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将可持续发展纳入城市总体规划:城市地下空间使用案例。
环境评估与政策研究小组，柏林科技大学，Erweiterungsbau, Sekr。EB - 5,Straszlig;e des 17所示。德国柏林D-10623号Juni 145。
文章历史:2008年7月27日收到2009年2月1日接受修订的2009年2月6日。
关键词:城市地下基础设施 城市地下空间 城市可持续发展 总体规划 用地规划。
本文对城市地下空间的使用及其对城市可持续发展的影响进行了分析。人们普遍认识到，城市土地是一种宝贵的资源。在最近的几十年里，尤努斯，尤其是在大城市，已经成为稀缺和宝贵的资源。本文概述了UUS的使用，包括一些定量描述符和对其历史演变的分析。城市地下基础设施(UUI)的历史性的自顶向下发展和其规划的不足导致了新发展的缺乏可用的uu。一种以先到先得的方式对UUS开发和UUS可用性的部门方法不允许UUI为城市可持续性提供充分的好处。本文认为UUS是一种宝贵的不可再生资源，在城市规划中需要认真考虑。它着重于将UUS纳入城市总体规划的需求和机会。为方便起见，我们列出并分类了UUS服务;他们的特征被识别和讨论。还确定了UUS用户，并讨论了他们之间可能存在的冲突。对UUS在城市总体规划中的状态进行了详细的分析，并提出了将UUS和可持续性问题纳入总体规划的建议。建议实施以下步骤:三维规划;优先唯一神论者服务;研究不同类型基础设施的预期功能和空间相互关系;和综合评估。
介绍
随着城市化进程在世界范围内的迅速发展，城市地区的可持续发展成为一个全球性的问题。解决城市发展中的可持续性问题有不同的方法。一个城市可以以立法的形式制定具体的政策，并计划解决对当地维持能力很重要的特殊问题。将可持续性考虑纳入现有的城市政策和发展计划是相当重要的。城市总体规划是一份传统的城市发展规划文件，包括新建筑、道路、休闲区等。不同类型的城市基础设施是总体规划的关键特征。城市基础设施包括交通、公用事业等。规划基础设施非常重要，因为许多城市发展问题和公民的日常生活依赖于基础设施服务。例如，私人住房的发展取决于交通基础设施的可用性，而城市的日常能源使用取决于可用的交通类型。因此，整合可持续发展和城市基础设施建设是一项重要任务。这两个问题都可以在城市总体规划中解决。主流化指的是将一个特定的概念或问题集成到一个更广泛的文档中，而这个文档中有其他的纪律问题。传统上，城市总体规划主要关注土地利用分配。本研究探讨可持续性考虑如何纳入一个总体规划，特别是关于城市地下空间(UUS)使用和城市地下基础设施(UUI)组件的计划。与城市地下空间有关的可持续性考虑，可以以两种主要方式纳入城市总体规划:
bull;合理的土地利用，包括地下空间;
bull;可持续基础设施的发展。
城市地下空间
城市地下空间包括各种功能的结构:储存(如食物、水、石油、工业产品、废物);行业(e.g.powerplants);运输(如。铁路、公路、行人隧道);公用事业和通讯(如:水、污水、煤气、电缆);公共用途(例如购物中心、医院、民防机构);私人及私人用途(例如汽车泊位)。唯一神论者的研究在三个城市,巴黎,东京,斯德哥尔摩(bbylev,2008)——提供了一个示例如何使用唯一神论者,分类函数(图1)。数据显示在图1中展示收集的联系相关的当地政府在三个城市,并与当地专家联络帮助把来自不同数据源的数据,验证最终数据(bbylev,2008)。这些数据是基于稀少的信息，但它是最好的。
实用程序和传输是UUI最常见的功能(图1)。城市研究使用了超过32%的UUS用于运输(铁路和机动车隧道，车站)，超过8%用于公用事业(管道，电缆收集，污水收集)。根据每个城市的特点以及数据的分类方式，其他功能也有很大差异。集团“其他”包括公共空间、购物区、汽车车库、仓库和工业用途。不幸的是，由于不同城市对数据分类的不同，在本研究中不可能对功能进行更详细的分解。
斯德哥尔摩公用事业基础设施的重要份额(41%)可能反映了恶劣的气候和供暖基础设施的需求。另一方面，相对较低的公用事业在东京的份额(8%)可能反映了没有水管的供暖系统，而且仍然是非常常见的空气本地电力传输线。
东京在运输功能上的比例最高(55%)。在东京，大部分的地下建筑都是铁路隧道，不过东京也有几条大的机动车隧道。东京的公共交通市场份额为56.7%，而巴黎仅为24.1%(全球环境战略研究所，2004年)。在东京，以铁路为基础的交通运输方式的份额为43%，巴士出行仅占3%。
近几十年来，UUS的开发越来越多，在许多城市已经成为carce的资源。要理解为什么许多城市认为缺乏UUS可以进一步发展，我们需要考虑UUS的物理特性，它是如何在历史上使用的，UUS的用户，以及UUS提供的服务的现代视图。
城市地下空间的物理特征。
地下空间具有一定的自然特性或特征;这些总结在表1中。
城市地下空间的历史演变。
地下空间的利用开始于原始人类使用的洞穴，用作住所和食物储存(实验室，1976年;邓克尔,1985)。许多地下住所已经彻底研究,包括例子(Banposite,公元前4000年),在中国和土耳其(ByzantineCappadocia,公元前400年)(Erdem那样预言正发党胜利2007)。紧急疏散和隐蔽运动的地下通道是许多中世纪城市的固有部分。20世纪建筑技术的重大进步导致了UUS的发展。这些技术包括钢筋混凝土，软土地上的隧道，以及地下开挖的开挖，以及附近地面的最小沉降(由板桩、钻孔桩和隔膜墙提供的)。20世纪后期尤其有利于地下建筑和土工技术土壤改良技术的发展，这使得在密集的城市地区的进步的UUS发展，包括在浅层地下挖掘大洞穴。
城市中心的地下结构密度最高。城市中心是公共设施的所在地，也是公共交通的主要交通区域。在市区的UUS拥塞的原因是:(1)对基础设施的高需求;和(2)UUI的历史演变，包括在UUS内积累旧的和未使用的结构。
UUI通过其历史发展，从浅层发展到深层土层。这就造成了城市中心下的UUS拥堵问题，在较深的地面层，新UUI的开发受到了浅层UUI的阻碍。图2展示了日本东京地下铁道系统的历史发展。
UUS使用的一些可量化描述符可以由UUS用户提供，比如metro、road和公用事业公司。不幸的是，这些描述符非常关注它们来自的领域，并且很难在任何对UUS使用的整体分析中使用。这些部门描述的例子是使用地铁系统的乘客数量、隧道总长度和管道维修费用。McMahon等人(2005)估计英国的电缆和线路总长超过4百万公里。
一个可以用来理解UUS在城市发展中的作用的描述符是一个城市(inm3)下UUI的总量。这个描述符使得在不同的城市或他们的地区之间进行比较分析成为可能，同时，跨学科的分析也可以包括环境或经济指标。目前，很少有可量化的信息用于与UUS相关的信息，而聚合的数据收集则是一项相当具有挑战性的任务。图3说明了城市人口密度与发达城市人口数量之间的关系。图3所示的数据是作者在三个城市的UUS研究中收集的。
人口密度的数据来自大城市协会(www.metropolis s.org)，代表了三个城市中心区的平均密度。我们可以假设UUI的大部分都位于相同的城市地区，因为人口密度是计算出来的。这些城市地区不包括大型的水体、公园、工业用地和低建筑密度的郊区。根据行政边界计算的人口密度通常较低(例如，巴黎每平方公里地区有927名居民(Selon la Region Ile-de-France, 2005)。
图3表明，高人口，或许，建筑种群密度是UUS发展的驱动力;这意味着人口密度高的城市无法避免其UUS的发展。
有利的地面条件也可以解释在巴黎开发的大量地下空间。然而，对城市土地和新设施的需求是高UUI容量的主要因素。
UUI的另一个量化描述符是UUI的平均厚度。UUI平均厚度是UUI总量与相应城市表面积的比值。UUI厚度可估计为米(每平方公里面积的地下空间立方公尺)。巴黎的UUS (Duffaut, 2007)和UUI平均厚度大约为一米(Duffaut和Labbe, 1995)。如果数据可用，比较城市地区的平均UUI厚度，或不同的区域，或者使用特定的网格(例如一公里网格)，将会很有趣。这种方法可以帮助我们更好地了解UUI在特定领域的作用，例如历史城市中心。
城市地下空间提供的服务。
“自然服务”(Westman, 1977)和后来的“生态系统服务”(Ehrlich和Ehrlich, 1981)的术语已经被用于研究生态系统所提供的益处的社会价值。“生态系统服务”在千年生态系统评估中得到了很好的发展，这是对地球生态系统的影响和变化的最全面的调查和分析(千年生态系统评估，2006)。“生态系统服务”的概念认为自然是为人类提供特定服务的一种资源，例如饮用水、舒适和太阳辐射的保护。人类的影响和全球环境的变化可能危及这些服务。千年生态系统评估强调了人类福利依赖于生态系统提供的服务。
就像“生态系统服务”的概念一样，UUS可以被认为是提供某些服务的资源。理解UUS提供的服务对于为UUS分配一个值是必要的。考虑到UUS的价值，它是土地利用规划过程的重要组成部分，并对UUS在总体规划中的使用提出了建议。列出和考虑UUS服务，特别是那些对未来城市发展和可持续性非常重要的服务，在规划过程中会很有帮助。通常，在主计划中没有考虑UUS，或者假设UUS的价值低于地表。UUS被低估的后果是对资源的延迟规划:往往先建立地表土地利用计划，之后再建立UUS使用计划。这种对UUS的缺乏适当考虑可能会危及其服务。
UUS服务列出表2中的示例。图4提供了基于UUS资源是否可再生的UUS服务分类。表2着重于城市地区固有的服务，不包括提供资源的服务，例如工业规模挖掘矿物、石油和天然气。
可以根据现有的“生态系统服务”分类来讨论UUS服务。Boyd and Banzhaf(2007)认为“生态系统服务”可以被积极或被动地利用。大多数UUS都是被动地使用的，因此它的服务和重要性并不是特别明显。
被动地利用服务包括:
bull;具有一定土壤强度特性的空间连续体，
bull;地表植被的地下水供应，
bull;地下水提供的地表水储量，
bull;文化遗产。
被动使用的服务可能会受到危害(参见下面的解释和“城市地下空间的用户”)，通过积极利用这些服务，例如:
bull;物理空间,
bull;出土材料,
bull;饮用水供应,
bull;地热能源,
bull;文化遗产。
“文化遗产”UUS服务在这两个类别中都有出现，因为它可以被动地使用(例如，作为一个未挖掘的区域，可能包含考古或独特的地质价值的对象)，以及积极的(例如在考古发掘中，或作为暴露的地下文物或土壤)。
Fisher和Turner(2008)在“生态系统服务”的其他特征中讨论了“竞争性”和排他性。“竞争性”指的是“我使用的好叶子对你来说更少”的情况。“UUS服务”“饮用水供应”和“地面植被的地下水供应”说明了这一特点。排他性是指防止使用某一种商品。过度开发UUS服务如“饮用水供应”和“物理空间”可以排除或危害服务“具有一定土壤强度特性的空间连续体”。另一个排他性的例子是UUS服务的“物理空间”。在UUS上层占据的物理空间可以防止下层的物理空间的使用。
UUS服务可以根据城市的需要进行优先排序。如果这些服务尚未使用，例如饮水供应，则服务优先次序问题变得尤其困难。这个问题应在一个总体规划中加以解决，并考虑到可持续发展的问题。
UUS服务可优先考虑:
bull;关键和最重要的需求(饮用水供应、民防基础设施);
bull;需要维持环境(自然和人工环境);
bull;未来新的和不断变化的社区需求。
未来需要和增加或减少对UUS服务的需求应考虑到:
bull;城市化趋势;
bull;人口趋势;
bull;能够提供可持续城市服务的基础设施类型;
bull;全球和地方环境变化趋势。
上述两个问题，UUS服务的优先次序和预测UUS未来的需求，都需要在城市发展规划中加以解决。尽管这是一项艰巨的任务，但最糟糕的情况是忽略这些方面的规划，以便将来使用UUS。考虑到优先排序和规划的复杂性，以及UUS服务的重要性，一个可能的解决方案是保留UUS最宝贵的区域。这种方法的一个例子是，避免在土壤层中挖掘地下水，而地下水可能在未来被用作饮用水(从而解决了服务的“竞争”特性)。另一个例子是避免在市中心的街道上安装许多管道，这可能是一个地下火车站的好位置(从而解决了服务的“排他性”特点)。
城市地下空间的使用者。
UUS的用户可以根据UUS提供的服务进行识别(表3)。
当UUS成为稀缺资源时，UUS用户之间的冲突可能会出现。2006年，Parriaux et al.(2006, 2007)给出了一个UUS运输使用和供水冲突的例子。通过一个重要的地下蓄水层建造地铁，影响了地下水作为饮用水源的长期战略。据透露，地铁发展计划并没有把地下水作为饮用水资源(Parriaux et al.， 2006)。
另一个关于使用UUS资源如何与其他UUS和地面用户发生冲突的例子可以在墨西哥城找到。在墨西哥城的一些地区，在过去的100年里，海平面已经下降了900米(Ovando-Shelley等人，2007)。这种地表下沉造成了地下构筑物的结构破坏(由于沉降不均)，以及路面和路面，包括道路和路面。地表沉陷的原因是地下水的抽取和土壤结构的软弱性。表面沉降是由于土壤在干燥过程中压缩而产生的。20世纪50年代，墨西哥城的地表生存率最高，为26厘米/年;这迫使禁止建造和使用水井。
UUS用户的利益冲突可以被描述为三个主要的UUS服务的竞争:
bull;物理空间,
bull;空间作为具有一定应力-应变特性的土壤连续体，lt;
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