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1、特大城市“向下走”？怎么面对地下可利用空间？ （来源： 中国国土资源报 作者：赵 凡） 自以为熟悉成都， 可我还是在它最中心位置的天府广场上迷失。令人堵心的堵车和比肩接踵的人流像是不见了。 这是 11 月 27 日的上午， 成都少有的太阳出来， 眼前所见，是宽阔的广场，上面喷泉、绿地、雕塑、玩闹孩子，还有晒太阳的老人。 成都市规划院的领导带着我们来到步梯口，一边往下走，一边介绍：天府广场地下工程的总体布局是四层：地面广场，用于休闲和人车集散；地下一层，是商业、文化、交通功能；地下二层，是车库和地铁站厅，地下三层，是 1 号线站台，地下四层，是 2 号线站台。 原来， 地面上的广场， 在地下却成
2、为另一个立体的繁华世界。会生活的成都人依然会生活，但是换了一种方式。 这种改变，是从什么时候开始的？终将向何方？ 朝向未来的国家战略，迫切性、必要性几乎被大举进军的城朝向未来的国家战略，迫切性、必要性几乎被大举进军的城市化“逼”出来，一开始就显示出不可阻挡的趋势性。从政府角度市化“逼”出来，一开始就显示出不可阻挡的趋势性。从政府角度看， “三深一土”是中国看， “三深一土”是中国科技创新的新高地。 中国城市未来的发展、科技创新的新高地。 中国城市未来的发展、中国地勘产业的未来转型都能在地下空间利用中找到突破口中国地勘产业的未来转型都能在地下空间利用中找到突破口 当在很多人都在纠结如何利用地面空
3、间的时候， 地下空间的利用，其实早就开始，只不过没有上升到整体的、长远的理念上认识。 中国在西汉时期就出现了 5 到 7 米深的水井； 1835 年，四川自贡诞生了 1001.42 米的人工钻凿盐井； 我国目前最深的油井在新疆塔里木盆地，深达 8408 米； 我国第一口用于科学研究目的的 5000 米深钻在江苏省东海县诞生； 1969 年 10 月 1 日，北京第一条地铁线路建成通车； 20 世纪初，中国地质调查局开始把城市地质调查研究作为重要的工作内容 无论是单孔挖凿,还是成面积的挖掘建设，亦或是摸清家底的探索研究， 我们早就因为各种各样的原因打起了地下空间的主意。但是，当 21 世纪第一个
4、 15 年过去之后，很多有识之士深刻地意识到，这件事，我们再不做，就晚了。 在国外高校执教多年的中国地质科学院教授级高工戴春森知道不少国际做法。比如美国的“地球透明计划”、芬兰的“赫尔辛基地下空间总体规划”、马来西亚的“排洪与地下公路一体化”。 这些成规模、成系统的地下空间利用规划，在一些国家已经完成。地下空间利用的实践也在一些国家做得有声有色，比如新加坡利用 100 米以下的地下空间， 主要是做物流； 加拿大蒙特利的城市空间建设，30%已经转到地下；东京在地下修建了巨型的排水系统。有数据表明，国际城市地下空间利用率为 30%。而我国城市平均地下空间的利用率只是 17%。 地下空间利用的差距是
5、因为整体深测水平有差距。 按照地球深部探测首席专家组组长董树文的观点， 我国深部探测领域相对国际先进水平之间有一个 30 年左右的代沟，我们在探测技术、探测和利用深度、探测分辨率和探测程度上都存在明显差距。就在人家开始第二轮深地探测时，我们的第一轮才刚刚开始。 其实，对地下空间利用的必要性，地球人的认识都一样，因为横亘在所有人眼前的问题都一样而中国，压力则更大。 人口增长、交通拥堵、日益加剧的污染、越来越频繁的自然灾害、越来越严重的地表资源的枯竭种种问题表明，要做到可持续发展， 必须要把深地探测研究上升到国家战略的高度认识。 地下空间安全利用的国家专项研究势在必行。 在今年 5 月召开的全国科
6、技创新大会上， 习近平总书记明确提出，向地球深部进军是我们迫切需要解决的战略科技问题。国家领导人对地下空间和能源资源的开发利用高度重视， 而新近叫响的国土资源科技创新“三深一土”战略， 恰好契合了国家“十三五”规划纲要中提出的“深空、深海、深地、深蓝”发展目标。 “向地球深部战略”实施进入快车道。在此背景下，国土资源部与教育部、中科院、中国地震局共商建立了深地探测研究协调机制， 成立了由国土资源部部长姜大明任组长的深部研究领导小组， 责成由 8 位院士专家组成的首席专家组领衔编制地球深部探测国家重大科技项目方案， 由多位院士专家组成的专家顾问委员会咨询把关，共同推进深地探测研究重大科技项目立项
7、。 立项建议书目前已经完成，计划年底前完成论证工作，这是深地探测的进度表。在科学家的立项书里，深地探测项目分四个层次：第一层，近地表探测（0 到 0.5 公里） ；第二层，万米资源探测（0.5 到 10 公里） ；第三层，透视地壳探测（10 到 30 公里） ； 第四层， 深地科学探测 （大于 30 公里） 。 要完成八大任务：地下空间探测与安全利用；深部含水层结构探测；深部资源能源探测与开采；深部油气探测与开采；地热资源探测与地热利用；深部地下观测与地壳活动性监测；深部探测前沿技术与装备；深部探测与深部过程。 地下空间安全利用的课题排在八大任务的第一， 不仅因为它对于中国未来发展至关重要，还
8、因为大家对它最摸不清底。 中国地下空间起步晚发展快，存在资源浪费、生态环境破坏等诸多问题，亟须科学的理论、先进的技术和严谨的规则进行破解， 迫切需要通过国家重大科技专项“创理论、 攻技术、 建规则”。中国地质科学院党委书记、副院长王小烈说，地下空间安全利用和立项研究对于国家发展有三个重大意义： 第一是缓解城市土地供应的压力，保障城市可持续发展；第二是防范自然灾害影响；第三是引导产业转型，培育新兴产业，增加社会经济的效益和生态环境的效益。因此，“向地下要空间、要安全、要效益，是我国社会经济和城市发展的必然选择”。 调研，就是立项论证工作的重要部分。 11 月 25 日28 日， 地球深部深探研究
9、领导小组及首席专家组成员赴上海、武汉、成都三个大都市调研。来自国土资源部、教育部、中科院、中国地震局等不同部门的有关院士、专家每到一处，即马不停蹄地召开座谈会并考察现场，了解各个城市地下空间安全利用的需求点、 梳理未来在地下空间安全利用中需要攻克的科技难题、沟通各地方因地制宜的特色发展途径。 关于地下空间的种种涉及，不能再只当成文学看。科学家的关于地下空间的种种涉及，不能再只当成文学看。科学家的畅想把一个完全不一样的世界展现出来， 你还当这是异想天开吗？畅想把一个完全不一样的世界展现出来， 你还当这是异想天开吗？不，它也许就是我们看得见的未来不，它也许就是我们看得见的未来 “全球变暖，环境恶化
10、，地面城市问题突出，人类已经开始探索太空定居。那么，我们有没有可能往下看？深部空间资源丰富，人类能否实现在地球深部生存和定居？” 四川大学的谢和平院士从这个发问开始了自己的阐述。 他说，与我们已经熟悉的地面空间相比较，深地空间环境清洁、隔音隔震、天然抗自然灾害，低成本无辐射而且恒温恒湿。因此，深地空间可能成为优于太空移民定居， 应对未来地球灾害的人类移居方式。 移居地下生活，需要建立全链条的生态圈。谢和平构想的奇特之处正在于此。在他的构想中，地下空间要打造出三层地下宜居城市、地下生态圈和科学探索基地。在这张构想图中，有生活和文化区域， 比如可将图书馆、 博物馆、 会展中心、 体育馆、音乐厅、
11、养老院等地上文化、 娱乐设施转入地下； 有交通与通信，比如可以在深部纵向和横向设计覆盖整个地下空间网络； 有生态景观，比如可以进行包括植物、动物和微生物的地下生态系统构造，以及地下瀑布等景观系统建设。 科学的构想不是科幻小说， 它的内核， 还是科学研究与推理。对于谢和平带来的这场头脑风暴， 大家观点并不相同， 但都认为，地下空间的安全利用可以通过科技攻关实现， 这已经并可能为越来越多的实践案例所证实。 地球深部工程要做什么？ 地质学告诉我们，地球从地表到地心，分地壳、地幔和地核三个同心球层。现在所谓的地下空间利用，主要还在地壳层。在开发的过程中，要对付的，主要是覆土层和基岩层。而这两个层面的施
12、工，需要多种技术的支持。 技术是为目标服务的。 董树文提出， 首先， 地下空间是资源，需要向评价其他地下矿产资源一样进行规范地调查、 勘查和评价；其次，所谓地下空间并“不空”，而是充满水土、岩石物质、具有温压梯度、应力变化等多重场元的平衡系统，一旦开发利用必然产生原始平衡的扰动和破坏， 需要精细的探测和实时的监测技术；再次，地下深部空间具有极端物理、化学、生物和地质环境，可以开展地表温压条件下不可实现的实验， 如增重环境与上天的失重环境恰恰相反， 极具探索性。 所以， 地下空间探测与安全利用，包括了城市地下空间、地下含水层和特殊空间三个部分。 地质勘查、工程地质和地铁建设的多年实践，已经开发和
13、运用了不少地下工程技术。 但是要想达到董树文所说的三部分的要求，还远远不够。 戴春森根据国际事例研究提出，深部工程的展开，应该走这样的流程：第一是要做探测评价。要搞清地球原始平衡状态、建立多场的 3D 静态模型，画出基本线。第二是做规划。规划设计要考虑多种影响因素，比如工程叠加后对地质环境的影响、地质环境变化对工程的影响，这些变化随时间的演变过程、对这些演变最终造成灾害的可行性的动态模拟及灾变预测和规划、 设计中的规避。第三就是建设使用阶段。这一阶段要进行对变化参数的监测，监测结果要用于校正和更新动态模型，要工程干预消除或延缓灾变演变过程。 将地面建设放到地下，必须杜绝急功近利。 作为地球深部
14、探测首席专家，中国地质大学（北京）教授王成善院士说，在调研中，他产生了两个基本想法。第一个想法是要保证规划第一、安全第一和环境第一。城市地下空间的利用具有不可逆性。地面上建一个建筑，觉得不合适可以炸掉，地下就不行了； 地下空间的发展是高成本投入， 空间利用先后次序不同，影响的不是一两亿元，而是几十亿元、几百亿元的问题；地下空间受多强制性要素的约束，所谓上天容易入地难，是因为地下是个固体空间，充满了巨大不确定性。 他的第二个想法是地下空间利用规划必须考虑全功能、 全深度、全资源和全灾害。他解释道，所谓全功能，是说由于地下空间的特殊性和巨大挑战性，我们一开始做的时候，就要把所有功能都考虑清楚，这种
15、考虑要非常超前。所谓全深度，是指要站在整个世界科技发展的前沿态势来考虑深度问题。所谓全资源，不仅指地下资源，而且指在开发过程中的水、热和废渣石等资源的综合利用。所谓全灾害，是指既要考虑在地下空间利用之前的灾害问题，也要考虑到在开发利用过程之中的灾害问题，还要考虑开发利用之后运行过程中的灾害问题。 对于中国正在崛起的一批特大乃至超大型城市， 解决地下空对于中国正在崛起的一批特大乃至超大型城市， 解决地下空间的安全利用问题已迫在眉睫。城镇化大举进攻下，满负荷、超间的安全利用问题已迫在眉睫。城镇化大举进攻下，满负荷、超载量滋生出形形色色的城市病。 一些城市已经开始立体空间发展载量滋生出形形色色的城市
16、病。 一些城市已经开始立体空间发展的探索和实践，也取得了不少实绩。但大部分城市在地下空间利的探索和实践，也取得了不少实绩。但大部分城市在地下空间利用的规划、法规、管理、技术等方面都还处在起步阶段用的规划、法规、管理、技术等方面都还处在起步阶段 21 世纪初，中国地质调查局开始拓展了一项有重要意义的工作：城市地质。20032009 年，环渤海、长三角和珠三角启动了上海、北京、杭州、天津、南京、广州 6 个城市的三维地质调查试点。 南京地调中心研究员程光华告诉记者， 三维地质调查试点在多领域采用多种技术手段对城市地质进行了全面、综合、系统的调查。在多个试点城市建立了数据库、三维模型和信息系统，为城市地下空间探测奠定了很好基础。但是调查深度大都以 50 米以浅为主，以工程地质钻为主，以钻孔为主，没能够很好地解决不确定性和抗干扰性的问题，深度和精度都有很大的局限性。 但是城镇化的大潮完全不能等待。大城市、特大城市、超大城市的交通和各种形式的污染让城市管理者急切寻找另一个空间，在全国各地迅速兴起的地铁建设热，是这种情绪最直接的表现。 成都， 一个让人充满安逸生
