第3章　城市地下空間規劃基礎理論

3.1　城市地下空間資源評估

3.1.1　城市地下空間資源

城市地下空間已經被視為人類所擁有的、至今為止尚未被充分開發的一種寶貴資源,開發利用地下空間是開拓新的生存空間較為現實的途徑。因此,人們只有采用多種途徑和措施來提高城市地下空間的開發效率,才能擺脫目前城市發展的困境,促進城市的健康發展。

1981年5月,聯合國自然資源委員會正式將地下空間列為“自然資源”。1991年,《東京宣言》指出:地下空間是城市建設的新型國土資源,它是自然資源之一,是土地資源向下的延伸,與其他國土資源(如礦產資源和水資源)一樣,是人類賴以生存和發展的基礎。因此,地下空間資源實際上是指可利用的已開發和未開發的地層空間范圍內,實在的和潛在的空間場所的總稱。地下空間資源可包括3個方面的含義:一是天然存在的地下空間資源的總量;二是在一定的技術條件下可供合理開發的地下空間資源總量;三是在一定的歷史時期內可供有效利用的地下空間資源總量。

3.1.2　地下空間資源的容量

地下空間資源的容量即其占用的空間體積或容量,其數量指標可以用地下空間占有的空間體積或者有效利用的建筑面積來表達。地下空間資源容量概念有以下幾個不同的層次。

(1)地下空間資源的天然蘊藏量。即在指定地下區域的全部空間總體積,包括可開發領域與不可開發領域的體積總和。

(2)可合理開發的資源容量。即在指定區域內,不受各種自然和建筑因素制約技術條件下可進行開發活動的空間領域總體積,在這個巖土體的空間范圍內,開發活動不可侵犯周圍受法律保護的領域,不威脅城市地質環境和已有建成物的安全。

(3)可供有效利用的資源容量。即在可供合理開發的資源分布區域內,符合城市生態和地質環境安全需要,保持合理的地下空間距離、密度和形態,在一定技術條件下能夠進行實際開發,并實現使用價值的潛在建設容量。在數值上,可供有效利用的資源容量應為占有可供合理開發資源容量的一定比例。

(4)地下空間的實際開發容量。這是根據城市發展需求、生態與環境控制和城市規劃和建設方案,實際確定或開發的地下空間容量。

3.1.3　地下空間資源評估的內容和目標

地下空間資源評估是一項涉及學科交叉、涉及因素多、信息多元化的復雜任務,包含資源調查和資源評價兩個階段的內容:

(1)資源調查。即資源信息調查,目的在于獲得地下空間資源的多源空間信息和影響地下空間資源開發利用要素的信息,分析地下空間資源形成的必要條件,為資源評價提供基礎數據。

(2)資源評價。以調查的信息為基礎,通過一定的定性和定量手段分析地下空間資源影響要素作用和相關參數,獲得其宏觀的可供合理開發的資源數量與質量分布的定量評價結果。

資源評估的目標是完成地下空間資源分布圖、評估圖和評估數據庫,為城市地下空間規劃的編制提供基礎數據和科學依據。

3.1.4　城市地下空間資源評估方法

評估采用的原始資料應包括地面空間現狀資料、地下空間現狀資料、城市總體規劃資料、工程地質條件與水文地質條件資料等。由于評估依據(現狀和規劃調整)的數據是隨時間變化的,因此,一般評估結果具有動態性和時效性的特征。

評估主要包括平面范圍和深度范圍兩個方面。其中,平面范圍包括對規劃區劃定邊界范圍的面積;深度范圍一般指從地表至地下100m。

1.評估的基本要素

評估的基本要素是評估模型和指標體系建立的依據。評估指標體系是將評估要素規范化、同量綱化、系統化等構造而成的可寫成計算或判別的數學因子表達式。評估要素的確定應以經濟、政策、法律法規和當前及今后可預見的工程技術條件為前提,其參數精確尺度應以滿足宏觀評價為標準。其評估基本要素包括以下內容:

(1)基本地質和工程地質條件。

(2)水文地質條件。

(3)地下埋藏物和已經開發利用的地下空間。

(4)地面建筑物及基礎。

(5)地面開敞空間。

(6)區位分布。

(7)豎向分布。

對山區而言,還應該考慮地形地貌的影響。需要強調的是在對同一個城市進行宏觀評估時,城市的社會經濟發展水平、城市現代化程度、土地利用與城市規劃總體標準、政策法規、氣候條件、城市人口總體狀況、總體生態與環境、地下空間施工和維護技術水平等因素,一般為均質的宏觀背景,不作為評估中的分析要素和評估指標。

2.評估的指標體系

構成地下空間資源評價的指標體系主要是由上述基本要素組成的,為了便于資源等級評價,可將上述要素分成4類,即工程地質條件適宜性、水文地質條件適宜性、區位對地下空間開發利用的有利程度、豎向深度對地下空間開發利用的有利程度。具體指標如圖3.1所示。

3.地下空間資源調查評價方法

地下空間資源的總蘊藏量中,排除受到不良地質條件、水文地質條件、地下埋藏物、已經開發利用的地下空間、建筑物基礎和開敞空間制約的空間后,剩余的空間范圍即為可供合理開發的資源蘊藏分布。這種調查評估地下空間資源分布范圍的方法,稱為影響要素逐項排除法。

設V為評估范圍內地下空間的總蘊藏空間,V1為不良地質條件和水文地質條件制約的空間,V2為受地下埋藏物制約的空間,V3為受已開發利用的地下空間制約的空間,V4為開敞空間和建筑物基礎制約的空間,V5為可供合理開發利用的空間。則可供合理開發的地下空間資源為

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

各因素制約的空間可能重疊,如圖3.2所示。

例如:

(1)V1與V2的空間位置可能重疊,即地下埋藏物所在區域可能也是工程地質條件不良的地區。

(2)V1、V2與V4位置可能重疊,如城市保護綠地區域下部10m以上區域可能也是工程地質條件和水文地質條件不良區或地下埋藏物影響區域。

(3)V3與V4空間位置可能會重疊,如保護、保留建筑物下部可能建有地下室。

如圖3.3所示,陰影部分為影響因素制約區,圓圈內空白部分為可供合理開發的資源蘊藏分布區。

在實際評價操作中,可采用圖形疊加法和排除法取得地下空間可供合理開發的資源分布及容量。也就是說,首先按照各制約因素的影響深度范圍進行層次劃分,假定各層次內制約因素影響為均勻分布,對影響制約區進行圖形疊加,則得到所有制約空間的總投影范圍;用評估單元內資源天然總蘊藏量減去制約空間的位置和體積,則得到評估單位內可供合理開發的資源分布及容量。