人類(lèi)社會(huì)從游牧到聚居的變化，使人們逐漸摒棄了原始的穴居生活，開(kāi)始在地面上營(yíng)建房屋，進(jìn)而形成了城市。從那時(shí)起，人們?cè)?jīng)長(zhǎng)時(shí)期舒適和安全地生活在地面空間之中。到了近代，社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)生了幾次飛躍性的提高，城市的規(guī)模、數(shù)量也隨之不斷地發(fā)展和增長(zhǎng)。隨著城市人口爆炸性的增長(zhǎng)，自然資源的大量消耗和城市環(huán)境的日益惡化，有限的城市地面空間，已不能滿(mǎn)足社會(huì)和城市發(fā)展的需要。為了當(dāng)代人生活質(zhì)量的提高和子孫后代的生存與發(fā)展，必須尋求新的生存空間。在可供選擇的幾種新空間中，宇宙空間雖然是無(wú)限的，但從技術(shù)上看，在短期內(nèi)大規(guī)模開(kāi)發(fā)是不現(xiàn)實(shí)的。海洋的面積為陸地的2.5倍，海面和海底空間有很大的利用潛力，但開(kāi)發(fā)起來(lái)要比在陸地上困難得多。因此，除了適當(dāng)擴(kuò)大地面空間的利用高度外，比較現(xiàn)實(shí)可行的選擇就是開(kāi)發(fā)和利用陸地上的地下空間，這對(duì)于人類(lèi)生存條件和生活環(huán)境的改善，對(duì)于未來(lái)城市的形成，都將發(fā)生深遠(yuǎn)的影響。這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)在許多國(guó)家以及聯(lián)合國(guó)的有關(guān)組織中引起普遍的關(guān)注。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家的大城市中，地下空間得到了廣泛的利用，進(jìn)行了大量的工程實(shí)踐和科學(xué)研究工作，把開(kāi)發(fā)利用地下空間做為緩解城市發(fā)展中各種矛盾的有效途徑之一，作為建設(shè)現(xiàn)代化城市和未來(lái)城市的一個(gè)重要內(nèi)容。
我國(guó)雖然有著開(kāi)發(fā)利用地下空間的傳統(tǒng)，例如至今仍有3500萬(wàn)以上的人口居住在各種類(lèi)型的窯洞之中，但就城市地下空間而言，除近年來(lái)修建的一些地下人民防空工程外，開(kāi)發(fā)和利用的規(guī)模和范圍都很有限。因此，在我國(guó)城市化進(jìn)程中，在城市現(xiàn)代化的過(guò)程中，提出和研究城市地下空間開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情進(jìn)行適當(dāng)?shù)膶?shí)踐，是十分重要和有意義的。
一、背景和前提
城市是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)物。城市的狀況和面臨的問(wèn)題，都是一定國(guó)家和地區(qū)在一定社會(huì)發(fā)展階段上現(xiàn)實(shí)情況的反映。例如，近代城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用，一般是從1863年英國(guó)倫敦建成世界上第一條地下鐵道算起。這一現(xiàn)象反映了第一次產(chǎn)業(yè)革命在英國(guó)發(fā)生，城市隨之發(fā)展，城市交通出現(xiàn)了立體化的需要。當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)，一方面新的技術(shù)革命正在或?qū)⒁偈股a(chǎn)力出現(xiàn)新的飛躍，在許多國(guó)家中，城市化的進(jìn)程正在加速進(jìn)行；另一方面，人口、糧食、土地、資源、環(huán)境、生態(tài)、就業(yè)、教育、債務(wù)等問(wèn)題，都在日益尖銳化，有的甚至已達(dá)到危機(jī)的程度。人類(lèi)社會(huì)正是在這種矛盾狀態(tài)中前進(jìn)和發(fā)展。同樣，城市也是在類(lèi)似情況下發(fā)展的，總的矛盾表現(xiàn)在城市人口的增長(zhǎng)和城市化水平的提高與土地和水資源的擁有量的不斷減少。
在城市發(fā)展過(guò)程的諸多矛盾中，起主要作用的因素是人口的增長(zhǎng)。在本世紀(jì)初，世界人口僅16億，1987年已達(dá)到50億，預(yù)計(jì)到2000年將有62億，2025年可能為80多億，2050年時(shí)將突破100億。與此同時(shí)，居住在城市中的人口增長(zhǎng)更快，特別在發(fā)展中國(guó)家，人口增長(zhǎng)速度平均為2％以上，而城市人口的年增長(zhǎng)速度為4％，即快約一倍。如果以這樣的速度進(jìn)行推算，到2025年，發(fā)展中國(guó)家人口將為77.7億，其中城市人口為56.8億，城市化水平將上升到73％。與1980年比較，城市人口凈增47.1億，這將對(duì)這些國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源造成極大的壓力。
我國(guó)的城市化進(jìn)程很快，1980年時(shí)有城市220個(gè)，城市化水平為13.6％，1986年城市增至353個(gè)，城市化水平達(dá)到17.23％。預(yù)計(jì)到2000年，城市化水平將上升到41.5％，城市人口將有4.78億；如果到2050年我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)達(dá)到當(dāng)時(shí)中等發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，則城市化水平必將進(jìn)一步提高到70％左右。即使按屆時(shí)全國(guó)人口保持在13億的樂(lè)觀估計(jì)，城市人口也將增至9.1億，比現(xiàn)在的2.1億凈增7億人。若以比較合理的城市用地標(biāo)準(zhǔn)（100平方米/人）計(jì)算，則為了現(xiàn)有城市用地狀況的改善，需要擴(kuò)大用地8820平方公里；為今后凈增的7億人口，還再需要70000平方公里，兩者合計(jì)為78820平方公里，約折合1.18億畝，相當(dāng)于一個(gè)小省的面積。這些土地大部份為可耕地。在我國(guó)可耕地人均擁有量?jī)H為世界平均水平的1/3，同時(shí)又正以每年700～900萬(wàn)畝的速度減少的情況下，這樣擴(kuò)大城市用地顯然是不合理，不可能的。這里還沒(méi)有計(jì)入為新增城市人口提供住房所需建筑材料將要消耗的土地。因此，不論是為了現(xiàn)有城市狀況的改善，還是為了未來(lái)的發(fā)展，我國(guó)的城市化都不能僅靠擴(kuò)大城市用地來(lái)實(shí)現(xiàn)，而必須尋求新的途徑，做到既擴(kuò)大城市空間，又不多占用土地；既節(jié)約資源，又能使城市生活現(xiàn)代化；既保持城市傳統(tǒng)風(fēng)貌，又充分利用新技術(shù)革命的成果。
開(kāi)發(fā)利用城市地下空間，除上述宏觀的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)背景外，由于各個(gè)國(guó)家的國(guó)情不同，發(fā)達(dá)程度不同，在開(kāi)發(fā)利用城市地下空間的規(guī)模、內(nèi)容、重點(diǎn)等方面都有所差異。例如，中國(guó)、蘇聯(lián)、瑞士和北歐一些國(guó)家從備戰(zhàn)要求出發(fā)，建造了大量地下防空工程，其中相當(dāng)一部份在平時(shí)可作為各類(lèi)公共建筑使用。有些國(guó)家，如日本、聯(lián)邦德國(guó)、法國(guó)等，國(guó)土狹小，大城市人口高度集中，城市交通矛盾突出，因而大量修建地下快速軌道交通系統(tǒng)和地下停車(chē)場(chǎng)，并與換乘樞紐結(jié)合發(fā)展地下商業(yè)中心或地下商業(yè)街。北歐、西歐一些能源缺乏的國(guó)家，如瑞典、芬蘭、法國(guó)等，利用地下空間的有利條件發(fā)展地下貯庫(kù)，貯存能源。加拿大氣候寒冷，在幾個(gè)大城市中建造地下步行通道網(wǎng)，將地面上的重要建筑物、交通樞紐和商業(yè)中心在地下連接起來(lái)，使城市居民在冬季倍感方便。在美國(guó)的幾所大學(xué)內(nèi)，為了保存歷史性建筑物的統(tǒng)一風(fēng)格和解決校園內(nèi)用地緊張問(wèn)題，建造了一些地下圖書(shū)館和教學(xué)、實(shí)驗(yàn)建筑，取得良好效果。
盡管城市的發(fā)展已經(jīng)提出了開(kāi)發(fā)地下空間的需求，但是能夠在多大規(guī)模、多大范圍內(nèi)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，還要視有關(guān)國(guó)家、城市的經(jīng)濟(jì)承受能力而定，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)城市地下空間要付出很高的代價(jià)。例如，歐洲一些城市修建地鐵，造價(jià)平均為每公里1500～2000萬(wàn)美元；日本東京新建的深埋地鐵，造價(jià)高達(dá)每公里1億美元；我國(guó)上海開(kāi)始興建的地下鐵道，造價(jià)預(yù)計(jì)每公里需人民幣1.4億元。如此高昂的建設(shè)費(fèi)用，即使在經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的國(guó)家，建造地鐵也不是輕而易舉的。上海地鐵是我國(guó)第一條以解決城市交通問(wèn)題為主要任務(wù)的地下快速軌道交通線，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)，到試驗(yàn)、研究，準(zhǔn)備已近10年，之所以遲至最近才正式開(kāi)工，困難主要在于資金的籌措。
瑞典的人均國(guó)民生產(chǎn)總值在1953年時(shí)為981美元，聯(lián)邦德國(guó)在1958年時(shí)為931美元，日本到1965年達(dá)到人均904美元。如果把以上情況與這些國(guó)家開(kāi)發(fā)城市地下空間的情況相對(duì)照，這幾個(gè)年代正是這三國(guó)開(kāi)發(fā)利用城市地下空間的高潮，或者開(kāi)始進(jìn)入高潮的時(shí)期。這說(shuō)明了經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市發(fā)展與開(kāi)發(fā)利用城市地下空間之間的內(nèi)在關(guān)系，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是國(guó)情與國(guó)力，或需要與可能的關(guān)系。
我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，當(dāng)前人均國(guó)民生產(chǎn)總值僅300多美元，然而一些大城市面臨的矛盾很多，已經(jīng)產(chǎn)生了開(kāi)發(fā)城市地下空間以緩解城市矛盾的客觀需求。這種需要與可能之間的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象，說(shuō)明我國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施過(guò)于落后，同時(shí)城市化速度相對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，存在一定程度的超前現(xiàn)象。根據(jù)以上情況，可以預(yù)計(jì)，到2000年前后，即我國(guó)人均國(guó)民生產(chǎn)總值達(dá)到800～1000美元時(shí)，比較大規(guī)模地開(kāi)發(fā)城市地下空間才可能具備較充實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。在此之前，選擇最急需的項(xiàng)目，有重點(diǎn)地進(jìn)行適當(dāng)規(guī)模的開(kāi)發(fā)，當(dāng)然還是應(yīng)該的，這樣也有助于積累經(jīng)驗(yàn)，迎接城市地下空間開(kāi)發(fā)利用高潮的到來(lái)。
二、地下空間資源利用的內(nèi)容與范圍
地下空間的作用和價(jià)值被人們重新發(fā)現(xiàn)后，認(rèn)為是一種人類(lèi)僅有的少數(shù)尚未被充分開(kāi)發(fā)的自然資源。地下空間資源的開(kāi)發(fā)，從理論上說(shuō)幾乎是無(wú)限的，因?yàn)榈貧ぃ◣r石圈）的厚度平均為33公里，但目前的巖石開(kāi)挖施工技術(shù)所能達(dá)到的深度僅為1000米左右，而城市地下空間的開(kāi)發(fā)，則一般尚未超過(guò)301米。瑞典曾有人估計(jì)，在30米深度范圍內(nèi)，開(kāi)發(fā)相當(dāng)于城市總面積1/3的地下空間，就等于全部城市地面建筑的容積，即不需擴(kuò)大城市用地，就可使城市的環(huán)境容量增加一倍，說(shuō)明城市地下空間資源有很大的潛力。
對(duì)于淺層地下空間的開(kāi)發(fā)，特別是在原有城市，受到很多條件的限制，例如地質(zhì)情況，已有的地下設(shè)施，已有的建筑物較深基礎(chǔ)，土地的所有權(quán)和地價(jià)，施工技術(shù)及其對(duì)城市的影響，經(jīng)濟(jì)能力，開(kāi)發(fā)后的綜合效益等。從總體上看，在城市街道、廣場(chǎng)和公共綠地下面開(kāi)發(fā)地下空間的條件最為有利；從區(qū)域來(lái)看，則以城市中心區(qū)、商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、文教區(qū)等處對(duì)地下空間的需求量。這兩種情況綜合的結(jié)果，就形成了由點(diǎn)與線組成的城市地下空間的基本格局?！包c(diǎn)”是由單個(gè)或成片的地下建筑組成，“線”是指交通線、物流線等。
一個(gè)城市到底有多少地下空間可供開(kāi)發(fā)，其中有多少可供有效利用，不能籠統(tǒng)地估計(jì)，必須經(jīng)過(guò)深入的調(diào)查，科學(xué)的論證和綜合的規(guī)劃。以對(duì)北京前門(mén)商業(yè)區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用的可行性研究為例，該地區(qū)的劃定范圍約70公頃，地質(zhì)條件有利，普遍具備開(kāi)發(fā)的條件，地下公用設(shè)施和人防工程占用的空間有限，僅有少數(shù)有保留價(jià)值的建筑物的基礎(chǔ)。這樣，以開(kāi)發(fā)深度15米計(jì)，該地區(qū)可供開(kāi)發(fā)的地下空間資源約有1000萬(wàn)立方米。經(jīng)綜合規(guī)劃，可供有效利用的約有200萬(wàn)立方米，即相當(dāng)于可供開(kāi)發(fā)量的20％。當(dāng)然，在進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，不能僅按當(dāng)前的需要和條件考慮，而應(yīng)預(yù)見(jiàn)到長(zhǎng)時(shí)期以后的需求和技術(shù)的進(jìn)步。地下空間一旦形成就很難改變或消除，具有一定的“不可逆性”，因而這種考慮就尤為重要。應(yīng)當(dāng)做出分階段（時(shí)間）、分地區(qū)（位置）、分層次（深度）開(kāi)發(fā)的全面規(guī)劃，才不致使早期開(kāi)發(fā)的地下空間成為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的障礙。圖11為日本對(duì)于城市地下空間分層開(kāi)發(fā)的設(shè)想（以橫濱市為例）。
實(shí)際上，即使在利用城市地下空間方面比較先進(jìn)的國(guó)家，如瑞典、日本、加拿大等的一些城市，到目前為止所開(kāi)發(fā)利用的也僅僅是其地下空間資源的很小部份。以日本東京都的23個(gè)區(qū)為例，地下空間主要由建筑物地下室、地下街、地下步行道、地鐵和地下公用設(shè)施等組成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，不包括地下公用設(shè)施，共有地下空間507萬(wàn)平方米，其中地下室占76.9％，地下街占5.3％，地鐵占17.8％。以平均利用高度4米計(jì)，已經(jīng)利用的地下空間共約2028萬(wàn)立方米。東京23個(gè)區(qū)總占地面積為592平方公里，以開(kāi)發(fā)深度30米計(jì)，則地下空間資源擁有量約為170億立方米，已經(jīng)開(kāi)發(fā)利用的僅為1.2‰?？梢?jiàn)，即使像東京這樣的現(xiàn)代化大城市，地下空間也還遠(yuǎn)未被充分開(kāi)發(fā)利用，無(wú)疑是一個(gè)極可珍貴的資源，對(duì)于城市未來(lái)的發(fā)展，是具有戰(zhàn)略意義的。
盡管城市地下空間資源一般都很豐富，但畢竟不能代替地上空間，而只能作為地面空間的擴(kuò)展或補(bǔ)充，二者統(tǒng)一起來(lái)，形成立體化的城市。因此，應(yīng)當(dāng)研究一個(gè)問(wèn)題，即城市的哪些功能和城市居民的哪些活動(dòng)最適合于在地下空間中實(shí)現(xiàn)和進(jìn)行。從世界上在這一領(lǐng)域比較先進(jìn)的國(guó)家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，城市地下空間利用的內(nèi)容和范圍相當(dāng)廣泛，大致可以歸納為以下幾個(gè)方面：
1.居住空間
在城市中，有不少居民居住在建筑物的地下室或半地下室。由于居住環(huán)境一般不如地上，一旦有可能，居民都希望住到地上去。人們長(zhǎng)期在地下居住，對(duì)于健康倒底有沒(méi)有影響，至今尚無(wú)科學(xué)的解釋。日本法律規(guī)定禁止在地下室中住人，也是出自這種考慮。但是，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)完全有可能使地下居住環(huán)境得到根本的改善，因此地下居住空間仍有一定的發(fā)展?jié)摿Α?0年代初，美國(guó)從建筑節(jié)能的角度出發(fā)，開(kāi)發(fā)了一種利用太陽(yáng)能進(jìn)行空調(diào)的半地下覆土住宅。房屋向陽(yáng)的一面大量開(kāi)窗，屋頂和其他外墻則在施工后覆土，以改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，達(dá)到節(jié)能的目的，一般可節(jié)約常規(guī)能源50％以上，又可充分利用斜坡地形，因而得到一定程度的推廣。
2.業(yè)務(wù)空間
凡辦公、會(huì)議、教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、醫(yī)療、展覽、圖書(shū)閱覽等各種業(yè)務(wù)活動(dòng)，都可以在地下空間中進(jìn)行。這些一般不需要天然光線的活動(dòng)內(nèi)容，當(dāng)具備全面空調(diào)條件時(shí)，在地下空間中是比較合適的。美國(guó)舊金山市的莫斯康尼中心，是一座展覽、會(huì)議的綜合性大型地下建筑，地下展覽大廳面積達(dá)23000平方米，采用90米跨度的預(yù)應(yīng)力拱，廳內(nèi)無(wú)柱，能同時(shí)容納2萬(wàn)人活動(dòng)；還有能容納50～600人的大小會(huì)議廳30多個(gè)，以及能為6000人提供飲食的食堂。這座建筑造價(jià)很高，但由于經(jīng)濟(jì)效益顯著，兩三年即可收回建設(shè)投資。美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)土木與礦物工程系的地下系館，包括各種教室、實(shí)驗(yàn)室和辦公室，總面積14100平方米，90％在地下，并采取了各種節(jié)能措施，安裝了日光和景物兩個(gè)傳輸系統(tǒng)，成為迄今為止匯集各種最新技術(shù)的大型地下公共建筑的范例。美國(guó)哈佛大學(xué)一座圖書(shū)館由于采取了地下方案，很好地解決了校園用地不足和保留校園古典建筑傳統(tǒng)風(fēng)格的問(wèn)題，對(duì)于各種珍貴圖書(shū)文獻(xiàn)的保存也非常有利。
3.商業(yè)空間
在瑞典、加拿大、聯(lián)邦德國(guó)、法國(guó)等的一些大城市，地下商場(chǎng)、商店很多，日本的地下商業(yè)街更為。對(duì)于商業(yè)活動(dòng)來(lái)說(shuō)，由于不需要天然光線，人們滯留時(shí)間相對(duì)較短，在地下空間中進(jìn)行是很合適的。同時(shí)，大量人流被吸引到地下去，對(duì)改善地面的交通與環(huán)境也都是有利的。在氣候嚴(yán)寒多雪或酷熱多雨地區(qū)，購(gòu)物活動(dòng)在地下空間中進(jìn)行，不受外界氣候的影響，故特別受到居民的歡迎。由于商業(yè)的營(yíng)業(yè)額大，利潤(rùn)率高，因此如果布置和經(jīng)營(yíng)得當(dāng)，有可能在一定時(shí)期內(nèi)收回建設(shè)投資，或用商業(yè)收入彌補(bǔ)其他地下設(shè)施（如交通）收入的不足，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益都比較顯著。
4.文娛空間
像電影、戲劇、音樂(lè)、運(yùn)動(dòng)、游泳等文化、娛樂(lè)、體育活動(dòng)，即使在地面上，也多采用人工照明，因此在地下進(jìn)行就更為方便。地下影劇院由于人員集中，安全問(wèn)題較大，目前除我國(guó)、法國(guó)、加拿大有少量外，在其他國(guó)家尚不普遍。在瑞典、挪威、芬蘭等一些北歐國(guó)家，由于地質(zhì)條件較好，在城市和城郊的山體巖石中，修建一些跨度較大的地下音樂(lè)廳、體育館、游泳池、冰球館等，對(duì)開(kāi)展群眾性文娛、體育活動(dòng)十分方便，同時(shí)還都準(zhǔn)備在戰(zhàn)時(shí)改做為公共的人員掩蔽所。
5.交通空間
城市地下鐵道、高速公路隧道、地下步行道，以及地下停車(chē)場(chǎng)等，都屬于交通空間。由這樣一些設(shè)施組成的城市地下交通網(wǎng)，客運(yùn)能力強(qiáng)，例如一條地鐵線路單向每小時(shí)客運(yùn)量為4～6萬(wàn)人，為地面公共汽車(chē)運(yùn)量的8倍；行車(chē)速度快，例如快速地鐵的旅行速度比常規(guī)地鐵快2～3倍，比地面公共汽車(chē)快5～6倍；因而對(duì)于緩解地面上的交通矛盾十分有效，再加上安全、準(zhǔn)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，成為迄今為止城市地下空間利用的最主要內(nèi)容之一，也是在城市生活中起作用的一種地下空間。目前，全世界已有100個(gè)左右城市建成或正在修建地鐵，已運(yùn)營(yíng)的總長(zhǎng)度達(dá)3000多公里。其中，倫敦、紐約、巴黎、莫斯科和東京五大城市的地鐵線路最長(zhǎng)、最多。莫斯科地鐵年客運(yùn)量26.5億人次（1985年），負(fù)擔(dān)全市總客運(yùn)量的47％。圖12為巴黎地鐵隧道在地下空間中的布置。
在美國(guó)的紐約、芝加哥、達(dá)拉斯，加拿大的蒙特利爾、多倫多，日本的東京等地，修建了規(guī)模相當(dāng)大的地下步行道系統(tǒng)，有的是為了避開(kāi)地面上不利的氣候條件，有的是把各種地下交通線路的車(chē)站之間連接起來(lái)，以便于換乘。其中，加拿大多倫多市的地下步行道系統(tǒng)規(guī)模，把市中心區(qū)30幢高層辦公樓和5個(gè)地鐵車(chē)站在地下連通起來(lái)，以克服嚴(yán)寒積雪給地面交通造成的困難。
此外，地下空間還為城市靜態(tài)交通服務(wù)，在解決城市停車(chē)問(wèn)題上起重要作用。例如，巴黎有80座左右地下停車(chē)場(chǎng)，總?cè)萘拷?0萬(wàn)臺(tái)，使市中心區(qū)停車(chē)非常方便；日本全國(guó)有公共停車(chē)場(chǎng)279個(gè)，其中107個(gè)在地下，占38％，今后還將著重發(fā)展地下停車(chē)。
6.公用設(shè)施空間
城市中的供水、排水、動(dòng)力、熱力、通訊等系統(tǒng)的管道、電纜等，一般都埋設(shè)在地下，占用一定的空間。這可以說(shuō)是城市地下空間利用的一個(gè)傳統(tǒng)內(nèi)容。歐洲和我國(guó)的一些城市，迄今還保留著幾百年前修建的磚砌城市下水道。通常，各種管、線多是按各自的系統(tǒng)直接埋設(shè)在土層中，檢修不便，容易損壞，并使城市道路經(jīng)常受到破壞。近年在國(guó)際上提倡修建一種多功能的地下管線廊，在日本稱(chēng)為“共同溝”，將各類(lèi)管、線綜合布置在可通行的廊道中，不但可避免直埋的缺點(diǎn)，還有利于地下空間的綜合利用。此外，各種公用設(shè)施系統(tǒng)中的處理設(shè)施，如自來(lái)水廠、污水處理廠、垃圾處理廠、變電站等，也適于布置在地下空間中，對(duì)于節(jié)省用地，減輕污染，都是有利的。瑞典斯德哥爾摩市建有幾座大型污水處理廠，均在地下巖層中，使全市污水基本上得到處理。
7.生產(chǎn)空間
除某些易燃、易爆性生產(chǎn)或污染較嚴(yán)重的生產(chǎn)外，其他類(lèi)型一般都可在地下進(jìn)行，特別是精密性生產(chǎn)，在地下環(huán)境中就更為有利。在許多國(guó)家中，將水力發(fā)電站的廠房布置在地下，也有的將核電站建在地下，比在地上更為安全。在城市中，在地下進(jìn)行某些輕工業(yè)或手工業(yè)生產(chǎn)，是完全可能的。我國(guó)一些城市利用人防工程進(jìn)行紡織、制造類(lèi)型的生產(chǎn)，取得較好效益。當(dāng)然，在地下建造大型廠房或在地下進(jìn)行工藝較復(fù)雜的生產(chǎn)，要付出較高的代價(jià)，因此除特殊情況外，如為了安全或戰(zhàn)備，是沒(méi)有必要的。
8.貯存空間
地下環(huán)境最適合于物資的貯存，因?yàn)榉€(wěn)定的溫、濕度條件是貯存許多物資所必需。在地下貯存糧食、食油、食品、藥品、燃油等，損耗小，質(zhì)量高，貯存成本低，經(jīng)濟(jì)，節(jié)能效益高，節(jié)省城市倉(cāng)庫(kù)用地，因而得到廣泛的發(fā)展。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家的大城市中，冷凍的半成品食品非常普及，消耗量很大，地下冷庫(kù)為這些食品的貯存、周轉(zhuǎn)提供了廉價(jià)和方便的條件。
瑞典等一些北歐國(guó)家，城市多直接建在基巖上，因此有可能在市區(qū)內(nèi)建造大型地下燃油庫(kù)、熱水庫(kù)等，直接為地上居民服務(wù)，運(yùn)輸距離大為縮短。在地質(zhì)條件有利時(shí)，還可在地下大量貯存飲用水，海濱城市則可以貯存淡水。此外，把某些危險(xiǎn)品和有害的城市廢棄物貯藏在地下深層空間中，是比較安全的。
9.防災(zāi)空間
地下空間對(duì)于各種自然和人為災(zāi)害，都具有較強(qiáng)的防護(hù)能力，因而廣泛被利用于防災(zāi)。中國(guó)、蘇聯(lián)、瑞士、瑞典、芬蘭等國(guó)建造的大量核掩蔽所，占這些國(guó)家城市地下空間利用的較大比重。瑞士、瑞典等國(guó)的核掩蔽所，按每人一個(gè)床位的標(biāo)準(zhǔn)，已足夠全國(guó)人口的80～90％使用，到本世紀(jì)末將達(dá)到100％。
此外，地下建筑受地震的破壞作用，要比在地面上輕得多，因?yàn)榈卣鸩ǖ募铀俣仍诘乇砻嫣?，越深則越小，在地下30米處僅為地表處的40％。像日本等多地震國(guó)都把地下空間指定為地震時(shí)的避難所。
10.埋葬空間
在保留土葬傳統(tǒng)的國(guó)家，墓地占用城市郊區(qū)的大片土地，例如南朝鮮現(xiàn)有的墳?zāi)?，就占?萬(wàn)公頃，相當(dāng)于兩個(gè)釜山地區(qū)面積。日本的火葬率雖已達(dá)93％，但仍須占用一塊墓地存放骨灰。因此，除加重征稅外，已經(jīng)有人提出利用地下空間解決這一問(wèn)題。此外，像我國(guó)等歷史悠久的國(guó)家，地下埋藏的古代陵墓和文物很多，這些文物古跡所占用的地下空間，當(dāng)然應(yīng)當(dāng)認(rèn)真加以保存，也可算是一種利用方式。
從以上地下空間利用的多種內(nèi)容看，城市地下空間較適合于人在其中短時(shí)間活動(dòng)的內(nèi)容，和不需要天然光線的內(nèi)容，如出行、購(gòu)物、文娛、體育等。對(duì)于根本不需要人或僅需少數(shù)人進(jìn)行管理的一些內(nèi)容，如貯存、物流、廢棄物處理等，則更為合適。同時(shí)，地下空間的防災(zāi)功能及其內(nèi)部在防災(zāi)上的弱點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。
三、地下空間利用與城市再開(kāi)發(fā)
對(duì)原有城市的全部或局部進(jìn)行擴(kuò)建和改建，現(xiàn)在通稱(chēng)為“城市再開(kāi)發(fā)”。城市再開(kāi)發(fā)一般是在以下幾種背景情況下進(jìn)行的：第一是城市受到戰(zhàn)爭(zhēng)或自然災(zāi)害的破壞，例如德國(guó)和日本的許多城市在第二次世界大戰(zhàn)中受到不同程度的破壞，戰(zhàn)后都進(jìn)行了再開(kāi)發(fā)，有的幾乎等于重建，我國(guó)唐山市在1976年大地震中幾乎全部被毀，震后也進(jìn)行了全面的再開(kāi)發(fā)；第二是為了保護(hù)城市的傳統(tǒng)風(fēng)貌和文物古跡而限制有關(guān)地區(qū)的發(fā)展，另選其他地區(qū)進(jìn)行再開(kāi)發(fā)，以滿(mǎn)足城市發(fā)展的需要；第三是由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，使原有城市的各個(gè)方面不相適應(yīng)而出現(xiàn)許多矛盾，當(dāng)這些矛盾尖銳化到一定程度時(shí)，原有的城市空間已不敷使用，城市基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重不足，從而需要進(jìn)行城市再開(kāi)發(fā)。這3種城市再開(kāi)發(fā)的背景和方式，在日本被稱(chēng)為改造型、保全型和改善型。
除少數(shù)地廣人稀的國(guó)家外，城市的發(fā)展一般都會(huì)受到土地資源不足的限制，特別是一些國(guó)土狹小，人口密度又很高的國(guó)家（如日本），進(jìn)行城市再開(kāi)發(fā)是很復(fù)雜，很困難的。為了在有限的土地上擴(kuò)大環(huán)境容量，提高環(huán)境質(zhì)量，向三維空間發(fā)展，即所謂立體化開(kāi)發(fā)，就成為現(xiàn)實(shí)可行的途徑。立體化開(kāi)發(fā)就是一方面建造高層建筑和高架道路，同時(shí)開(kāi)發(fā)和利用地下空間。如果為了控制城市容積率或?yàn)榱丝沟卣鹌茐亩拗聘邔咏ㄖ陌l(fā)展，則開(kāi)發(fā)地下空間的必要性就更為突出。因此，開(kāi)發(fā)利用城市地下空間應(yīng)當(dāng)成為城市再開(kāi)發(fā)的重要組成部份，應(yīng)當(dāng)在統(tǒng)一的規(guī)劃指導(dǎo)下，有計(jì)劃有步驟地進(jìn)行。
城市再開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)一般在市中心區(qū)，因?yàn)檫@一地帶的城市矛盾特別集中，其次是主要車(chē)站附近的廣場(chǎng)和街道，這里的客流量，車(chē)輛也多，停車(chē)需要量大，交通問(wèn)題突出。
在日本的大城市中，公共交通主要依靠快速軌道交通，包括地面上的郊區(qū)電車(chē)和市區(qū)內(nèi)的地鐵，因此城市中都有若干大型車(chē)站，這些車(chē)站所在地區(qū)一般都在六七十年代中進(jìn)行了再開(kāi)發(fā)。首先對(duì)車(chē)站建筑物進(jìn)行擴(kuò)建或重建，以車(chē)站建筑的地下室為中心，以地下街中的步行道為骨干，形成一個(gè)各種交通線路在地下互相連通與換乘的系統(tǒng)，再加上方便的地下停車(chē)條件和繁榮的商業(yè)，吸引大量乘客和顧客到地下空間中活動(dòng)，從而保證地面上的站前廣場(chǎng)和附近街道上的交通得到綜合治理，空間得以保持，環(huán)境得到改善。
以東京車(chē)站地區(qū)的再開(kāi)發(fā)為例。東京站除山手線、新干線等鐵路車(chē)站外，還有8條地鐵線從附近通過(guò)，其中有4條線在大手町設(shè)站，3條在日比谷和銀座有站，兩條在日本橋有站。這些地鐵車(chē)站都位于以東京站為中心的幾百米范圍內(nèi)，由地下步行通道網(wǎng)互相連通，在平面上或空間上可互相換乘，并經(jīng)兩條地下通道與東京站地下室和八重洲地下街相連接。這樣，盡管東京站日客流量高達(dá)80～90萬(wàn)人次，但地面上的站前廣場(chǎng)和對(duì)面的八重洲大街上交通秩序井然，再加上能容納560臺(tái)車(chē)的地下停車(chē)場(chǎng)的作用，地面上步行與車(chē)行混雜的現(xiàn)象基本消除。又如，大阪的梅田車(chē)站，集中了3個(gè)郊區(qū)電車(chē)站，3個(gè)地鐵站，加上地上的公共汽車(chē)站，日客流量達(dá)220萬(wàn)人次，其中約有40%的人進(jìn)入地下街通行或購(gòu)物，步車(chē)分離的作用十分明顯；再加上地面上街道的拓寬和幾座高層建筑的興建，使大阪梅田站附近的城市面貌有很改觀，出現(xiàn)了現(xiàn)代化大城市應(yīng)有的環(huán)境和氣氛。東京站的八重洲地下街，總面積7萬(wàn)多平方米，大阪站的梅田地下街，總面積2.7萬(wàn)平方米，都是大型的地下綜合體，都是與城市再開(kāi)發(fā)同步建設(shè)的，在城市發(fā)展中起著舉足輕重的作用。
瑞典的斯德哥爾摩市從17世紀(jì)起成為首都，市區(qū)面積184平方公里，1970年時(shí)人口達(dá)到80萬(wàn)，1980年后降到64萬(wàn)。與世界上的一些特大城市相比，市區(qū)人口密度僅為每平方公里4100人，人均綠地面積高達(dá)68.3平方米，城市矛盾相對(duì)要緩和得多。但由于市中心區(qū)是在本世紀(jì)初形成的，街道狹窄，建筑矮小，在許多方面仍不能滿(mǎn)足現(xiàn)代城市發(fā)展的要求，因此在60年代進(jìn)行了全面規(guī)劃，對(duì)中心區(qū)進(jìn)行了立體化的再開(kāi)發(fā)，拓寬了一些街道，建造了少量高層建筑，在中心廣場(chǎng)修建一個(gè)下沉式廣場(chǎng)，經(jīng)過(guò)這個(gè)廣場(chǎng)可以進(jìn)入地鐵車(chē)站和地下商業(yè)空間。地面上的一些街道也實(shí)行了步行化，在中心區(qū)周?chē)贾昧巳舾蓚€(gè)地下停車(chē)場(chǎng)，以限制車(chē)輛過(guò)多地進(jìn)入中心區(qū)。在中心廣場(chǎng)的地下空間中，有3條地鐵線互相換乘的車(chē)站，還有許多商店，對(duì)于這個(gè)冬季寒冷多雪的城市，是非常方便和受歡迎的。圖13為斯德哥爾摩市中心地下空間利用的示意圖。
法國(guó)巴黎市中心區(qū)的列·阿萊廣場(chǎng)的再開(kāi)發(fā)，是迄今為止在中心區(qū)再開(kāi)發(fā)中開(kāi)發(fā)利用地下空間規(guī)模的一個(gè)實(shí)例。巴黎市中心區(qū)內(nèi)，集中了許多有價(jià)值的歷史性建筑物，如巴黎歌劇院、巴黎圣母院、盧浮宮等。從總體上看，這一地區(qū)應(yīng)屬于“保全型”，不宜進(jìn)行新的開(kāi)發(fā)。但是，在中心區(qū)的列·阿萊廣場(chǎng)，卻保留了一個(gè)從12世紀(jì)起開(kāi)始形成的，進(jìn)行食品、副食品貿(mào)易的中央市場(chǎng)，顯然與整個(gè)中心區(qū)的以傳統(tǒng)文化為主的氣氛很不諧調(diào)，因此經(jīng)過(guò)反復(fù)研究和不同意見(jiàn)的爭(zhēng)論，終于決定拆除。市場(chǎng)拆除后，出現(xiàn)一個(gè)面積30多公頃的廣場(chǎng)，對(duì)于這個(gè)廣場(chǎng)如何進(jìn)行再開(kāi)發(fā)，又經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的爭(zhēng)論和方案比較。最后決定把城市功能性的內(nèi)容，如交通和商業(yè)，大量放到地下空間中去，地面上則保留一個(gè)以綠地為主的步行廣場(chǎng)，為市中心區(qū)開(kāi)辟一個(gè)新的開(kāi)敞空間。在廣場(chǎng)周?chē)?，則新建一些風(fēng)格統(tǒng)一的住宅和公共建筑。列·阿萊廣場(chǎng)再開(kāi)發(fā)的規(guī)模為40萬(wàn)平方米建筑面積，其中27萬(wàn)平方米在地下空間中， 13萬(wàn)平方米在地上廣場(chǎng)周?chē)?。整個(gè)廣場(chǎng)下的地下空間，共分4層，基本上得到較充分的開(kāi)發(fā)，總深度22.2米。在地下一層，是一個(gè)面積49000平方米的下沉式廣場(chǎng)，周?chē)秦炌▋蓪拥牟ＡА肮饫取?。商?chǎng)、文化體育中心在二層，共55000平方米，還有能容納3000臺(tái)車(chē)的停車(chē)場(chǎng)；地下三層為交通用的集散大廳和步行通道，最下層為幾個(gè)車(chē)站，面積達(dá)52000平方米。整個(gè)廣場(chǎng)的地下部份已經(jīng)在1979年建成使用，效果很好，地面上的步行廣場(chǎng)也已基本形成。圖14為列·阿萊廣場(chǎng)地下空間利用示意圖。
日本名古屋市中心區(qū)的再開(kāi)發(fā)，包括車(chē)站附近的廣場(chǎng)和市中心的幾條干道，其中以久屋大街的改建最為成功。這條街道原名廣小路，是一條寬20米的街道，兩側(cè)多為兩三層的木結(jié)構(gòu)商店建筑。在戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)期進(jìn)行了立體化的再開(kāi)發(fā)，將街道拓寬到100米，兩側(cè)各為四車(chē)道的道路，中間幾十米寬的地帶則修建了一座大型公園，在公園之下，是地下街和地下停車(chē)場(chǎng)。在地面的街道兩側(cè)，新建一些10層左右的大型建筑物。中央公園地下街有步行通道1萬(wàn)多平方米，有110家商店和能容納570臺(tái)車(chē)的停車(chē)場(chǎng)。由于這樣的立體化再開(kāi)發(fā)，地面上環(huán)境優(yōu)美，空氣清新，公園成為附近居民良好的休憩場(chǎng)所，地下又有繁榮的商業(yè)和方便的交通，使這一地區(qū)初步體現(xiàn)了人們對(duì)未來(lái)城市的理想。
四、地下空間利用的前景
從近幾十年來(lái)城市地下空間利用的大量實(shí)踐可以看出，開(kāi)發(fā)和利用地下空間對(duì)于緩解城市發(fā)展中的各種矛盾，起到了非常積極的作用。在改善城市交通，節(jié)省城市用地，提高環(huán)境質(zhì)量，加強(qiáng)城市抗災(zāi)能力，方便居民生活，改善居住條件，保存城市傳統(tǒng)風(fēng)貌等方面的作用十分明顯。但是城市在發(fā)展過(guò)程中，在不同的發(fā)展階段，所出現(xiàn)的矛盾和問(wèn)題是不一樣的。例如，許多發(fā)達(dá)國(guó)家已基本上完成了城市化進(jìn)程，那里的一些大城市已經(jīng)經(jīng)歷了高速發(fā)展階段各種矛盾的困擾，由于采取了各種治理措施，在相當(dāng)程度上得到了緩解，當(dāng)前面臨的是進(jìn)一步現(xiàn)代化和建設(shè)未來(lái)城市的問(wèn)題。另一方面，這樣一個(gè)歷程正在發(fā)展中國(guó)家的許多大城市中重復(fù)發(fā)生。這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題，即盡管各個(gè)城市的發(fā)展階段不同，但是起支配作用的城市發(fā)展規(guī)律是一致的。因此，展望城市地下空間利用的前景，應(yīng)當(dāng)著重預(yù)計(jì)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期以后，在建設(shè)所謂未來(lái)城市中，地下空間應(yīng)起的作用；同時(shí)，應(yīng)從為人類(lèi)開(kāi)拓新的生存空間的高度，認(rèn)識(shí)開(kāi)發(fā)城市地下空間的價(jià)值和意義。
在研究未來(lái)城市地下空間開(kāi)發(fā)利用的方向時(shí)，應(yīng)當(dāng)從未來(lái)城市的特點(diǎn)出發(fā)。這些特點(diǎn)可能表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）城市人口和規(guī)模基本穩(wěn)定，人口結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，平均壽命延長(zhǎng)，老齡化趨勢(shì)增強(qiáng)，人口的文化素養(yǎng)提高；
（2）經(jīng)濟(jì)、技術(shù)高度發(fā)達(dá)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，腦力勞動(dòng)者比重增加，社會(huì)的信息化將使人由直接參加勞動(dòng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)勞動(dòng)過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制；
（3）高技術(shù)、信息化將使人的起居、出行、工作、購(gòu)物、社會(huì)活動(dòng)等的內(nèi)容與方式發(fā)生相應(yīng)的變化；
（4）土地、水、原材料等自然資源的消耗量與擁有量之間的矛盾將日益尖銳化；
（5）常規(guī)能源（煤、石油等）將日漸枯竭，必須開(kāi)發(fā)新能源以滿(mǎn)足生活水平提高對(duì)能源的大量需求。
根據(jù)以上特點(diǎn)，地下空間在未來(lái)城市中主要可在3個(gè)方面發(fā)揮應(yīng)有的作用。
第一，在城市功能上，實(shí)現(xiàn)地上與地下空間的合理分工。
開(kāi)發(fā)城市地下空間的總目的是在不過(guò)多擴(kuò)大城市用地的情況下，使城市空間得到擴(kuò)大，而擴(kuò)大城市空間的最終目的，是使人們獲得更多的開(kāi)敞空間，更充足的陽(yáng)光，更新鮮的空氣，更方便的交通，更優(yōu)美的景觀和更舒適的生活。為此，應(yīng)當(dāng)使占人每天活動(dòng)大部份時(shí)間的居住和工作留在地上自然環(huán)境中，而將其他各類(lèi)活動(dòng)，特別是短時(shí)間的活動(dòng)，如出行、購(gòu)物、文娛、體育、業(yè)務(wù)聯(lián)系等移到地下空間中去。此外，只需少量人員加以管理的物流，如貨物運(yùn)輸、郵件運(yùn)輸、垃圾運(yùn)輸，以及各種公用設(shè)施系統(tǒng)，就更應(yīng)當(dāng)?shù)降叵氯?。瑞典學(xué)者伯格·揚(yáng)森提出，“讓人留在地上，把物放到地下”（“Place things below the surface， and put man on the top”），也是類(lèi)似的一種設(shè)想。
在未來(lái)城市的地下空間中，將是這樣一種景象：在選定的地下空間開(kāi)發(fā)地區(qū)，在地表以下10米左右范圍內(nèi)，主要是商業(yè)空間和文體空間，以及部份業(yè)務(wù)空間。城市大部份商業(yè)、服務(wù)業(yè)將轉(zhuǎn)移到地下，僅在中心區(qū)和一些重點(diǎn)地區(qū)的地面上保留一些商業(yè)，開(kāi)辟步行化的商業(yè)中心，并與地下商業(yè)空間聯(lián)系起來(lái)。文體設(shè)施在地下則以中小型為主，分散布置，保證安全。在地下10～30米范圍內(nèi)，主要是交通空間和物流空間，以及一部份貯存空間。城市大部份公共交通將軌道化、高速化，在地下形成快速軌道交通網(wǎng)。地面交通應(yīng)以步行為主，輔以大面積綠化帶，適當(dāng)保留一些無(wú)害化的公共汽車(chē)和私人小汽車(chē)。在氣候嚴(yán)酷地區(qū)，在地下還應(yīng)組織步行道系統(tǒng)和非機(jī)動(dòng)車(chē)道系統(tǒng)。國(guó)外還有人設(shè)想，在城市機(jī)動(dòng)交通大部份轉(zhuǎn)入地下以后，原來(lái)的街道可改為運(yùn)河，增加城市的水面，對(duì)氣候、景觀都十分有利。城市中的各種車(chē)輛，大部應(yīng)停放在地下。各種城市公用設(shè)施的管、線，應(yīng)當(dāng)綜合布置在多功能廊道中。30米以下的較深地下空間，應(yīng)留給采用最新技術(shù)為城市服務(wù)的各種新系統(tǒng)。至于更深層的地下空間，則應(yīng)留待更遠(yuǎn)的未來(lái)再進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
第二，建立城市基礎(chǔ)設(shè)施的封閉式再循環(huán)系統(tǒng)。
盡管當(dāng)代科學(xué)技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，然而城市生活基本上處于一種開(kāi)放式的自然循環(huán)系統(tǒng)中。例如，太陽(yáng)能最多只是被動(dòng)式利用，在陰天或夜間就無(wú)法利用；水資源主要是靠天上下雨，人們從自然界取水，使用后不加處理又排入自然界的江河湖海中；能源也多為一次性使用，熱效率很低，大量余熱、廢熱未經(jīng)利用即排放空中。這樣的自然循環(huán)對(duì)于自然資源來(lái)說(shuō)是極大的浪費(fèi)，必然形成一方面資源短缺而另方面又在大量浪費(fèi)的局面。這種現(xiàn)象在未來(lái)城市中應(yīng)得到改變。日本學(xué)者尾島俊雄提出了在城市地下空間中建立再循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)想，就是變開(kāi)放式的自然循環(huán)為封閉式的再循環(huán)系統(tǒng)。后者被稱(chēng)為城市的“集積回路”（integrated urban cir-cuit）。例如，集中的供熱、供冷系統(tǒng)對(duì)于空氣的使用來(lái)說(shuō)就是一個(gè)封閉循環(huán)；污水經(jīng)過(guò)處理后重復(fù)使用對(duì)于水的使用就成為一個(gè)封閉系統(tǒng)（現(xiàn)稱(chēng)“中水道”系統(tǒng)）；垃圾經(jīng)過(guò)焚燒或氣化后回收熱能，也是一種封閉循環(huán)系統(tǒng)；將電力供應(yīng)或某些生產(chǎn)過(guò)程中散發(fā)的余熱回收，再重復(fù)用于發(fā)電或供熱……等等，都是封閉式的再循環(huán)系統(tǒng)。將這些系統(tǒng)統(tǒng)一組織在一定深度的地下空間中，將會(huì)對(duì)緩和城市發(fā)展與資源不足的矛盾起到積極的作用。尾島建議在東京地下50～100米深處建造一條直徑為11米的共同溝干線，其中布置上述多種再循環(huán)系統(tǒng)，形成一個(gè)地上使用，地下輸送、處理、回收的封閉式再循環(huán)總系統(tǒng)。如果尾島的構(gòu)想中再加上熱能的貯存與交換系統(tǒng)，則將更為完善。
第三，建立能源的地下貯存和交換系統(tǒng)。
對(duì)于未來(lái)城市中的居民，不但將獲得更多的開(kāi)敞空間，更寬敞的住宅，而且要有更高的居住和工作的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。除了氣候適宜的季節(jié)外，室內(nèi)應(yīng)進(jìn)行全面的空氣調(diào)節(jié)。目前在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，室內(nèi)環(huán)境已經(jīng)相當(dāng)舒適，但為此要耗費(fèi)大量能源，像美國(guó)、瑞典等國(guó)，建筑能耗在全部總能耗中，都占40％以上，如果進(jìn)一步提高標(biāo)準(zhǔn)和普遍采用空調(diào)，則能耗還將大大增加。在常規(guī)能源日漸枯竭的情況下，只能努力去尋找既保證生活舒適又節(jié)省能源的新途徑。從當(dāng)前的努力方向看，主要有兩個(gè)方面，一是提高一次能源的利用效率，二是開(kāi)發(fā)新能源。
即使像日本這樣高度發(fā)達(dá)的國(guó)家，一次能源利用率也還不到50％，其他部份都在生產(chǎn)、運(yùn)輸或使用過(guò)程中散失或廢棄。從技術(shù)上看，提高一次能源的利用效率，主要從改進(jìn)設(shè)備和限度地回收廢棄能源兩個(gè)方面著手。前者不屬本文討論范圍，對(duì)于回收廢棄能源，地下空間可以提供比較有利的條件。例如，回收余熱、廢熱的主要措施是將熱能交換成熱水用于區(qū)域供熱，和將電廠在低峰負(fù)荷時(shí)多余的電能轉(zhuǎn)化為熱能（如熱水）或機(jī)械能（如壓縮空氣）貯存起來(lái)，供高峰負(fù)荷時(shí)使用。這樣大量的熱能或機(jī)械能的貯存，只有在地下空間中才有可能實(shí)現(xiàn)。再如，由于城市廢棄物（垃圾）中的含熱量越來(lái)越高，回收城市垃圾中的有機(jī)物和污水處理后的污泥中的熱能，已在一些發(fā)達(dá)國(guó)家大城市中初步實(shí)現(xiàn)，這樣一種能源回收系統(tǒng)，布置在地下空間中要比在地面上有利得多。日本的筑波科學(xué)城就建立一整套垃圾管道運(yùn)送和焚燒處理系統(tǒng)，輸送管道就布置在地下公用設(shè)施的“共同溝”中。同時(shí)，日本已做出到2000年每年回收和利用廢熱折合石油 1200～1500萬(wàn)噸的規(guī)劃。
在開(kāi)發(fā)新能源方面，太陽(yáng)能的潛力，可謂取之不盡，用之不竭，但目前太陽(yáng)能利用受到集熱器效率不高和熱能貯存問(wèn)題的障礙，還不可能大規(guī)模地進(jìn)行開(kāi)發(fā)。地下空間的熱穩(wěn)定性和封閉性，為大量貯存太陽(yáng)能提供了可能性。具體來(lái)說(shuō)，就是把用各種方法收集起來(lái)的太陽(yáng)能，通過(guò)一定的介質(zhì)（如水、空氣、巖石等），進(jìn)行熱交換后貯存到地下空間中。在需要時(shí)，經(jīng)管道系統(tǒng)輸送到用戶(hù)或再轉(zhuǎn)化成其他能源。使用后的熱能溫度降低，經(jīng)過(guò)循環(huán)系統(tǒng)再加熱后重新注入地下空間貯存。由于不同溫度的介質(zhì)的密度不同，故高溫和低溫的介質(zhì)可以分上下兩層貯存在同一地下貯庫(kù)中，循環(huán)使用。
如果城市的土層較薄，基巖較淺，則在巖石中開(kāi)挖大型洞室用于貯熱，是比較理想的，而且規(guī)模越大，造價(jià)越低。瑞典具備這樣的條件，已經(jīng)建造了試驗(yàn)性的地下熱水庫(kù)，貯存太陽(yáng)能，向一個(gè)居民區(qū)集中供熱。若城市地下土層很厚，建造人工的地下貯熱庫(kù)造價(jià)很高，容量受到限制，因此可以選擇合適的含水層做貯熱庫(kù)使用。注入熱水時(shí)，將原有的地下水頂出，熱水被抽出使用后，地下水又回到含水層中。如果利用地下水已被抽干的含水層，則更為方便。這種利用天然形成的地下空間貯存熱能的方法，經(jīng)濟(jì)上和工程上的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。
熱能和冷能本來(lái)是能源在不同溫度下的兩種表現(xiàn)形式。因此可以設(shè)想，在同一個(gè)地下貯庫(kù)內(nèi)，既貯存熱能又貯存冷能，通過(guò)一套裝置和系統(tǒng)同時(shí)解決城市的集中供熱和供冷問(wèn)題，這將是十分合理和經(jīng)濟(jì)的。如果將冬季自然界中存在的大量冷能貯存起來(lái)供夏季降溫用，將夏季的天然熱能貯存起來(lái)供冬季供熱用，在春季和秋季則將庫(kù)抽空，使之升溫或降溫，就可以基本上擺脫常規(guī)能源，完全利用天然能源形成城市的集中供冷、供熱的再循環(huán)系統(tǒng)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)人們對(duì)于未來(lái)城市的理想，無(wú)疑是十分重要的一個(gè)途徑。
綜上所述，可以認(rèn)為，地下空間在一些大城市中已經(jīng)得到廣泛的利用，但是地下空間資源還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有被充分開(kāi)發(fā)，因此城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用有著廣闊的前景，不論在緩解城市發(fā)展中的矛盾方面，還是對(duì)城市未來(lái)的發(fā)展，都將起到十分重要的作用，具有高度的戰(zhàn)略意義。同時(shí)，開(kāi)發(fā)利用城市地下空間，必須與本國(guó)的具體情況和城市的不同發(fā)展階段相適應(yīng)，制訂出既考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)需要又現(xiàn)實(shí)可行的全面規(guī)劃。
考慮到我國(guó)的國(guó)情和國(guó)力，盡管一些大城市的矛盾已十分突出，但大規(guī)模開(kāi)發(fā)城市地下空間的條件尚不充分。然而這并不等于無(wú)所作為，為了緩解當(dāng)前城市發(fā)展中的一些矛盾，為了將來(lái)的發(fā)展和為未來(lái)城市的形成打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，必須從現(xiàn)在起就抓緊工作，進(jìn)行調(diào)查、論證、規(guī)劃和典型工程試驗(yàn)。歸納起來(lái)，大致有以下幾方面工作：
第一，城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用應(yīng)盡快立法。
為了合理開(kāi)發(fā)和綜合利用地下空間資源，避免這一寶貴資源被濫用和浪費(fèi)，應(yīng)當(dāng)從法制上予以保障。因此，建議制訂《城市地下空間利用法》，與《城市規(guī)劃法》、《土地法》等有關(guān)法令協(xié)調(diào)起來(lái)。內(nèi)容大體上可包括地下空間的涵義、分類(lèi)、價(jià)值、所有權(quán)、使用權(quán)、開(kāi)發(fā)范圍、規(guī)劃方法、利用內(nèi)容、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、安全要求、使用與管理等。
第二，開(kāi)展調(diào)查和可行性研究工作。
在大規(guī)模開(kāi)發(fā)城市地下空間的條件尚未成熟以前，正應(yīng)利用這一時(shí)機(jī)開(kāi)展資源調(diào)查，可行性論證和科研工作，為今后的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)和全面、綜合的規(guī)劃。工作內(nèi)容包括：
（1）地下空間資源調(diào)查和可利用率預(yù)測(cè)；
（2）未來(lái)地下空間利用的內(nèi)容和范圍預(yù)測(cè)；
（3）未來(lái)地下空間的規(guī)劃、布局和系統(tǒng)的劃分；
（4）地下空間利用綜合效益的分析與評(píng)價(jià)；
（5）地下空間的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和居住空間的可行性研究；
（6）地下空間的安全問(wèn)題研究和防災(zāi)措施研究；
（7）不同地質(zhì)條件下的施工方法；
（8）地下空間利用與城市基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化；
（9）開(kāi)發(fā)深層地下空間的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性研究；
（10）新技術(shù)革命對(duì)地下空間開(kāi)發(fā)利用的可能影響預(yù)測(cè)；
（11）地下空間在未來(lái)城市中的地位和作用。
第三，進(jìn)行典型城市典型地區(qū)的規(guī)劃和重點(diǎn)工程實(shí)踐。
當(dāng)前，我國(guó)在地下人防工程規(guī)劃與城市規(guī)則相結(jié)合，人防工程建設(shè)與城市基本建設(shè)相結(jié)合方面，已經(jīng)有了良好的開(kāi)端。但是，這種結(jié)合還應(yīng)擴(kuò)大到更廣的范圍，因?yàn)槿朔拦こ讨皇堑叵驴臻g利用的一個(gè)組成部份。因此，應(yīng)選擇典型城市和典型地區(qū)，在對(duì)地下空間資源全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，進(jìn)行全面規(guī)劃的試點(diǎn)，以取得經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，在確有需要，資金上又有可能的情況下，進(jìn)行重點(diǎn)工程的試驗(yàn)，但這類(lèi)工程建設(shè)一定要與所在地區(qū)的城市再開(kāi)發(fā)同步實(shí)施，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后逐步推廣。
我國(guó)雖然有著開(kāi)發(fā)利用地下空間的傳統(tǒng)，例如至今仍有3500萬(wàn)以上的人口居住在各種類(lèi)型的窯洞之中，但就城市地下空間而言，除近年來(lái)修建的一些地下人民防空工程外，開(kāi)發(fā)和利用的規(guī)模和范圍都很有限。因此，在我國(guó)城市化進(jìn)程中，在城市現(xiàn)代化的過(guò)程中，提出和研究城市地下空間開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情進(jìn)行適當(dāng)?shù)膶?shí)踐，是十分重要和有意義的。
一、背景和前提
城市是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)物。城市的狀況和面臨的問(wèn)題，都是一定國(guó)家和地區(qū)在一定社會(huì)發(fā)展階段上現(xiàn)實(shí)情況的反映。例如，近代城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用，一般是從1863年英國(guó)倫敦建成世界上第一條地下鐵道算起。這一現(xiàn)象反映了第一次產(chǎn)業(yè)革命在英國(guó)發(fā)生，城市隨之發(fā)展，城市交通出現(xiàn)了立體化的需要。當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)，一方面新的技術(shù)革命正在或?qū)⒁偈股a(chǎn)力出現(xiàn)新的飛躍，在許多國(guó)家中，城市化的進(jìn)程正在加速進(jìn)行；另一方面，人口、糧食、土地、資源、環(huán)境、生態(tài)、就業(yè)、教育、債務(wù)等問(wèn)題，都在日益尖銳化，有的甚至已達(dá)到危機(jī)的程度。人類(lèi)社會(huì)正是在這種矛盾狀態(tài)中前進(jìn)和發(fā)展。同樣，城市也是在類(lèi)似情況下發(fā)展的，總的矛盾表現(xiàn)在城市人口的增長(zhǎng)和城市化水平的提高與土地和水資源的擁有量的不斷減少。
在城市發(fā)展過(guò)程的諸多矛盾中，起主要作用的因素是人口的增長(zhǎng)。在本世紀(jì)初，世界人口僅16億，1987年已達(dá)到50億，預(yù)計(jì)到2000年將有62億，2025年可能為80多億，2050年時(shí)將突破100億。與此同時(shí)，居住在城市中的人口增長(zhǎng)更快，特別在發(fā)展中國(guó)家，人口增長(zhǎng)速度平均為2％以上，而城市人口的年增長(zhǎng)速度為4％，即快約一倍。如果以這樣的速度進(jìn)行推算，到2025年，發(fā)展中國(guó)家人口將為77.7億，其中城市人口為56.8億，城市化水平將上升到73％。與1980年比較，城市人口凈增47.1億，這將對(duì)這些國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源造成極大的壓力。
我國(guó)的城市化進(jìn)程很快，1980年時(shí)有城市220個(gè)，城市化水平為13.6％，1986年城市增至353個(gè)，城市化水平達(dá)到17.23％。預(yù)計(jì)到2000年，城市化水平將上升到41.5％，城市人口將有4.78億；如果到2050年我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)達(dá)到當(dāng)時(shí)中等發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，則城市化水平必將進(jìn)一步提高到70％左右。即使按屆時(shí)全國(guó)人口保持在13億的樂(lè)觀估計(jì)，城市人口也將增至9.1億，比現(xiàn)在的2.1億凈增7億人。若以比較合理的城市用地標(biāo)準(zhǔn)（100平方米/人）計(jì)算，則為了現(xiàn)有城市用地狀況的改善，需要擴(kuò)大用地8820平方公里；為今后凈增的7億人口，還再需要70000平方公里，兩者合計(jì)為78820平方公里，約折合1.18億畝，相當(dāng)于一個(gè)小省的面積。這些土地大部份為可耕地。在我國(guó)可耕地人均擁有量?jī)H為世界平均水平的1/3，同時(shí)又正以每年700～900萬(wàn)畝的速度減少的情況下，這樣擴(kuò)大城市用地顯然是不合理，不可能的。這里還沒(méi)有計(jì)入為新增城市人口提供住房所需建筑材料將要消耗的土地。因此，不論是為了現(xiàn)有城市狀況的改善，還是為了未來(lái)的發(fā)展，我國(guó)的城市化都不能僅靠擴(kuò)大城市用地來(lái)實(shí)現(xiàn)，而必須尋求新的途徑，做到既擴(kuò)大城市空間，又不多占用土地；既節(jié)約資源，又能使城市生活現(xiàn)代化；既保持城市傳統(tǒng)風(fēng)貌，又充分利用新技術(shù)革命的成果。
開(kāi)發(fā)利用城市地下空間，除上述宏觀的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)背景外，由于各個(gè)國(guó)家的國(guó)情不同，發(fā)達(dá)程度不同，在開(kāi)發(fā)利用城市地下空間的規(guī)模、內(nèi)容、重點(diǎn)等方面都有所差異。例如，中國(guó)、蘇聯(lián)、瑞士和北歐一些國(guó)家從備戰(zhàn)要求出發(fā)，建造了大量地下防空工程，其中相當(dāng)一部份在平時(shí)可作為各類(lèi)公共建筑使用。有些國(guó)家，如日本、聯(lián)邦德國(guó)、法國(guó)等，國(guó)土狹小，大城市人口高度集中，城市交通矛盾突出，因而大量修建地下快速軌道交通系統(tǒng)和地下停車(chē)場(chǎng)，并與換乘樞紐結(jié)合發(fā)展地下商業(yè)中心或地下商業(yè)街。北歐、西歐一些能源缺乏的國(guó)家，如瑞典、芬蘭、法國(guó)等，利用地下空間的有利條件發(fā)展地下貯庫(kù)，貯存能源。加拿大氣候寒冷，在幾個(gè)大城市中建造地下步行通道網(wǎng)，將地面上的重要建筑物、交通樞紐和商業(yè)中心在地下連接起來(lái)，使城市居民在冬季倍感方便。在美國(guó)的幾所大學(xué)內(nèi)，為了保存歷史性建筑物的統(tǒng)一風(fēng)格和解決校園內(nèi)用地緊張問(wèn)題，建造了一些地下圖書(shū)館和教學(xué)、實(shí)驗(yàn)建筑，取得良好效果。
盡管城市的發(fā)展已經(jīng)提出了開(kāi)發(fā)地下空間的需求，但是能夠在多大規(guī)模、多大范圍內(nèi)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，還要視有關(guān)國(guó)家、城市的經(jīng)濟(jì)承受能力而定，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)城市地下空間要付出很高的代價(jià)。例如，歐洲一些城市修建地鐵，造價(jià)平均為每公里1500～2000萬(wàn)美元；日本東京新建的深埋地鐵，造價(jià)高達(dá)每公里1億美元；我國(guó)上海開(kāi)始興建的地下鐵道，造價(jià)預(yù)計(jì)每公里需人民幣1.4億元。如此高昂的建設(shè)費(fèi)用，即使在經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的國(guó)家，建造地鐵也不是輕而易舉的。上海地鐵是我國(guó)第一條以解決城市交通問(wèn)題為主要任務(wù)的地下快速軌道交通線，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)，到試驗(yàn)、研究，準(zhǔn)備已近10年，之所以遲至最近才正式開(kāi)工，困難主要在于資金的籌措。
瑞典的人均國(guó)民生產(chǎn)總值在1953年時(shí)為981美元，聯(lián)邦德國(guó)在1958年時(shí)為931美元，日本到1965年達(dá)到人均904美元。如果把以上情況與這些國(guó)家開(kāi)發(fā)城市地下空間的情況相對(duì)照，這幾個(gè)年代正是這三國(guó)開(kāi)發(fā)利用城市地下空間的高潮，或者開(kāi)始進(jìn)入高潮的時(shí)期。這說(shuō)明了經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市發(fā)展與開(kāi)發(fā)利用城市地下空間之間的內(nèi)在關(guān)系，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是國(guó)情與國(guó)力，或需要與可能的關(guān)系。
我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，當(dāng)前人均國(guó)民生產(chǎn)總值僅300多美元，然而一些大城市面臨的矛盾很多，已經(jīng)產(chǎn)生了開(kāi)發(fā)城市地下空間以緩解城市矛盾的客觀需求。這種需要與可能之間的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象，說(shuō)明我國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施過(guò)于落后，同時(shí)城市化速度相對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，存在一定程度的超前現(xiàn)象。根據(jù)以上情況，可以預(yù)計(jì)，到2000年前后，即我國(guó)人均國(guó)民生產(chǎn)總值達(dá)到800～1000美元時(shí)，比較大規(guī)模地開(kāi)發(fā)城市地下空間才可能具備較充實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。在此之前，選擇最急需的項(xiàng)目，有重點(diǎn)地進(jìn)行適當(dāng)規(guī)模的開(kāi)發(fā)，當(dāng)然還是應(yīng)該的，這樣也有助于積累經(jīng)驗(yàn)，迎接城市地下空間開(kāi)發(fā)利用高潮的到來(lái)。
二、地下空間資源利用的內(nèi)容與范圍
地下空間的作用和價(jià)值被人們重新發(fā)現(xiàn)后，認(rèn)為是一種人類(lèi)僅有的少數(shù)尚未被充分開(kāi)發(fā)的自然資源。地下空間資源的開(kāi)發(fā)，從理論上說(shuō)幾乎是無(wú)限的，因?yàn)榈貧ぃ◣r石圈）的厚度平均為33公里，但目前的巖石開(kāi)挖施工技術(shù)所能達(dá)到的深度僅為1000米左右，而城市地下空間的開(kāi)發(fā)，則一般尚未超過(guò)301米。瑞典曾有人估計(jì)，在30米深度范圍內(nèi)，開(kāi)發(fā)相當(dāng)于城市總面積1/3的地下空間，就等于全部城市地面建筑的容積，即不需擴(kuò)大城市用地，就可使城市的環(huán)境容量增加一倍，說(shuō)明城市地下空間資源有很大的潛力。
對(duì)于淺層地下空間的開(kāi)發(fā)，特別是在原有城市，受到很多條件的限制，例如地質(zhì)情況，已有的地下設(shè)施，已有的建筑物較深基礎(chǔ)，土地的所有權(quán)和地價(jià)，施工技術(shù)及其對(duì)城市的影響，經(jīng)濟(jì)能力，開(kāi)發(fā)后的綜合效益等。從總體上看，在城市街道、廣場(chǎng)和公共綠地下面開(kāi)發(fā)地下空間的條件最為有利；從區(qū)域來(lái)看，則以城市中心區(qū)、商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、文教區(qū)等處對(duì)地下空間的需求量。這兩種情況綜合的結(jié)果，就形成了由點(diǎn)與線組成的城市地下空間的基本格局?！包c(diǎn)”是由單個(gè)或成片的地下建筑組成，“線”是指交通線、物流線等。
一個(gè)城市到底有多少地下空間可供開(kāi)發(fā)，其中有多少可供有效利用，不能籠統(tǒng)地估計(jì)，必須經(jīng)過(guò)深入的調(diào)查，科學(xué)的論證和綜合的規(guī)劃。以對(duì)北京前門(mén)商業(yè)區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用的可行性研究為例，該地區(qū)的劃定范圍約70公頃，地質(zhì)條件有利，普遍具備開(kāi)發(fā)的條件，地下公用設(shè)施和人防工程占用的空間有限，僅有少數(shù)有保留價(jià)值的建筑物的基礎(chǔ)。這樣，以開(kāi)發(fā)深度15米計(jì)，該地區(qū)可供開(kāi)發(fā)的地下空間資源約有1000萬(wàn)立方米。經(jīng)綜合規(guī)劃，可供有效利用的約有200萬(wàn)立方米，即相當(dāng)于可供開(kāi)發(fā)量的20％。當(dāng)然，在進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，不能僅按當(dāng)前的需要和條件考慮，而應(yīng)預(yù)見(jiàn)到長(zhǎng)時(shí)期以后的需求和技術(shù)的進(jìn)步。地下空間一旦形成就很難改變或消除，具有一定的“不可逆性”，因而這種考慮就尤為重要。應(yīng)當(dāng)做出分階段（時(shí)間）、分地區(qū)（位置）、分層次（深度）開(kāi)發(fā)的全面規(guī)劃，才不致使早期開(kāi)發(fā)的地下空間成為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的障礙。圖11為日本對(duì)于城市地下空間分層開(kāi)發(fā)的設(shè)想（以橫濱市為例）。
實(shí)際上，即使在利用城市地下空間方面比較先進(jìn)的國(guó)家，如瑞典、日本、加拿大等的一些城市，到目前為止所開(kāi)發(fā)利用的也僅僅是其地下空間資源的很小部份。以日本東京都的23個(gè)區(qū)為例，地下空間主要由建筑物地下室、地下街、地下步行道、地鐵和地下公用設(shè)施等組成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，不包括地下公用設(shè)施，共有地下空間507萬(wàn)平方米，其中地下室占76.9％，地下街占5.3％，地鐵占17.8％。以平均利用高度4米計(jì)，已經(jīng)利用的地下空間共約2028萬(wàn)立方米。東京23個(gè)區(qū)總占地面積為592平方公里，以開(kāi)發(fā)深度30米計(jì)，則地下空間資源擁有量約為170億立方米，已經(jīng)開(kāi)發(fā)利用的僅為1.2‰?？梢?jiàn)，即使像東京這樣的現(xiàn)代化大城市，地下空間也還遠(yuǎn)未被充分開(kāi)發(fā)利用，無(wú)疑是一個(gè)極可珍貴的資源，對(duì)于城市未來(lái)的發(fā)展，是具有戰(zhàn)略意義的。
盡管城市地下空間資源一般都很豐富，但畢竟不能代替地上空間，而只能作為地面空間的擴(kuò)展或補(bǔ)充，二者統(tǒng)一起來(lái)，形成立體化的城市。因此，應(yīng)當(dāng)研究一個(gè)問(wèn)題，即城市的哪些功能和城市居民的哪些活動(dòng)最適合于在地下空間中實(shí)現(xiàn)和進(jìn)行。從世界上在這一領(lǐng)域比較先進(jìn)的國(guó)家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，城市地下空間利用的內(nèi)容和范圍相當(dāng)廣泛，大致可以歸納為以下幾個(gè)方面：
1.居住空間
在城市中，有不少居民居住在建筑物的地下室或半地下室。由于居住環(huán)境一般不如地上，一旦有可能，居民都希望住到地上去。人們長(zhǎng)期在地下居住，對(duì)于健康倒底有沒(méi)有影響，至今尚無(wú)科學(xué)的解釋。日本法律規(guī)定禁止在地下室中住人，也是出自這種考慮。但是，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)完全有可能使地下居住環(huán)境得到根本的改善，因此地下居住空間仍有一定的發(fā)展?jié)摿Α?0年代初，美國(guó)從建筑節(jié)能的角度出發(fā)，開(kāi)發(fā)了一種利用太陽(yáng)能進(jìn)行空調(diào)的半地下覆土住宅。房屋向陽(yáng)的一面大量開(kāi)窗，屋頂和其他外墻則在施工后覆土，以改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，達(dá)到節(jié)能的目的，一般可節(jié)約常規(guī)能源50％以上，又可充分利用斜坡地形，因而得到一定程度的推廣。
2.業(yè)務(wù)空間
凡辦公、會(huì)議、教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、醫(yī)療、展覽、圖書(shū)閱覽等各種業(yè)務(wù)活動(dòng)，都可以在地下空間中進(jìn)行。這些一般不需要天然光線的活動(dòng)內(nèi)容，當(dāng)具備全面空調(diào)條件時(shí)，在地下空間中是比較合適的。美國(guó)舊金山市的莫斯康尼中心，是一座展覽、會(huì)議的綜合性大型地下建筑，地下展覽大廳面積達(dá)23000平方米，采用90米跨度的預(yù)應(yīng)力拱，廳內(nèi)無(wú)柱，能同時(shí)容納2萬(wàn)人活動(dòng)；還有能容納50～600人的大小會(huì)議廳30多個(gè)，以及能為6000人提供飲食的食堂。這座建筑造價(jià)很高，但由于經(jīng)濟(jì)效益顯著，兩三年即可收回建設(shè)投資。美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)土木與礦物工程系的地下系館，包括各種教室、實(shí)驗(yàn)室和辦公室，總面積14100平方米，90％在地下，并采取了各種節(jié)能措施，安裝了日光和景物兩個(gè)傳輸系統(tǒng)，成為迄今為止匯集各種最新技術(shù)的大型地下公共建筑的范例。美國(guó)哈佛大學(xué)一座圖書(shū)館由于采取了地下方案，很好地解決了校園用地不足和保留校園古典建筑傳統(tǒng)風(fēng)格的問(wèn)題，對(duì)于各種珍貴圖書(shū)文獻(xiàn)的保存也非常有利。
3.商業(yè)空間
在瑞典、加拿大、聯(lián)邦德國(guó)、法國(guó)等的一些大城市，地下商場(chǎng)、商店很多，日本的地下商業(yè)街更為。對(duì)于商業(yè)活動(dòng)來(lái)說(shuō)，由于不需要天然光線，人們滯留時(shí)間相對(duì)較短，在地下空間中進(jìn)行是很合適的。同時(shí)，大量人流被吸引到地下去，對(duì)改善地面的交通與環(huán)境也都是有利的。在氣候嚴(yán)寒多雪或酷熱多雨地區(qū)，購(gòu)物活動(dòng)在地下空間中進(jìn)行，不受外界氣候的影響，故特別受到居民的歡迎。由于商業(yè)的營(yíng)業(yè)額大，利潤(rùn)率高，因此如果布置和經(jīng)營(yíng)得當(dāng)，有可能在一定時(shí)期內(nèi)收回建設(shè)投資，或用商業(yè)收入彌補(bǔ)其他地下設(shè)施（如交通）收入的不足，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益都比較顯著。
4.文娛空間
像電影、戲劇、音樂(lè)、運(yùn)動(dòng)、游泳等文化、娛樂(lè)、體育活動(dòng)，即使在地面上，也多采用人工照明，因此在地下進(jìn)行就更為方便。地下影劇院由于人員集中，安全問(wèn)題較大，目前除我國(guó)、法國(guó)、加拿大有少量外，在其他國(guó)家尚不普遍。在瑞典、挪威、芬蘭等一些北歐國(guó)家，由于地質(zhì)條件較好，在城市和城郊的山體巖石中，修建一些跨度較大的地下音樂(lè)廳、體育館、游泳池、冰球館等，對(duì)開(kāi)展群眾性文娛、體育活動(dòng)十分方便，同時(shí)還都準(zhǔn)備在戰(zhàn)時(shí)改做為公共的人員掩蔽所。
5.交通空間
城市地下鐵道、高速公路隧道、地下步行道，以及地下停車(chē)場(chǎng)等，都屬于交通空間。由這樣一些設(shè)施組成的城市地下交通網(wǎng)，客運(yùn)能力強(qiáng)，例如一條地鐵線路單向每小時(shí)客運(yùn)量為4～6萬(wàn)人，為地面公共汽車(chē)運(yùn)量的8倍；行車(chē)速度快，例如快速地鐵的旅行速度比常規(guī)地鐵快2～3倍，比地面公共汽車(chē)快5～6倍；因而對(duì)于緩解地面上的交通矛盾十分有效，再加上安全、準(zhǔn)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，成為迄今為止城市地下空間利用的最主要內(nèi)容之一，也是在城市生活中起作用的一種地下空間。目前，全世界已有100個(gè)左右城市建成或正在修建地鐵，已運(yùn)營(yíng)的總長(zhǎng)度達(dá)3000多公里。其中，倫敦、紐約、巴黎、莫斯科和東京五大城市的地鐵線路最長(zhǎng)、最多。莫斯科地鐵年客運(yùn)量26.5億人次（1985年），負(fù)擔(dān)全市總客運(yùn)量的47％。圖12為巴黎地鐵隧道在地下空間中的布置。
在美國(guó)的紐約、芝加哥、達(dá)拉斯，加拿大的蒙特利爾、多倫多，日本的東京等地，修建了規(guī)模相當(dāng)大的地下步行道系統(tǒng)，有的是為了避開(kāi)地面上不利的氣候條件，有的是把各種地下交通線路的車(chē)站之間連接起來(lái)，以便于換乘。其中，加拿大多倫多市的地下步行道系統(tǒng)規(guī)模，把市中心區(qū)30幢高層辦公樓和5個(gè)地鐵車(chē)站在地下連通起來(lái)，以克服嚴(yán)寒積雪給地面交通造成的困難。
此外，地下空間還為城市靜態(tài)交通服務(wù)，在解決城市停車(chē)問(wèn)題上起重要作用。例如，巴黎有80座左右地下停車(chē)場(chǎng)，總?cè)萘拷?0萬(wàn)臺(tái)，使市中心區(qū)停車(chē)非常方便；日本全國(guó)有公共停車(chē)場(chǎng)279個(gè)，其中107個(gè)在地下，占38％，今后還將著重發(fā)展地下停車(chē)。
6.公用設(shè)施空間
城市中的供水、排水、動(dòng)力、熱力、通訊等系統(tǒng)的管道、電纜等，一般都埋設(shè)在地下，占用一定的空間。這可以說(shuō)是城市地下空間利用的一個(gè)傳統(tǒng)內(nèi)容。歐洲和我國(guó)的一些城市，迄今還保留著幾百年前修建的磚砌城市下水道。通常，各種管、線多是按各自的系統(tǒng)直接埋設(shè)在土層中，檢修不便，容易損壞，并使城市道路經(jīng)常受到破壞。近年在國(guó)際上提倡修建一種多功能的地下管線廊，在日本稱(chēng)為“共同溝”，將各類(lèi)管、線綜合布置在可通行的廊道中，不但可避免直埋的缺點(diǎn)，還有利于地下空間的綜合利用。此外，各種公用設(shè)施系統(tǒng)中的處理設(shè)施，如自來(lái)水廠、污水處理廠、垃圾處理廠、變電站等，也適于布置在地下空間中，對(duì)于節(jié)省用地，減輕污染，都是有利的。瑞典斯德哥爾摩市建有幾座大型污水處理廠，均在地下巖層中，使全市污水基本上得到處理。
7.生產(chǎn)空間
除某些易燃、易爆性生產(chǎn)或污染較嚴(yán)重的生產(chǎn)外，其他類(lèi)型一般都可在地下進(jìn)行，特別是精密性生產(chǎn)，在地下環(huán)境中就更為有利。在許多國(guó)家中，將水力發(fā)電站的廠房布置在地下，也有的將核電站建在地下，比在地上更為安全。在城市中，在地下進(jìn)行某些輕工業(yè)或手工業(yè)生產(chǎn)，是完全可能的。我國(guó)一些城市利用人防工程進(jìn)行紡織、制造類(lèi)型的生產(chǎn)，取得較好效益。當(dāng)然，在地下建造大型廠房或在地下進(jìn)行工藝較復(fù)雜的生產(chǎn)，要付出較高的代價(jià)，因此除特殊情況外，如為了安全或戰(zhàn)備，是沒(méi)有必要的。
8.貯存空間
地下環(huán)境最適合于物資的貯存，因?yàn)榉€(wěn)定的溫、濕度條件是貯存許多物資所必需。在地下貯存糧食、食油、食品、藥品、燃油等，損耗小，質(zhì)量高，貯存成本低，經(jīng)濟(jì)，節(jié)能效益高，節(jié)省城市倉(cāng)庫(kù)用地，因而得到廣泛的發(fā)展。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家的大城市中，冷凍的半成品食品非常普及，消耗量很大，地下冷庫(kù)為這些食品的貯存、周轉(zhuǎn)提供了廉價(jià)和方便的條件。
瑞典等一些北歐國(guó)家，城市多直接建在基巖上，因此有可能在市區(qū)內(nèi)建造大型地下燃油庫(kù)、熱水庫(kù)等，直接為地上居民服務(wù)，運(yùn)輸距離大為縮短。在地質(zhì)條件有利時(shí)，還可在地下大量貯存飲用水，海濱城市則可以貯存淡水。此外，把某些危險(xiǎn)品和有害的城市廢棄物貯藏在地下深層空間中，是比較安全的。
9.防災(zāi)空間
地下空間對(duì)于各種自然和人為災(zāi)害，都具有較強(qiáng)的防護(hù)能力，因而廣泛被利用于防災(zāi)。中國(guó)、蘇聯(lián)、瑞士、瑞典、芬蘭等國(guó)建造的大量核掩蔽所，占這些國(guó)家城市地下空間利用的較大比重。瑞士、瑞典等國(guó)的核掩蔽所，按每人一個(gè)床位的標(biāo)準(zhǔn)，已足夠全國(guó)人口的80～90％使用，到本世紀(jì)末將達(dá)到100％。
此外，地下建筑受地震的破壞作用，要比在地面上輕得多，因?yàn)榈卣鸩ǖ募铀俣仍诘乇砻嫣?，越深則越小，在地下30米處僅為地表處的40％。像日本等多地震國(guó)都把地下空間指定為地震時(shí)的避難所。
10.埋葬空間
在保留土葬傳統(tǒng)的國(guó)家，墓地占用城市郊區(qū)的大片土地，例如南朝鮮現(xiàn)有的墳?zāi)?，就占?萬(wàn)公頃，相當(dāng)于兩個(gè)釜山地區(qū)面積。日本的火葬率雖已達(dá)93％，但仍須占用一塊墓地存放骨灰。因此，除加重征稅外，已經(jīng)有人提出利用地下空間解決這一問(wèn)題。此外，像我國(guó)等歷史悠久的國(guó)家，地下埋藏的古代陵墓和文物很多，這些文物古跡所占用的地下空間，當(dāng)然應(yīng)當(dāng)認(rèn)真加以保存，也可算是一種利用方式。
從以上地下空間利用的多種內(nèi)容看，城市地下空間較適合于人在其中短時(shí)間活動(dòng)的內(nèi)容，和不需要天然光線的內(nèi)容，如出行、購(gòu)物、文娛、體育等。對(duì)于根本不需要人或僅需少數(shù)人進(jìn)行管理的一些內(nèi)容，如貯存、物流、廢棄物處理等，則更為合適。同時(shí)，地下空間的防災(zāi)功能及其內(nèi)部在防災(zāi)上的弱點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。
三、地下空間利用與城市再開(kāi)發(fā)
對(duì)原有城市的全部或局部進(jìn)行擴(kuò)建和改建，現(xiàn)在通稱(chēng)為“城市再開(kāi)發(fā)”。城市再開(kāi)發(fā)一般是在以下幾種背景情況下進(jìn)行的：第一是城市受到戰(zhàn)爭(zhēng)或自然災(zāi)害的破壞，例如德國(guó)和日本的許多城市在第二次世界大戰(zhàn)中受到不同程度的破壞，戰(zhàn)后都進(jìn)行了再開(kāi)發(fā)，有的幾乎等于重建，我國(guó)唐山市在1976年大地震中幾乎全部被毀，震后也進(jìn)行了全面的再開(kāi)發(fā)；第二是為了保護(hù)城市的傳統(tǒng)風(fēng)貌和文物古跡而限制有關(guān)地區(qū)的發(fā)展，另選其他地區(qū)進(jìn)行再開(kāi)發(fā)，以滿(mǎn)足城市發(fā)展的需要；第三是由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，使原有城市的各個(gè)方面不相適應(yīng)而出現(xiàn)許多矛盾，當(dāng)這些矛盾尖銳化到一定程度時(shí)，原有的城市空間已不敷使用，城市基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重不足，從而需要進(jìn)行城市再開(kāi)發(fā)。這3種城市再開(kāi)發(fā)的背景和方式，在日本被稱(chēng)為改造型、保全型和改善型。
除少數(shù)地廣人稀的國(guó)家外，城市的發(fā)展一般都會(huì)受到土地資源不足的限制，特別是一些國(guó)土狹小，人口密度又很高的國(guó)家（如日本），進(jìn)行城市再開(kāi)發(fā)是很復(fù)雜，很困難的。為了在有限的土地上擴(kuò)大環(huán)境容量，提高環(huán)境質(zhì)量，向三維空間發(fā)展，即所謂立體化開(kāi)發(fā)，就成為現(xiàn)實(shí)可行的途徑。立體化開(kāi)發(fā)就是一方面建造高層建筑和高架道路，同時(shí)開(kāi)發(fā)和利用地下空間。如果為了控制城市容積率或?yàn)榱丝沟卣鹌茐亩拗聘邔咏ㄖ陌l(fā)展，則開(kāi)發(fā)地下空間的必要性就更為突出。因此，開(kāi)發(fā)利用城市地下空間應(yīng)當(dāng)成為城市再開(kāi)發(fā)的重要組成部份，應(yīng)當(dāng)在統(tǒng)一的規(guī)劃指導(dǎo)下，有計(jì)劃有步驟地進(jìn)行。
城市再開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)一般在市中心區(qū)，因?yàn)檫@一地帶的城市矛盾特別集中，其次是主要車(chē)站附近的廣場(chǎng)和街道，這里的客流量，車(chē)輛也多，停車(chē)需要量大，交通問(wèn)題突出。
在日本的大城市中，公共交通主要依靠快速軌道交通，包括地面上的郊區(qū)電車(chē)和市區(qū)內(nèi)的地鐵，因此城市中都有若干大型車(chē)站，這些車(chē)站所在地區(qū)一般都在六七十年代中進(jìn)行了再開(kāi)發(fā)。首先對(duì)車(chē)站建筑物進(jìn)行擴(kuò)建或重建，以車(chē)站建筑的地下室為中心，以地下街中的步行道為骨干，形成一個(gè)各種交通線路在地下互相連通與換乘的系統(tǒng)，再加上方便的地下停車(chē)條件和繁榮的商業(yè)，吸引大量乘客和顧客到地下空間中活動(dòng)，從而保證地面上的站前廣場(chǎng)和附近街道上的交通得到綜合治理，空間得以保持，環(huán)境得到改善。
以東京車(chē)站地區(qū)的再開(kāi)發(fā)為例。東京站除山手線、新干線等鐵路車(chē)站外，還有8條地鐵線從附近通過(guò)，其中有4條線在大手町設(shè)站，3條在日比谷和銀座有站，兩條在日本橋有站。這些地鐵車(chē)站都位于以東京站為中心的幾百米范圍內(nèi)，由地下步行通道網(wǎng)互相連通，在平面上或空間上可互相換乘，并經(jīng)兩條地下通道與東京站地下室和八重洲地下街相連接。這樣，盡管東京站日客流量高達(dá)80～90萬(wàn)人次，但地面上的站前廣場(chǎng)和對(duì)面的八重洲大街上交通秩序井然，再加上能容納560臺(tái)車(chē)的地下停車(chē)場(chǎng)的作用，地面上步行與車(chē)行混雜的現(xiàn)象基本消除。又如，大阪的梅田車(chē)站，集中了3個(gè)郊區(qū)電車(chē)站，3個(gè)地鐵站，加上地上的公共汽車(chē)站，日客流量達(dá)220萬(wàn)人次，其中約有40%的人進(jìn)入地下街通行或購(gòu)物，步車(chē)分離的作用十分明顯；再加上地面上街道的拓寬和幾座高層建筑的興建，使大阪梅田站附近的城市面貌有很改觀，出現(xiàn)了現(xiàn)代化大城市應(yīng)有的環(huán)境和氣氛。東京站的八重洲地下街，總面積7萬(wàn)多平方米，大阪站的梅田地下街，總面積2.7萬(wàn)平方米，都是大型的地下綜合體，都是與城市再開(kāi)發(fā)同步建設(shè)的，在城市發(fā)展中起著舉足輕重的作用。
瑞典的斯德哥爾摩市從17世紀(jì)起成為首都，市區(qū)面積184平方公里，1970年時(shí)人口達(dá)到80萬(wàn)，1980年后降到64萬(wàn)。與世界上的一些特大城市相比，市區(qū)人口密度僅為每平方公里4100人，人均綠地面積高達(dá)68.3平方米，城市矛盾相對(duì)要緩和得多。但由于市中心區(qū)是在本世紀(jì)初形成的，街道狹窄，建筑矮小，在許多方面仍不能滿(mǎn)足現(xiàn)代城市發(fā)展的要求，因此在60年代進(jìn)行了全面規(guī)劃，對(duì)中心區(qū)進(jìn)行了立體化的再開(kāi)發(fā)，拓寬了一些街道，建造了少量高層建筑，在中心廣場(chǎng)修建一個(gè)下沉式廣場(chǎng)，經(jīng)過(guò)這個(gè)廣場(chǎng)可以進(jìn)入地鐵車(chē)站和地下商業(yè)空間。地面上的一些街道也實(shí)行了步行化，在中心區(qū)周?chē)贾昧巳舾蓚€(gè)地下停車(chē)場(chǎng)，以限制車(chē)輛過(guò)多地進(jìn)入中心區(qū)。在中心廣場(chǎng)的地下空間中，有3條地鐵線互相換乘的車(chē)站，還有許多商店，對(duì)于這個(gè)冬季寒冷多雪的城市，是非常方便和受歡迎的。圖13為斯德哥爾摩市中心地下空間利用的示意圖。
法國(guó)巴黎市中心區(qū)的列·阿萊廣場(chǎng)的再開(kāi)發(fā)，是迄今為止在中心區(qū)再開(kāi)發(fā)中開(kāi)發(fā)利用地下空間規(guī)模的一個(gè)實(shí)例。巴黎市中心區(qū)內(nèi)，集中了許多有價(jià)值的歷史性建筑物，如巴黎歌劇院、巴黎圣母院、盧浮宮等。從總體上看，這一地區(qū)應(yīng)屬于“保全型”，不宜進(jìn)行新的開(kāi)發(fā)。但是，在中心區(qū)的列·阿萊廣場(chǎng)，卻保留了一個(gè)從12世紀(jì)起開(kāi)始形成的，進(jìn)行食品、副食品貿(mào)易的中央市場(chǎng)，顯然與整個(gè)中心區(qū)的以傳統(tǒng)文化為主的氣氛很不諧調(diào)，因此經(jīng)過(guò)反復(fù)研究和不同意見(jiàn)的爭(zhēng)論，終于決定拆除。市場(chǎng)拆除后，出現(xiàn)一個(gè)面積30多公頃的廣場(chǎng)，對(duì)于這個(gè)廣場(chǎng)如何進(jìn)行再開(kāi)發(fā)，又經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的爭(zhēng)論和方案比較。最后決定把城市功能性的內(nèi)容，如交通和商業(yè)，大量放到地下空間中去，地面上則保留一個(gè)以綠地為主的步行廣場(chǎng)，為市中心區(qū)開(kāi)辟一個(gè)新的開(kāi)敞空間。在廣場(chǎng)周?chē)?，則新建一些風(fēng)格統(tǒng)一的住宅和公共建筑。列·阿萊廣場(chǎng)再開(kāi)發(fā)的規(guī)模為40萬(wàn)平方米建筑面積，其中27萬(wàn)平方米在地下空間中， 13萬(wàn)平方米在地上廣場(chǎng)周?chē)?。整個(gè)廣場(chǎng)下的地下空間，共分4層，基本上得到較充分的開(kāi)發(fā)，總深度22.2米。在地下一層，是一個(gè)面積49000平方米的下沉式廣場(chǎng)，周?chē)秦炌▋蓪拥牟ＡА肮饫取?。商?chǎng)、文化體育中心在二層，共55000平方米，還有能容納3000臺(tái)車(chē)的停車(chē)場(chǎng)；地下三層為交通用的集散大廳和步行通道，最下層為幾個(gè)車(chē)站，面積達(dá)52000平方米。整個(gè)廣場(chǎng)的地下部份已經(jīng)在1979年建成使用，效果很好，地面上的步行廣場(chǎng)也已基本形成。圖14為列·阿萊廣場(chǎng)地下空間利用示意圖。
日本名古屋市中心區(qū)的再開(kāi)發(fā)，包括車(chē)站附近的廣場(chǎng)和市中心的幾條干道，其中以久屋大街的改建最為成功。這條街道原名廣小路，是一條寬20米的街道，兩側(cè)多為兩三層的木結(jié)構(gòu)商店建筑。在戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)期進(jìn)行了立體化的再開(kāi)發(fā)，將街道拓寬到100米，兩側(cè)各為四車(chē)道的道路，中間幾十米寬的地帶則修建了一座大型公園，在公園之下，是地下街和地下停車(chē)場(chǎng)。在地面的街道兩側(cè)，新建一些10層左右的大型建筑物。中央公園地下街有步行通道1萬(wàn)多平方米，有110家商店和能容納570臺(tái)車(chē)的停車(chē)場(chǎng)。由于這樣的立體化再開(kāi)發(fā)，地面上環(huán)境優(yōu)美，空氣清新，公園成為附近居民良好的休憩場(chǎng)所，地下又有繁榮的商業(yè)和方便的交通，使這一地區(qū)初步體現(xiàn)了人們對(duì)未來(lái)城市的理想。
四、地下空間利用的前景
從近幾十年來(lái)城市地下空間利用的大量實(shí)踐可以看出，開(kāi)發(fā)和利用地下空間對(duì)于緩解城市發(fā)展中的各種矛盾，起到了非常積極的作用。在改善城市交通，節(jié)省城市用地，提高環(huán)境質(zhì)量，加強(qiáng)城市抗災(zāi)能力，方便居民生活，改善居住條件，保存城市傳統(tǒng)風(fēng)貌等方面的作用十分明顯。但是城市在發(fā)展過(guò)程中，在不同的發(fā)展階段，所出現(xiàn)的矛盾和問(wèn)題是不一樣的。例如，許多發(fā)達(dá)國(guó)家已基本上完成了城市化進(jìn)程，那里的一些大城市已經(jīng)經(jīng)歷了高速發(fā)展階段各種矛盾的困擾，由于采取了各種治理措施，在相當(dāng)程度上得到了緩解，當(dāng)前面臨的是進(jìn)一步現(xiàn)代化和建設(shè)未來(lái)城市的問(wèn)題。另一方面，這樣一個(gè)歷程正在發(fā)展中國(guó)家的許多大城市中重復(fù)發(fā)生。這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題，即盡管各個(gè)城市的發(fā)展階段不同，但是起支配作用的城市發(fā)展規(guī)律是一致的。因此，展望城市地下空間利用的前景，應(yīng)當(dāng)著重預(yù)計(jì)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期以后，在建設(shè)所謂未來(lái)城市中，地下空間應(yīng)起的作用；同時(shí)，應(yīng)從為人類(lèi)開(kāi)拓新的生存空間的高度，認(rèn)識(shí)開(kāi)發(fā)城市地下空間的價(jià)值和意義。
在研究未來(lái)城市地下空間開(kāi)發(fā)利用的方向時(shí)，應(yīng)當(dāng)從未來(lái)城市的特點(diǎn)出發(fā)。這些特點(diǎn)可能表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）城市人口和規(guī)模基本穩(wěn)定，人口結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，平均壽命延長(zhǎng)，老齡化趨勢(shì)增強(qiáng)，人口的文化素養(yǎng)提高；
（2）經(jīng)濟(jì)、技術(shù)高度發(fā)達(dá)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，腦力勞動(dòng)者比重增加，社會(huì)的信息化將使人由直接參加勞動(dòng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)勞動(dòng)過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制；
（3）高技術(shù)、信息化將使人的起居、出行、工作、購(gòu)物、社會(huì)活動(dòng)等的內(nèi)容與方式發(fā)生相應(yīng)的變化；
（4）土地、水、原材料等自然資源的消耗量與擁有量之間的矛盾將日益尖銳化；
（5）常規(guī)能源（煤、石油等）將日漸枯竭，必須開(kāi)發(fā)新能源以滿(mǎn)足生活水平提高對(duì)能源的大量需求。
根據(jù)以上特點(diǎn)，地下空間在未來(lái)城市中主要可在3個(gè)方面發(fā)揮應(yīng)有的作用。
第一，在城市功能上，實(shí)現(xiàn)地上與地下空間的合理分工。
開(kāi)發(fā)城市地下空間的總目的是在不過(guò)多擴(kuò)大城市用地的情況下，使城市空間得到擴(kuò)大，而擴(kuò)大城市空間的最終目的，是使人們獲得更多的開(kāi)敞空間，更充足的陽(yáng)光，更新鮮的空氣，更方便的交通，更優(yōu)美的景觀和更舒適的生活。為此，應(yīng)當(dāng)使占人每天活動(dòng)大部份時(shí)間的居住和工作留在地上自然環(huán)境中，而將其他各類(lèi)活動(dòng)，特別是短時(shí)間的活動(dòng)，如出行、購(gòu)物、文娛、體育、業(yè)務(wù)聯(lián)系等移到地下空間中去。此外，只需少量人員加以管理的物流，如貨物運(yùn)輸、郵件運(yùn)輸、垃圾運(yùn)輸，以及各種公用設(shè)施系統(tǒng)，就更應(yīng)當(dāng)?shù)降叵氯?。瑞典學(xué)者伯格·揚(yáng)森提出，“讓人留在地上，把物放到地下”（“Place things below the surface， and put man on the top”），也是類(lèi)似的一種設(shè)想。
在未來(lái)城市的地下空間中，將是這樣一種景象：在選定的地下空間開(kāi)發(fā)地區(qū)，在地表以下10米左右范圍內(nèi)，主要是商業(yè)空間和文體空間，以及部份業(yè)務(wù)空間。城市大部份商業(yè)、服務(wù)業(yè)將轉(zhuǎn)移到地下，僅在中心區(qū)和一些重點(diǎn)地區(qū)的地面上保留一些商業(yè)，開(kāi)辟步行化的商業(yè)中心，并與地下商業(yè)空間聯(lián)系起來(lái)。文體設(shè)施在地下則以中小型為主，分散布置，保證安全。在地下10～30米范圍內(nèi)，主要是交通空間和物流空間，以及一部份貯存空間。城市大部份公共交通將軌道化、高速化，在地下形成快速軌道交通網(wǎng)。地面交通應(yīng)以步行為主，輔以大面積綠化帶，適當(dāng)保留一些無(wú)害化的公共汽車(chē)和私人小汽車(chē)。在氣候嚴(yán)酷地區(qū)，在地下還應(yīng)組織步行道系統(tǒng)和非機(jī)動(dòng)車(chē)道系統(tǒng)。國(guó)外還有人設(shè)想，在城市機(jī)動(dòng)交通大部份轉(zhuǎn)入地下以后，原來(lái)的街道可改為運(yùn)河，增加城市的水面，對(duì)氣候、景觀都十分有利。城市中的各種車(chē)輛，大部應(yīng)停放在地下。各種城市公用設(shè)施的管、線，應(yīng)當(dāng)綜合布置在多功能廊道中。30米以下的較深地下空間，應(yīng)留給采用最新技術(shù)為城市服務(wù)的各種新系統(tǒng)。至于更深層的地下空間，則應(yīng)留待更遠(yuǎn)的未來(lái)再進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
第二，建立城市基礎(chǔ)設(shè)施的封閉式再循環(huán)系統(tǒng)。
盡管當(dāng)代科學(xué)技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，然而城市生活基本上處于一種開(kāi)放式的自然循環(huán)系統(tǒng)中。例如，太陽(yáng)能最多只是被動(dòng)式利用，在陰天或夜間就無(wú)法利用；水資源主要是靠天上下雨，人們從自然界取水，使用后不加處理又排入自然界的江河湖海中；能源也多為一次性使用，熱效率很低，大量余熱、廢熱未經(jīng)利用即排放空中。這樣的自然循環(huán)對(duì)于自然資源來(lái)說(shuō)是極大的浪費(fèi)，必然形成一方面資源短缺而另方面又在大量浪費(fèi)的局面。這種現(xiàn)象在未來(lái)城市中應(yīng)得到改變。日本學(xué)者尾島俊雄提出了在城市地下空間中建立再循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)想，就是變開(kāi)放式的自然循環(huán)為封閉式的再循環(huán)系統(tǒng)。后者被稱(chēng)為城市的“集積回路”（integrated urban cir-cuit）。例如，集中的供熱、供冷系統(tǒng)對(duì)于空氣的使用來(lái)說(shuō)就是一個(gè)封閉循環(huán)；污水經(jīng)過(guò)處理后重復(fù)使用對(duì)于水的使用就成為一個(gè)封閉系統(tǒng)（現(xiàn)稱(chēng)“中水道”系統(tǒng)）；垃圾經(jīng)過(guò)焚燒或氣化后回收熱能，也是一種封閉循環(huán)系統(tǒng)；將電力供應(yīng)或某些生產(chǎn)過(guò)程中散發(fā)的余熱回收，再重復(fù)用于發(fā)電或供熱……等等，都是封閉式的再循環(huán)系統(tǒng)。將這些系統(tǒng)統(tǒng)一組織在一定深度的地下空間中，將會(huì)對(duì)緩和城市發(fā)展與資源不足的矛盾起到積極的作用。尾島建議在東京地下50～100米深處建造一條直徑為11米的共同溝干線，其中布置上述多種再循環(huán)系統(tǒng)，形成一個(gè)地上使用，地下輸送、處理、回收的封閉式再循環(huán)總系統(tǒng)。如果尾島的構(gòu)想中再加上熱能的貯存與交換系統(tǒng)，則將更為完善。
第三，建立能源的地下貯存和交換系統(tǒng)。
對(duì)于未來(lái)城市中的居民，不但將獲得更多的開(kāi)敞空間，更寬敞的住宅，而且要有更高的居住和工作的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。除了氣候適宜的季節(jié)外，室內(nèi)應(yīng)進(jìn)行全面的空氣調(diào)節(jié)。目前在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，室內(nèi)環(huán)境已經(jīng)相當(dāng)舒適，但為此要耗費(fèi)大量能源，像美國(guó)、瑞典等國(guó)，建筑能耗在全部總能耗中，都占40％以上，如果進(jìn)一步提高標(biāo)準(zhǔn)和普遍采用空調(diào)，則能耗還將大大增加。在常規(guī)能源日漸枯竭的情況下，只能努力去尋找既保證生活舒適又節(jié)省能源的新途徑。從當(dāng)前的努力方向看，主要有兩個(gè)方面，一是提高一次能源的利用效率，二是開(kāi)發(fā)新能源。
即使像日本這樣高度發(fā)達(dá)的國(guó)家，一次能源利用率也還不到50％，其他部份都在生產(chǎn)、運(yùn)輸或使用過(guò)程中散失或廢棄。從技術(shù)上看，提高一次能源的利用效率，主要從改進(jìn)設(shè)備和限度地回收廢棄能源兩個(gè)方面著手。前者不屬本文討論范圍，對(duì)于回收廢棄能源，地下空間可以提供比較有利的條件。例如，回收余熱、廢熱的主要措施是將熱能交換成熱水用于區(qū)域供熱，和將電廠在低峰負(fù)荷時(shí)多余的電能轉(zhuǎn)化為熱能（如熱水）或機(jī)械能（如壓縮空氣）貯存起來(lái)，供高峰負(fù)荷時(shí)使用。這樣大量的熱能或機(jī)械能的貯存，只有在地下空間中才有可能實(shí)現(xiàn)。再如，由于城市廢棄物（垃圾）中的含熱量越來(lái)越高，回收城市垃圾中的有機(jī)物和污水處理后的污泥中的熱能，已在一些發(fā)達(dá)國(guó)家大城市中初步實(shí)現(xiàn)，這樣一種能源回收系統(tǒng)，布置在地下空間中要比在地面上有利得多。日本的筑波科學(xué)城就建立一整套垃圾管道運(yùn)送和焚燒處理系統(tǒng)，輸送管道就布置在地下公用設(shè)施的“共同溝”中。同時(shí)，日本已做出到2000年每年回收和利用廢熱折合石油 1200～1500萬(wàn)噸的規(guī)劃。
在開(kāi)發(fā)新能源方面，太陽(yáng)能的潛力，可謂取之不盡，用之不竭，但目前太陽(yáng)能利用受到集熱器效率不高和熱能貯存問(wèn)題的障礙，還不可能大規(guī)模地進(jìn)行開(kāi)發(fā)。地下空間的熱穩(wěn)定性和封閉性，為大量貯存太陽(yáng)能提供了可能性。具體來(lái)說(shuō)，就是把用各種方法收集起來(lái)的太陽(yáng)能，通過(guò)一定的介質(zhì)（如水、空氣、巖石等），進(jìn)行熱交換后貯存到地下空間中。在需要時(shí)，經(jīng)管道系統(tǒng)輸送到用戶(hù)或再轉(zhuǎn)化成其他能源。使用后的熱能溫度降低，經(jīng)過(guò)循環(huán)系統(tǒng)再加熱后重新注入地下空間貯存。由于不同溫度的介質(zhì)的密度不同，故高溫和低溫的介質(zhì)可以分上下兩層貯存在同一地下貯庫(kù)中，循環(huán)使用。
如果城市的土層較薄，基巖較淺，則在巖石中開(kāi)挖大型洞室用于貯熱，是比較理想的，而且規(guī)模越大，造價(jià)越低。瑞典具備這樣的條件，已經(jīng)建造了試驗(yàn)性的地下熱水庫(kù)，貯存太陽(yáng)能，向一個(gè)居民區(qū)集中供熱。若城市地下土層很厚，建造人工的地下貯熱庫(kù)造價(jià)很高，容量受到限制，因此可以選擇合適的含水層做貯熱庫(kù)使用。注入熱水時(shí)，將原有的地下水頂出，熱水被抽出使用后，地下水又回到含水層中。如果利用地下水已被抽干的含水層，則更為方便。這種利用天然形成的地下空間貯存熱能的方法，經(jīng)濟(jì)上和工程上的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。
熱能和冷能本來(lái)是能源在不同溫度下的兩種表現(xiàn)形式。因此可以設(shè)想，在同一個(gè)地下貯庫(kù)內(nèi)，既貯存熱能又貯存冷能，通過(guò)一套裝置和系統(tǒng)同時(shí)解決城市的集中供熱和供冷問(wèn)題，這將是十分合理和經(jīng)濟(jì)的。如果將冬季自然界中存在的大量冷能貯存起來(lái)供夏季降溫用，將夏季的天然熱能貯存起來(lái)供冬季供熱用，在春季和秋季則將庫(kù)抽空，使之升溫或降溫，就可以基本上擺脫常規(guī)能源，完全利用天然能源形成城市的集中供冷、供熱的再循環(huán)系統(tǒng)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)人們對(duì)于未來(lái)城市的理想，無(wú)疑是十分重要的一個(gè)途徑。
綜上所述，可以認(rèn)為，地下空間在一些大城市中已經(jīng)得到廣泛的利用，但是地下空間資源還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有被充分開(kāi)發(fā)，因此城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用有著廣闊的前景，不論在緩解城市發(fā)展中的矛盾方面，還是對(duì)城市未來(lái)的發(fā)展，都將起到十分重要的作用，具有高度的戰(zhàn)略意義。同時(shí)，開(kāi)發(fā)利用城市地下空間，必須與本國(guó)的具體情況和城市的不同發(fā)展階段相適應(yīng)，制訂出既考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)需要又現(xiàn)實(shí)可行的全面規(guī)劃。
考慮到我國(guó)的國(guó)情和國(guó)力，盡管一些大城市的矛盾已十分突出，但大規(guī)模開(kāi)發(fā)城市地下空間的條件尚不充分。然而這并不等于無(wú)所作為，為了緩解當(dāng)前城市發(fā)展中的一些矛盾，為了將來(lái)的發(fā)展和為未來(lái)城市的形成打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，必須從現(xiàn)在起就抓緊工作，進(jìn)行調(diào)查、論證、規(guī)劃和典型工程試驗(yàn)。歸納起來(lái)，大致有以下幾方面工作：
第一，城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用應(yīng)盡快立法。
為了合理開(kāi)發(fā)和綜合利用地下空間資源，避免這一寶貴資源被濫用和浪費(fèi)，應(yīng)當(dāng)從法制上予以保障。因此，建議制訂《城市地下空間利用法》，與《城市規(guī)劃法》、《土地法》等有關(guān)法令協(xié)調(diào)起來(lái)。內(nèi)容大體上可包括地下空間的涵義、分類(lèi)、價(jià)值、所有權(quán)、使用權(quán)、開(kāi)發(fā)范圍、規(guī)劃方法、利用內(nèi)容、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、安全要求、使用與管理等。
第二，開(kāi)展調(diào)查和可行性研究工作。
在大規(guī)模開(kāi)發(fā)城市地下空間的條件尚未成熟以前，正應(yīng)利用這一時(shí)機(jī)開(kāi)展資源調(diào)查，可行性論證和科研工作，為今后的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)和全面、綜合的規(guī)劃。工作內(nèi)容包括：
（1）地下空間資源調(diào)查和可利用率預(yù)測(cè)；
（2）未來(lái)地下空間利用的內(nèi)容和范圍預(yù)測(cè)；
（3）未來(lái)地下空間的規(guī)劃、布局和系統(tǒng)的劃分；
（4）地下空間利用綜合效益的分析與評(píng)價(jià)；
（5）地下空間的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和居住空間的可行性研究；
（6）地下空間的安全問(wèn)題研究和防災(zāi)措施研究；
（7）不同地質(zhì)條件下的施工方法；
（8）地下空間利用與城市基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化；
（9）開(kāi)發(fā)深層地下空間的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性研究；
（10）新技術(shù)革命對(duì)地下空間開(kāi)發(fā)利用的可能影響預(yù)測(cè)；
（11）地下空間在未來(lái)城市中的地位和作用。
第三，進(jìn)行典型城市典型地區(qū)的規(guī)劃和重點(diǎn)工程實(shí)踐。
當(dāng)前，我國(guó)在地下人防工程規(guī)劃與城市規(guī)則相結(jié)合，人防工程建設(shè)與城市基本建設(shè)相結(jié)合方面，已經(jīng)有了良好的開(kāi)端。但是，這種結(jié)合還應(yīng)擴(kuò)大到更廣的范圍，因?yàn)槿朔拦こ讨皇堑叵驴臻g利用的一個(gè)組成部份。因此，應(yīng)選擇典型城市和典型地區(qū)，在對(duì)地下空間資源全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，進(jìn)行全面規(guī)劃的試點(diǎn)，以取得經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，在確有需要，資金上又有可能的情況下，進(jìn)行重點(diǎn)工程的試驗(yàn)，但這類(lèi)工程建設(shè)一定要與所在地區(qū)的城市再開(kāi)發(fā)同步實(shí)施，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后逐步推廣。