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柏林亚历山大广场地区的地下空间：对城市地下空间使用的量化研究

尼古拉博贝列夫

俄罗斯科学院跨学科环境合作研究中心，邮政信箱45,195267俄罗斯圣彼得堡

文章信息

文章历史：

2009年12月23日收到

修订版2010年2月7日收到

接受2010年2月13日

2010年3月24日在线提供

关键词：

城市地下空间

地下基础设施

城市土地利用

使用功能

统计

基础设施

摘要

本文介绍了德国柏林亚历山大广场地区使用城市地下空间（UUS）的案例。 该研究分析了地下结构以及供水，通信和污水的数据。 研究的重点是对UUS进行量化：地下基础设施的体积和深度，以及地下结构的功能使用。 城市地下空间和土地利用数据已在两个案例研究领域收集，其中包括亚历山大广场。 大型案例研究区占地面积约一平方公里，拥有约70万立方米的已开发城市地下空间。主要结果如图所示：城市地下空间功能利用、地下基础设施深度分布、地下空间开发面积。运输是该地区地下建筑的主要功能，占城市地下空间总量的60％左右。 该地区地下结构的密度约为2-3米。

copy;2010 Elsevier有限公司保留所有权利。

1.导论：研究背景和目的

城市化、环境、发展、基础设施、交通、指标常被用于科学文献处理可以概括为可持续发展观下的问题。解决可持续发展需要对上述问题采取全面的办法，包括定量统计数据。

城市地下空间（UUS）的研究，对城市可持续发展的高度相关，作为一个整体，以及其特定的组件如城市形态、环境、运输、能源（ITA WG 13, 2004； Sterling，2005；Admiraal，2006）。UUS的使用，其优点和缺点，以及UUS在城市中的角色，都经过了很好的描述性研究（如Belanger，2007; ITA WG 4,2000; Carmody 和 Sterling，1993）。 然而，我们对使用UUS的量化特征知之甚少，并且没有以我们描述和分析土地利用的方式。 实际上，土地利用方面的定量数据还不够多， 然而有一些作品可以用于可持续性研究的统计分析（例如Bertaud，2002）。 Bertaud，2002分析了一些城市的城市形态和空间组织，UUS不幸未被考虑。

本研究旨在填补有关UUS知识的一些统计空白。事实上，考虑到城市的可持续发展，通常相当详细的统计数据可以在社会(例如人口)和经济（如销售收入）指标（例如欧洲统计局，2009年;联合国可持续发展指标，2007年）提供非常详细的统计数据。关于城市环境和土地利用的数据在某种程度上是可用的，但通常缺乏统一性，从而可以进行跨学科和跨区域的比较（城市指标比较分析中的问题已被世界银行在2005年所强调）。关于城市物质基础设施的数据很少，并且通常以部门和经济为重点（如OECD，2006）。然而，关于城市物理基础设施的详细统计数据对于解决许多可持续性问题是不可或缺的， （1）不同运输模式需要多少空间？ （2）土地使用如何与能源消耗相关？由于气候变化问题，城市地下基础设施包括城市地下基础设施（UUI）变得更加重要。城市基础设施在城市适应气候变化方面发挥着重要作用（Pachauri和Reisinger，2007; Prasad等，2009）。 城市地下基础设施（UUI）一方面易受气候变化影响，另一方面为城市减缓和适应提供了一些机会（Bobylev，2009b）。

UUS的定量数据与其他城市发展指标一样，应该成为解决城市可持续发展，适应气候变化和环境质量等紧迫问题的基础。关于UUS的统计数据对于城市发展规划以及UUS发展本身都是有价值的。

这项研究的目的是在大都市的中心区域以体积和功能为特征描述UUS，柏林亚历山大广场作为案例研究。

2.研究区域：柏林亚历山大广场

亚历山大广场是德国柏林市中心的一座广场。 亚历山大广场周围的历史可以追溯到13世纪，自17世纪以来，亚历山大广场一直是一个重要，突出和繁忙的地方。 如今亚历山大广场是柏林一个独特的地标，一个繁忙的交通枢纽和经常光顾的购物区（图1）。 根据柏林参议院城市发展部门的统计，2000年开始的亚历山大广场地区改造项目提供了35万平方米（t.s.m.）的购物设施，65万平方米的办公室，酒店和娱乐场所，以及30万平方米的。 的公寓。 有关亚历山大广场的详尽信息，包括历史，文化，地图和开发土地使用计划，请参阅（www.stadtentwicklung.berlin.dee）。

根据柏林数字环境地图,01.15工程师的地质图(2009年版)(http://www.stadtentwicklung.berlin.de/umwelt/umweltatlas/ei115.htm)亚历山大广场的地质情况由维斯瓦河的冰期形成。底碛在很大程度上被侵蚀了，因此维斯瓦河阶地的沙子直接被较旧的沙子覆盖。较年轻的沉积物覆盖约5 - 10米，由腐殖质砂、河沙、泥炭和有机淤泥构成。地下水位位于2-4米的深度。

最古老的记录下来的地下结构是667毫米宽，1米高的污水管，自1880年以来一直运行。亚历山大广场在1930年是一个繁忙的交通枢纽（图2），自1913年以来的现有地下隧道“A” 辅以两个新的：“E”和“D”（这些是隧道的名称，因为一些线路正在改变它们的路线）。 如今亚历山大广场上的公共交通设施包括火车站，三条地铁线路（U2，U5和U8）和电车线路（图3和图4）。

亚历山大广场上最重要，历史最悠久的地下建筑物是一座地堡，建于1945年，并于1966年进一步扩建。地堡有三个地板，许多行人隧道连接到相邻的地下建筑物和建筑物，其中大部分现在都填满了土壤。

亚历山大广场地区的公共景点包括电视塔，大型百货公司Alexa和Galeria Kaufhof。 建筑物及其地下设施的说明见附录表a1和a2。

图1. 2007年柏林亚历山大广场地图（来源：www.stadtentwicklung.berlin.de照片：Philipp Eder。）

图2.亚历山大广场早在1930年就是繁忙的交通枢纽。（来源：www.stadtentwicklung.berlin.de。）

图3.亚历山大广场。 地铁车站的内部。 平台区域。 （来源：Nikolai Bobylev。）

图4.亚历山大广场。 地铁车站的内部。 大堂区。 （来源：Nikolai Bobylev。）

表1

对两个研究领域的特点的期望。

1. 方法论

3.1.两个研究领域

考虑两个研究领域：一个小研究区和一个大研究区。 这两个研究领域包括亚历山大广场本身。 大的研究领域包括小的研究领域。 小型研究区仅包括几个相邻的建筑物和道路，而大型区域则延伸至邻近区域：围绕电视和建筑物的小型公园。 因此，虽然小型研究区域代表了一个特定的独特区域， 大的代表一个典型的市中心区域。 预计这两个地区的特点和各项指标是不同的。 这将允许比较两个区域和更广泛的数据分析。 表1总结了两个研究领域的特征预期，它们的相似性和差异。

预计有两个研究领域将提高数据的可靠性和研究结果的稳健性。

3.2.收集UUS的数据。

UUS上的数据是通过向各种相关组织询问收集的。 这些组织包括柏林当局，UUS的直接用户，业主，历史档案。 所有这些组织都列在确认部分。

与UUS相关的组织提供了地下结构图，技术文件和使用由他们管理的设施的统计数据（例如参见图5）。 为了满足本研究的目的，图纸的准确性和详细程度相当充分。 在少数地下建筑中，图纸只是部分提供，在这些情况下，假设是使用可用图纸进行的。 数据表格，包括可用的详细程度，见附录。

该研究旨在分析地下结构的四个特征：

• 体积。
• 功能。
• 深度。
• 施工时间

下面给出这些特征的详细描述。

3.2.1体积

地下结构物理体积直接使用图纸计算。 一个结构在空间中占据的整个体积代表了一个有用的或被利用的体积和其结构元素的体积的总和。 建在软土地基上的地下建筑物需要大量的结构构件，高达旧建筑总体积的50％，现代建筑的约30％。

为了本研究的目的，即使用UUS，考虑了有效体积的地下结构。 为了简化计算，这个体积中也包含了内部结构单元（如柱，楼板）的体积，该体积被定义为结构的内部体积。 因此，建筑物的封闭体积代表整个体积，内部体积不包括保持墙，地下室板和屋顶结构的体积，以及所有钻孔基础桩，锚和土壤改良物。 在这项研究中，我们近似认为有效体积是结构的内部体积。

在本研究中，UUS中的结构元素未被考虑，例如， 电视塔有一个相当大的基础，大约15米深，但它除了承担上述地面结构的承载能力之外没有其他功能。 然而，热管的热绝缘收集器被包括在体积计算中，因为它们的主要功能是防止水管的热损失。

3.2.2功能

UUS的使用可以通过地下结构的功能来描述。 结构的功能可以随时间变化，结构也可以具有多个功能。 例如，亚历山大广场上的Tiefbunker被规划建造成一个军事避难所，后来被放弃，现在被用作旅游景点。现在部分地下车站和行人通道可以容纳零售商店，但是这些通道只能单独计划

为了旅客过境的目的。 地下结构的功能性使用可以是主动

图5.亚历山大广场。地铁站绘图的一个例子。 横截面。 （来源：Berliner Verkehrsbetriebe。）

和被动的，即许多地下空间被动地用作民防目的的庇护所，并且它们中的许多具有用于该功能的特定设备（例如特殊门，水和家具存储器）。

在这项研究中，我们关心的是当前地下结构的主要功能用途。 目前的使用意味着2009年进行这项研究时，主要意思是我们不考虑临时和附带使用以及各自正式运行文件中未提及的活动。 地下地铁站比交通工具具有更广泛的社会功能，包括未经授权的零售，会议地点，避免恶劣天气的即时避难等。 笔者观察到，部分地下地铁站已关闭，未使用，部分停车场暂时用作货物或设备仓库。 在这项研究中我们不考虑相对次要的使用功能

表2

亚历山大广场研究区的城市地下建筑功能。

的改变，但是我们考虑到一个结构可以用于不同的用途。另一种假设是，某个空间只能一次只与一个功能相关联，也就是说，同一个空间只用于一个功能。

表2给出了用于本研究的地下结构功能的分解。对UUS功能的更全面和全面的分类可以在例如 Bobylev，2009a; Parriaux等，2007; Carmody和Sterling，1993）找到。 表2将功能分类，并反映了亚历山大广场案例研究区如何使用UUS。 缺乏一些众所周知的功能（例如工业）意味着UU

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