我國城市地下空間綜合效益研究

張宏 董愛

摘要：近年來國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市化步伐加快，我國城市地下空間的開發(fā)利用為緩解城市壓力、促進(jìn)城市健康發(fā)展帶來的綜合效益日漸顯著。文章從經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、防災(zāi)四個(gè)方面對地下空間開發(fā)利用帶來的各種子效益進(jìn)行分析研究，為找到綜合效益最優(yōu)化的方法和途徑，進(jìn)一步開發(fā)地下空間潛能，提供定性與定量的依據(jù)。并通過層次分析法篩選重要效益指標(biāo)，為建立評價(jià)指標(biāo)體系奠定基礎(chǔ)。

Abstract： In recent years， the national economy has developed rapidly and the pace of urbanization has been accelerating. The development and utilization of urban underground space in China has become increasingly significant for alleviating urban pressure and promoting the healthy development of the city. This article analyzes the various sub-benefits brought about by the development and utilization of underground space from four aspects： economy， society， environment， and disaster prevention. In order to find ways and means to increase comprehensive benefits， we will further develop the potential of underground space and provide qualitative and quantitative analysis. in accordance with. And through the AHP， the important sub-benefits are screened to lay the foundation for the establishment of an evaluation index system for the comprehensive benefits of urban underground space.

關(guān)鍵詞：地下空間；綜合效益；層次分析法

Key words： underground space；comprehensive benefit；Analytic Hierarchy Process

中圖分類號：TU984.11+3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0001-04

0 引言

改革開放以來隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大規(guī)模人口涌向城市，我國城鎮(zhèn)人口比率從1978年的17.92%上升到2016年的57.35%，城市人口急劇增加。城市化得到跨越式發(fā)展的同時(shí)也帶來了交通擁堵、城市擁擠、空氣質(zhì)量差等城市病，為城市的持續(xù)、健康、快速發(fā)展帶來壓力。地下空間的開發(fā)利用便成為緩解城市壓力、增強(qiáng)城市功能、改善城市環(huán)境的必要手段。城市地下空間的開發(fā)利用包括交通設(shè)施、商業(yè)設(shè)施、地下車庫、市政管線、防災(zāi)工程、軍事工程、地下倉儲以及高層建筑地下部分八大領(lǐng)域。目前，我國城市地下空間的開發(fā)利用尚處于初步階段且存在諸多問題，如資源利用不充分、空間規(guī)劃不合理、綜合效益不最優(yōu)等。因此，為避免資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失，亟需對綜合效益進(jìn)行研究以期找到提高綜合效益的方法和途徑，解決城市空間發(fā)展的矛盾和提升城市功能。

通過對我國城市地下空間綜合效益相關(guān)文獻(xiàn)的整理分析，國內(nèi)學(xué)者對城市地下空間綜合效益的研究主要分為兩類。一類是定性研究，以羅周全[1]等學(xué)者為代表的將地下空間總效益分為直接效益與間接效益，并分析各子效益的對綜合效益產(chǎn)生的影響及作用。另一類是定量研究，有以王洋[2]為代表的通過“有無對比法”和“地上地下對比法”，建立社會效益、環(huán)境效益、防災(zāi)效益量化指標(biāo)體系計(jì)算模型；還有以姜韡[3]、龍漢[4]為代表的綜合效益評價(jià)指標(biāo)貨幣化計(jì)算方法。根據(jù)城市地下空間綜合效益相關(guān)文獻(xiàn)中我國學(xué)者對綜合效益的劃分研究，總結(jié)歸納出城市地下空間開發(fā)利用綜合效益之間的關(guān)系，如圖1。

本文將基于前學(xué)者對綜合效益的研究，從經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、環(huán)境效益、防災(zāi)效益四個(gè)方面，對各子效益展開進(jìn)一步量化研究，并結(jié)合層次分析法分析各子效益的權(quán)重，為今后建立城市地下空間綜合效益評價(jià)指標(biāo)體系提供基礎(chǔ)。

1 經(jīng)濟(jì)效益

對經(jīng)濟(jì)效益的相關(guān)研究可歸納為兩類，一類是李相然[5]提出的將經(jīng)濟(jì)效益直接列為綜合效益的一個(gè)子效益；另一類是羅周全[1]等將經(jīng)濟(jì)效益分為項(xiàng)目生命周期中的直接經(jīng)濟(jì)效益和間接經(jīng)濟(jì)效益，直接經(jīng)濟(jì)效益分為土地價(jià)值、建設(shè)費(fèi)用、能源消耗、運(yùn)行費(fèi)用，間接經(jīng)濟(jì)效益分為社會效益、環(huán)境效益、防災(zāi)效益；本文將經(jīng)濟(jì)效益直接列為子效益，并分為降低開發(fā)成本效益和降低運(yùn)營成本效益。

1.1 降低開發(fā)成本效益

一般來說地下空間的開發(fā)成本較高，是地面同類建筑投資的3-4倍，最高8-10倍。在地下軌道交通方面，開發(fā)成本比地面交通要高出很多，如：2010年北京地鐵平均造價(jià)在6～8億元/公里，2016年開通的北京地鐵16號線每公里造價(jià)高達(dá)12億元，是地面相同長度鐵路、公路造價(jià)的幾倍甚至十幾倍。但是，大城市中心地塊的土地開發(fā)費(fèi)用高昂，2016年北京市東城區(qū)地價(jià)平均為9.61萬元/每平米，上海市徐匯區(qū)地價(jià)平均為8.93萬元/每平米，地價(jià)占到了總造價(jià)的60%以上。隨著距離得增加，城市的中心效應(yīng)逐漸降低、地價(jià)減少，開發(fā)成本降低。

因此，在一定開發(fā)范圍內(nèi)，地下空間的開發(fā)成本比地面開發(fā)少。超過開發(fā)范圍后，地面建筑更經(jīng)濟(jì)，可見地下空間和地面空間存在一個(gè)開發(fā)成本的平衡點(diǎn)。根據(jù)城市地價(jià)等值線、平均地面建筑開發(fā)成本、地下建設(shè)成本等因素確定半徑R就可以確定城市地下空間開發(fā)的適宜范圍，同時(shí)也能控制開發(fā)成本，從而有效降低開發(fā)成本。

1.2 降低運(yùn)營成本效益

城市地下空間因溫度波動范圍較小，具有“冬暖夏涼”的特性，且地下空間的密閉性較好，受外界自然條件的直接影響較小，具有恒溫、隔熱、恒濕、安全等特點(diǎn)。這些良好的環(huán)境特點(diǎn)可以有效降低恒溫恒濕系統(tǒng)的建筑能耗、空間安全維護(hù)的運(yùn)營成本。

隨著我國節(jié)能技術(shù)設(shè)施的發(fā)展應(yīng)用，地下空間在運(yùn)營維護(hù)階段可大大降低成本。節(jié)能照明（LED）技術(shù)、隧道照明科技、地?zé)犸L(fēng)能等新能源的利用，從長遠(yuǎn)的角度來講，不僅綠色環(huán)保能耗低而且還大大減少運(yùn)營成本，促進(jìn)城市生態(tài)文明和諧，提升城市的綜合治理能力。

2 社會效益

城市地下空間帶來的社會效益包括擴(kuò)大城市容量效益、提高交通安全性效益和節(jié)約時(shí)間效益，地下空間的豎向延伸使得人類的生存空間得到舒展。同時(shí)，為城市居民提供快速、安全的出行方式。比如慕尼黑使用地鐵以后，1970～1977年事故率下降77.6%，車禍率下降27.1%，死亡率下降40.7%。1990～2000年，日本市民乘地鐵出行節(jié)約的時(shí)間達(dá)到一半以上。

2.1 擴(kuò)大城市容量效益

隨著城市現(xiàn)代化的迅速崛起，城市建筑越來越密集，地面空間越來越狹窄。人類逐步走向?qū)Φ叵驴臻g立體延伸的探索，認(rèn)識到地下空間開發(fā)利用的重要性。因?yàn)槌鞘械叵驴臻g的拓展不僅能擴(kuò)大城市容量緩解城市擁擠壓力，還能在城市功能和治理能力上獲得智慧提升。

以北京市為例，2017年常住人口為2170.7萬人，GDP增速為7.6%。地下空間開發(fā)利用規(guī)模約為3000萬m2，中關(guān)村、王府井商業(yè)區(qū)等地下空間建設(shè)規(guī)模地下、地上比例已經(jīng)達(dá)到0.5、0.42，接近世界先進(jìn)開發(fā)水平。隨著未來人口數(shù)量的增多，北京市地下空間的開發(fā)利用將進(jìn)一步向新城中心區(qū)、邊緣集團(tuán)公共中心進(jìn)一步擴(kuò)展，為擴(kuò)大北京城市容量促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來不可忽視的效益。

2.2 提高交通安全性效益

人車混流的地面交通經(jīng)常因行人不遵守交通規(guī)則而發(fā)生事故，最終導(dǎo)致大面積的交通堵塞。城市地下交通的開發(fā)利用使混亂的交通狀況得到有效改善，行人可通過地下人行通道穿越街道，做到人車分流，避免路口交通事故的發(fā)生，提高行人交通的安全性。同時(shí)，由于沒有路口信號燈的限制，地下交通也能夠更加快速、安全。通過對城市交通事故率的研究發(fā)現(xiàn)，交通事故率的降低與地下交通的開發(fā)有很大關(guān)系。提高交通安全性效益可以看做交通事故損失的減少效益，即：

2.3 節(jié)約時(shí)間效益

地下交通設(shè)施的建設(shè)大大減少了工作、居住地之間的通勤時(shí)間，能夠提高整個(gè)社會的工作效率。大大縮短了交通線和減少了運(yùn)輸量，節(jié)約城市能源的同時(shí)也有效改善了城市交通。節(jié)約時(shí)間效益可表現(xiàn)為地下機(jī)動車道通行節(jié)約的時(shí)間和地下通道行人節(jié)約的時(shí)間，主要是免于等紅綠燈所節(jié)省的時(shí)間。假定節(jié)約時(shí)間的一半用來投入生產(chǎn)，從而地下交通設(shè)施所帶來的節(jié)約時(shí)間效益為：

3 環(huán)境效益

城市地下空間的開發(fā)利用可減少地面環(huán)境污染、增加綠化面積美化城市。減少環(huán)境破壞和污染引起的經(jīng)濟(jì)損失，即為給人們帶來效益，這個(gè)效益稱為環(huán)境效益。

3.1 減少空氣污染效益

城市地下空間具有封閉性，可收集地下通道行駛車輛排放的尾氣并進(jìn)行過濾處理，從而減少對城市空氣的污染，表現(xiàn)為減少空氣污染效益。

汽車排放的廢氣中CO（一氧化碳）、HC+NOx（碳?xì)浠衔锖偷趸铮M（微粒，碳煙）為有害氣體。根據(jù)國家汽車排氣污染物排放限值規(guī)定，選用國家最新施行的第五階段轎車和小型貨車的排放限值（如表1），結(jié)合各項(xiàng)污染物的治理費(fèi)用，得出減少空氣污染效益計(jì)算方式：

3.2 減少噪聲污染效益

道路交通車輛噪聲是城市噪聲公害的主要來源，長期處于噪聲污染下會使人情緒躁動，工作效率降低，失眠難安危害健康。城市地下交通的減震降噪系統(tǒng)可有效降低噪聲分貝和擴(kuò)散區(qū)域，從而減少對地面居民的噪聲影響。我國城市降噪措施主要是設(shè)置道路隔聲屏障和限制鳴笛，因此減少交通噪聲公害效益可體現(xiàn)為道路隔聲屏障設(shè)施的計(jì)算費(fèi)用Q，即：

3.3 減少人體健康損失效益

根據(jù)國民疾病健康調(diào)查報(bào)告顯示：因城市空氣污染引起的疾病發(fā)病率正在逐年攀升，地下空間的開發(fā)利用可將機(jī)動車尾氣進(jìn)行收集并過濾有害物質(zhì)，減少空氣中的致癌毒物，有效改善空氣質(zhì)量，減少人體健康疾病的發(fā)生。減少因發(fā)病造成的誤工和醫(yī)療費(fèi)損失，進(jìn)而表現(xiàn)為減少人體健康損失效益。為簡化計(jì)算，一般將因環(huán)境質(zhì)量變化而導(dǎo)致的病人人數(shù)與病人的平均治療費(fèi)同誤工費(fèi)之和的乘積作為損益費(fèi)用，計(jì)算公式為：C=∑Td（ω+β） （5）

式中：C-減少人體健康損益效益費(fèi)用，萬元/y；∑T—減少發(fā)病人數(shù)，單位：人/y；d-誤工天數(shù)，d/人；ω-國民人均日收入，萬元/天；β-每天治療費(fèi)用，萬元/d。

4 防災(zāi)效益

筆者在閱讀文獻(xiàn)梳理后發(fā)現(xiàn)，我國對防災(zāi)效益可操作的定量研究所見不多。我國學(xué)者王洋[6]將減少地震、戰(zhàn)爭和氣象災(zāi)難損失效益作為地下空間開發(fā)防災(zāi)效益的評價(jià)指標(biāo)，通過“有無對比法”和“地上地下對比法”來研究，假定這些災(zāi)難發(fā)生對地上建筑造成的損失即為建設(shè)地下空間所帶來的防災(zāi)效益。

4.1 減少地震損失效益

在地震作用下，地下30米以上的地震加速度是地表的40%，地下空間受到的破壞強(qiáng)度比地面輕。地震損失可分為直接損失、間接損失、震后救援與重建費(fèi)用，直接損失為房屋建筑及道路的直接經(jīng)濟(jì)損失和室內(nèi)財(cái)產(chǎn)損失，間接損失為直接損失的γ倍，一般地區(qū)取1.8，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)取1～2，欠發(fā)達(dá)地區(qū)取1.5～2.5。

4.2 減少氣象災(zāi)難損失效益

地下空間受氣象災(zāi)害影響要遠(yuǎn)小于地面建筑，龍卷風(fēng)、暴雪、冰雹等惡劣氣候?qū)Φ叵驴臻g幾乎沒有影響，同時(shí)地下空間的排水系統(tǒng)還可緩解暴雨、洪水等氣象災(zāi)害帶來的影響。

減少氣象災(zāi)難損失效益是利用災(zāi)害評估理論，由孕災(zāi)環(huán)境危險(xiǎn)性、承災(zāi)體脆弱性、致災(zāi)因子強(qiáng)度及功能系統(tǒng)的貨幣價(jià)值決定氣象災(zāi)害導(dǎo)致的損失。即：氣象災(zāi)害損失=孕災(zāi)環(huán)境危險(xiǎn)性×承災(zāi)體脆弱性×致災(zāi)因子強(qiáng)度×系統(tǒng)價(jià)值

孕災(zāi)環(huán)境危險(xiǎn)性為某時(shí)間段內(nèi)發(fā)生氣象災(zāi)害的頻度和程度，承災(zāi)體脆弱性為承災(zāi)體承受氣象災(zāi)害作用的能力，致災(zāi)因子強(qiáng)度為氣象災(zāi)害所蘊(yùn)含的能量，系統(tǒng)價(jià)值為地下空間功能系統(tǒng)及配套設(shè)施的總價(jià)值。

4.3 減少戰(zhàn)爭損失效益

我國從上世紀(jì)60年代開始采用“平戰(zhàn)結(jié)合”的地下人防工程建設(shè)，和平時(shí)期用作公共活動場所，戰(zhàn)時(shí)用作避難場所，減少戰(zhàn)爭損失效益為減少因戰(zhàn)亂造成的人員損傷、設(shè)備物資損失，減少企業(yè)社會生產(chǎn)能力下降的損失。

5 綜合效益各指標(biāo)權(quán)重分析

城市地下空間綜合效益的各指標(biāo)權(quán)重分析可采用專家打分法與層次分析法相結(jié)合，考慮的元素較多時(shí)手算工作量較大，且準(zhǔn)確性難以保證，所以可借助軟件解決問題。

北京市豐臺科技園是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地，總占地1.8平方公里，地下空間建設(shè)規(guī)模為100萬平方米，總投資60億元，地下環(huán)廊運(yùn)營費(fèi)為每年400萬元。地下空間開發(fā)模式以軌道交通為引導(dǎo)混合式開發(fā)，人、交通、商業(yè)配套的無縫連接。商業(yè)娛樂功能占總面積的35%，交通功能占25%，停車場面積占25%，設(shè)備用房及其他占15%。

選取具有專業(yè)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)的專家10人，采用1～9分制賦分法打分，通過德爾菲法和兩兩比較法相結(jié)合，確定各指標(biāo)的權(quán)重。最終結(jié)果如表4-表9。

通過以上分析可以看出，案例中地下空間綜合效益中權(quán)重最大的子效益是社會效益。最顯著的二級指標(biāo)效益是擴(kuò)大城市容量效益、節(jié)約時(shí)間效益和減少空氣污染效益，其次是降低運(yùn)營成本、提高交通安全性效益。

6 結(jié)論與展望

我國對于城市地下空間開發(fā)利用的探索起步較晚，這就造成了城市地下空間立法規(guī)定不完善、空間產(chǎn)權(quán)不明晰、管理制度不規(guī)范、效益研究不深入等問題產(chǎn)生。而對于開發(fā)利用綜合效益的研究有助于找到更高效的開發(fā)路徑，以及相應(yīng)的政策制定。近年來國內(nèi)學(xué)者在國外研究的基礎(chǔ)上結(jié)合我國地下空間的實(shí)際狀況，進(jìn)行了初步探討，研究思路有所拓展，對現(xiàn)有研究分類進(jìn)行改進(jìn)，使之更符合我國地下空間的特性，具有很大的創(chuàng)新性。

本文基于眾多學(xué)者提出的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、環(huán)境效益、防災(zāi)效益劃分，進(jìn)一步細(xì)分出子效益，并進(jìn)行內(nèi)涵分析與定量化研究。今后將對以下內(nèi)容進(jìn)行深入研究：一是對于綜合效益評價(jià)指標(biāo)的定量研究；二是對于城市地下空間綜合效益評價(jià)指標(biāo)體系的建立；三是對于開發(fā)地下空間宏觀影響的研究。盡管我國目前僅處于地下空間淺層開發(fā)的起步階段，但開發(fā)帶來的綜合效益越來越明顯，在未來不僅能發(fā)揮地下空間在防震防災(zāi)方面的基礎(chǔ)作用，將帶來更大的經(jīng)濟(jì)、社會以及環(huán)境效益，提升城市整體功能，發(fā)揮智慧城市潛能。

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