个地下交通网络的站台相连。中心区以外的人流上班、进行公务及商业活动时，通过郊区火车，或由自备汽车到达中心区边缘的地铁车站，车停在附近的地下停车场，然后乘地铁到达目的地车站，再经地下通道进入各高层建筑综合体。这样，城区中心区的机动车数量减少到最低限度。同时也使汽车尾气的排出量在城市中心区减低到最低限度。
西欧的一些国家为了降低市区的交通拥挤程度和大气污染程度，还在郊区通向市区的每个路口设置“路路通不停车电子收费系统”，在交通高峰时段，收取“市区交通拥挤费”。实际情况表明，这种交通模式和措施是有效的。特别是在加拿大、北欧漫长的伴有北极风和大雪的严冬季节，这样的交通模式保证了各种城市活动照常进行，显示其突出优势。
2)改善城市生态环境
当前我国城市环境形势相当严峻：大气污染日趋加剧，全国500多座城市，大气质量达到一级标准的不到1%，世界卫生组织全球大气监测网对150个城市的监测表明，北京、兰州、西安、上海、广州名列世界十大污染严重的城市。世界二十大污染城市，我国占有十个。北京进入采暖期后，所有空气质量周报结果都是中度污染以上，少数为重度污染。1998年9月，北京已出现光化学烟雾的先兆，上海、成都等市都曾出现了不同程度的光化学烟雾。我国酸雨面积超过国土面积40%，1994年降水监测结果显示，南方%左右的城市，北方一半以上的城市出现酸雨，我国酸雨区是世界上唯一的酸雨面积仍在扩大、降水酸度仍在升高的酸雨区。
1997年全国污水排放总量约亿t，其中工业废水亿t，生活污水亿t。城市污水80%以上未经处理排人江河，城市河段水质超过了三类标准的已占78%。136条流经城市的河流中105条水质污染严重超标，无法饮用。50%以上的城市地下水受到污染，全国有七亿至八亿人饮用污染超标水；水污染加重了缺水矛盾，由于污染因素造成的缺水量，占总缺水量的100%。垃圾围城现象普遍，我国年生产生活垃圾亿t，处理的仅占%左右，其余只能堆积，堆存量高达60多亿t，占地30多万亩，垃圾围城现象普遍。
噪声污染普遍超标，全国有三分之一的城市居民生活在噪声超标的环境中，城市交通噪声大部分超过70分贝值，生活噪声大部分超过55分贝值。
建筑空间拥挤、城市绿化减少也是城市生态恶化的重要原因。城市经济的发展和房地产开发，城市建筑和道路的大规模建设使可用于园林绿化的绿地和开敞
城市地下空间总体规划
