城市地下空间：解决当今城市的问题外文翻译资料

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城市地下空间：解决当今城市的问题

摘要：世界范围内城市化进程日益加快，为正在扩张和新兴发展的城市带来了问题。人口增长导致人们对可靠的基础设施的需求增加，而现在则需要提高能源效率并增强公众环境意识。地下空间的使用可以帮助城市去满足这些日益增长的需求，保持城市的密集度，并且找到所需的空间，从而在现有的城市景观中纳入新的功能。在许多情况下，只有在所有其他（地上）选项都用尽的情况下，才会考虑解决城市问题的地下解决方案。当从规划或初始项目阶段开始考虑和评估地下解决方案时，将会实现更优化的解决方案。

因此，地下空间的使用不应该限于大型基础设施项目。文章还展示了地下空间用于商业性住宅型的储存，水输送和处理以及文物保护的创新用途，并强调了地下空间的使用如何为城市发展带来更多的最佳解决方案。

关键词：地下空间 轨道交通 隧道 城市规划

1.引言

世界正在日益成为一个城市环境。 自2008年以来，世界上一半以上的人口居住在城市，预计未来四十年，世界人口将增至约100亿。 由于世界农村人口预计在此期间保持稳定，这一增长将发生在城市地区。 到2050年，全世界70％的人口将生活在城市中，而世界城市人口将比本世纪前两年翻一番（UN，2007,2013）。

大多数这种未加抑制的人口将会在发展中国家发生，快速扩张的城市需要满足日益增长的基础设施需求。如果没有高效的运输基础设施，随着城市将从市中心扩展开来，会造成交通拥堵、出行时间的增加、珍贵的耕地消失、，资源配置不平等从而导致环境问题紧张（Longman，1998; Chen，2000）。在发达国家，城市扩张速度较慢，但人口结构特征将发生变化，60岁以上的人口将会越来越多（Angel et al。，2011）。这些人口变化对城市的必备功能和城市布局提出了新要求，要求城市向持续改进可持续发展和资源节约型发展（Camagniet al。，2002; Jenks and Burgess，2000）。

尽管城市密度高可以帮助城市提高能源效率和资源利用效率，但仅靠城市密度不足以获得较高的生活水平。对比人口最稠密的城市和最适宜居住的城市（维基百科，2015;美世，2015）发现除了密度以外，还受其他因素的影响。文章提出，地下空间的高效和综合利用是这些因素之一，并简要概述了地下空间提供的可以改善生活质量的因素（安全，健康，便利和舒适）（联合国，1961年）。

城市人口提高生活质量的意识越来越强烈，对人类和商品的可靠性、安全运输及环境提出了更高的要求：如可靠的公用事业、配水和污水处理系统；环境的可持续性和有限的城市扩张；绿地和娱乐区；减少能源使用并降低排放和噪音水平；美学和遗产保护；有效利用房地产和公共空间（Broere，2012）等。在现有的城市地区，这些要求对城市来说是一个巨大的挑战，因为开发新功能或重新定位和改进现有功能所需的空间是不容易得到的。在地下建设基础设施提供了找到我们所需空间的机会，但它通常被认为是最后的手段。这源于一个悖论，即只有当地上空间被耗尽并且不再有其他方案可以解决复杂的城市问题时才会被考虑。由于缺乏解决问题的足够空间造成的复杂性以及地下通道的阻碍性几乎不可避免地导致了更高的成本，使地下解决方案形成了一种昂贵的形象，也因为如此很多人认为地下解决方案非常困难（Bosch， 2003; Bobylev，2009）

如果工程师，城市规划者和决策者能够聚在一起并认识到为了达到最佳解决方案，地下选项需要从一开始就考虑和使用（Sterling et al。，2012），在新兴大都市中悖论其实是不需要存在的，因为最初地下通道不受阻碍，存在独特的机会。这些城市的不受制约地急剧扩张只是问题的一部分，包括地下选项在内的结构化城市的规划仍然局限于少数案例，例如参见Vauml;hauml;aho（2009）和Li et al。 （2013年）。一般来说，尽管这个问题在很多场合已经提出，但大家对于地下空间能为城市问题提供可能的解决方案的认识仍然很低。最近，国际隧道和地下空间协会（ITA）第20工作组的“城市问题 - 地下解决方案”展示了一个典型项目，重点介绍了针对典型城市问题的地下解决方案，并重新尝试提高这种认识（Thewes et al。 ，2012）。 WG20成立于2002年，作为ITA的一部分，目的是为了识别已经解决或者可以通过使用地下空间设施来解决的城市问题，以及提高ITA内外部的意识。其他积极参与提高公众意识的组织包括地下空间委员会（ITACUS），也是ITA的一部分，以及城市地下空间相关研究中心（ACUUS），它则是一个国际跨学科协会。

2.城市地下解决方案

由于缺乏运输，资源，货物和服务的分配基础设施，许多密集的城市环境面临着问题。 当配合上述需求时，可以详细阐述这些问题，包括：交通堵塞；噪音和空气污染导致环境条件恶劣； 缺乏安全和抵御自然灾害和洪水的问题； 拥挤和缺乏工作和娱乐空间；在保留城市环境的审美品质和（文化）遗产时的限制；老龄化的基础设施以分配资源，污水运输和处理； 以及上述问题的组合效果。

2.1交通拥堵

最容易被发现的问题可能是城市街道需要缓解拥堵。为了减少高峰时段的交通压力，可以通过使用分开的铁路系统节省时间。由于经合组织国家的拥堵成本估计相当于国内生产总值的约2％（Godard，2008年），因此每个工人每年可节省数百小时（Godard，2008）。

但公共交通系统提供其他好处，因为它们往往比道路交通需要更少的表面积。研究表明，汽车交通比地铁系统占用的空间要多30至90倍。同样，公共道路运输需要3到12倍的空间（Thewes et al。，2012）。通过从地面上的汽车运输到地下公共交通系统，大量的地表土地可以节省出来用于其他用途。

持续改进隧道掘进支持技术增加了城市轨道交通系统的成功。现在隧道掘进机（TBM）技术的进步允许在更困难的地面条件下挖建隧道 - 甚至低于地面水位 - 并且做到对表面几乎没有干扰。即使在对于保护文化遗产高度敏感的城市环境中，例如阿姆斯特丹和罗马历史悠久的城市中心（Burghignoli等，2013），虽然现在地表影响有限也仍然可以实现钻孔隧道。

2.2污染和噪音

公路噪音和车辆排放被认为是城市地区的急需解决的问题。为了减少噪音影响，可以建立隔音屏障，但这些措施会产生视觉影响。高速公路附近的住宅物业价值通常会由于汽车和废气排放的高噪音而降低。另外，在靠近高速公路的地方也有相关的健康和安全问题。

其次，将客运从汽车转移到公共交通系统可以减少地方一级的噪音和污染影响，而且还可以在更大的范围内减少，因为公共交通系统往往更节能，通过增加公共交通可以节省大量的能源，如地铁系统的使用。

另外，在过去的几十年中，许多城市都修建了环形道路和公路隧道，以改善交通条件，并使道路网络适应预测的需求。与此同时，旅行时间得到改善，交通对周围环境的影响也在减少。现在，随着城市发展侵蚀现有的环行道路，一些城市开始将这些环行道路的地表部分移动到地面以下，以进一步降低其影响。例如巴黎A86的双层隧道，马德里M30的大直径隧道或阿姆斯特丹的A10隧道（Samuel，2006;Arnaacute;iz和Bueno，2009; ZuidAs，2015）。

对周围环境影响更大的可能是高架公路，主要是在20世纪50年代和60年代由一些美国城市建造的；例如波士顿，西雅图和旧金山。这些通过下游地区的巨型高架结构，仅提供通往高速公路附近区域的有限通道，现在被视为难看，嘈杂，可能还不安全。许多城市正在考虑用城市公路隧道取代这些高架公路。西雅图的阿拉斯加高速公路就是一个例子，它在建成后将成为世界上最大直径的钻孔隧道（Gatti et al。，2013）。

这些从地面或地表以上的道路向大致相同位置的地下解决方案的过渡，往往是复杂而昂贵的。虽然最初决定在地面上建设这些道路只是出于对直接建设成本的关注，但决策者在作出此类选择时更应考虑包括房地产影响、结构寿命和长期可持续性，这将有助于避免这种不利情况，并减少城市交通的使用寿命成本。

2.3防范自然灾害

随着人口集中，城市地区极其容易因系统老化或其他自然力量而造成基础设施故障。人口增长不仅意味着更多的人依靠基础设施，而且与此同时人造设施可能会增加灾难的严重程度。例如，城市化意味着更多的铺设面积从而导致更严重的洪水，以及地下水补给资源的损失。

地下河流的建设可以增加径流量或转移雨水。大直径隧道在布宜诺斯艾利斯和东京等城市已经出现这种情况（Dal Negro et al，2012; Miyao et al。，2000）。吉隆坡的SMART隧道使这一概念更进一步，因为这条隧道在干旱时期充当公路隧道，在交通堵塞时期间用作暴雨隧道（亚伯拉罕，2008年）。

另外，应该认识到，地下可能难以提供建造的环境，但地下结构提供了更好的自然保护、抵御环境因素，包括破坏性天气和地震事件。地下设施和地铁系统不太容易受到地震破坏，在大地震中几乎没有受到损害（Wallis，2010; Tashiro和Mutou，2013）。

2.4缺乏空间以及对遗产和环境的保护

上面的大多数地下例子都不适合人类的长期存在。这源于人类对生活，工作和地上重建的偏好。历史上，地下结构主要用于住所或作为公共交通系统的入口和连接点。随着时间的推移，范围更广的功能性设施占据了地下住宅，但往往仍为地下人员提供短暂的预期住宿。主要目的是为了满足其他人类需求，而腾出地表空间并改善城市的生活条件。Thewes等记录了地下停车场，商场或地下储存设施等实例（2012）。

最近，越来越多的目标不仅要保持表面空间的自由并创造新的空间和功能，而且要以保留现有建筑物和文化遗产，对于历史悠久的公共职能来说尤其如此。巴黎的卢浮宫，阿姆斯特丹的阿姆斯特丹国立博物馆和海牙的Mauritshuis都有一些更新的地下扩建博物馆。在所有这些情况下，在不降低原有建筑物的视觉质量的前提下，实现了对现有古迹的补充，同时创造了新的地面空间、有限的入口点和小的占地面积，以保护建筑物及其建筑物的安全集合。

而这样的地下扩建纪念建筑物不仅限于公共建筑，现在还包括私人住宅，伦敦的冰山屋是作为提供地下可能性的更宏伟的范例（Reynolds，2015）。

2.5实用性和基础设施

着眼于较大的地下设施，很容易忽略传统上放置在地下的许多公用设施。正如Bosch和Broere（2011年）所讨论的，放置在浅地下的不同公用设施的数量越来越多，导致公用事业层的可用空间变大。特别是为家庭废水和雨水以及分布式冷热存储系统或浅层地热系统添加分离式污水处理系统，如果直接放置在地下，则需要大量的地下足迹。如果没有适当的管理和划分，越来越多的公用事业公司在浅层地下公用设施层中会造成地下空间短缺，并且鉴于检查需要，修理或更换地下公用设施的数量增加，往往会导致地面干扰增加。

公用隧道，是指放置在浅层深度的小隧道，又包含不同设施的电缆和导管，这是一种解决方案。它们不仅减少了公用设施的有效占地面积，而且可以将它们放置在公用隧道内部更近的地方，但这些公用设施也可以在不需要挖掘地下的情况下进行检查和修复。亨特等人（2014年）显示，对于数量有限的公用事业公司而言，这种多用途隧道可以提高成本效益。

不仅公用事业管线，而且相关的处理厂和设施都可以放置在地下。斯德哥尔摩，鹿特丹或广州市等地下污水处理厂展示了这些设施不仅释放了地表空间，而且通常还减少了与这些工厂相关的邻近住宅的嗅觉影响，并有助于减少废水对环境的整体影响 （Watertechnology，2015; Waterworld，2010）。

3.结论

地下开发是发展和重塑城市地区以应对未来挑战的重要手段。在地下布置基础设施和其他设施可以在不破坏遗产或对地表环境产生负面影响的情况下实现城市地区的新功能，同时为长期改善城市的环境影响和更有效地利用空间和资源提供了机会。这些效益可用于现有的重建城市，也可以更容易和更具成本效益地开发城市，以获得更大的收益。

本文列举的案例数量有限，但是已经在这个小集中可以观察到，许多这些地下解决方案可以解决或帮助改善城市开发所面临的多个问题：交通堵塞；环境问题；（绿色）空间不足；防范灾害需要；缺乏粮食、能源、水和卫生基础设施。

在规划和发展城市时，规划者、工程师和决策者应该重视地下工作。提升对地下空间效益的认识，是在城市环境中有系统地利用地下空间的第一步。

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