[硕士]上海城市发展对地下空间资源开发利用的需求预测研究
硕士上海城市发展对地下空间资源开发利用的需求预测研究,硕士,上海,城市,发展,地下,空间,资源,开发利用,需求预测,研究
筑龙网 WWW.ZHULONG.COM摘要摘要从国外发达国家大都市发展的进程来看,开发利用地下空问是当今解决用地紧张、交通拥挤、环境恶化等城市问题,实现城市可持续发展的科学有效的途径,因此上海对地下空间进行大规模开发利用是城市发展的必然趋势。为了适应未来上海城市地下空间资源开发利用的发展趋势,为了实现效益的最优化,实现地下空间的保护与利用相结合,必须更加重视城市发展与地下空间资源开发利用的需求预测研究。本文首先总结了有关地下空间需求预测的既有研究成果,系统分析研究了城市发展与地下空间的相关性,然后建立了进行需求预测的指标与指标体系,创造性的提出了“城市地下空间和谐需求预测的理论与方法”,分析预测了“十一五”期间和2 0 1 0 年后上海城市地下空间的发展趋势;最后,结合国外发达国家城市地下空问开发利用的先进经验,对城市地下空间资源开发利用的规划与管理工作提出了若干建议。关键词:地下空阃,需求预测,和谐,新江湾城筑龙网 WWW.ZHULONG.COMA b s t r a c tA B S T R A C TF r o mt h ep r o c e s so ft h ed e v e l o p m e n to fb i gc i t i e s i nd e v e l o p e dc o u n t r i e s,t h ee x p l o i t a t i o na n du t i l i z a t i o no fu n d e r g r o u n ds p a c ei st h es c i e n t i f i ca n de f f e c t i v ew a yt os o i v et h el a n dt e n s i o n s、t r a f f i cc o n g e s t i o n、e n v i r o n m e n t a ld e g r a d a t i o na n do t h e ru r b a np r o b l e m sa n da c h i e v es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t T h e r e f o r el a r g e-s c a l ee x p l o i t a t i o na n du t i l i z a t i o no fu n d e r g r o u n ds p a c ei nS h a n g h a ii sa ni n e v i t a b l et r e n d T om e e tt h ee x p l o i t a t i o na n du t i l i z a t i o no fu n d e r g r o u n ds p a c ed e v e l o p i n gt r e n d si nt h ef u t u r ei nS h a n g h a i,i no r d e rt 0a c h i e v eo p t i m u me f f i c i e n c ya n dt h ep r o t e c t i o na n du t i l i z a t i o no fu n d e r g r o u n ds p a c e,m o r ea t t e n t i o nn e e dt ob ep a i dt ot h ed e m a n df o r e c a s tr e s e a r c hO nu r b a nd e v e l o p m e n ta n dt h ee x p l o i t a t i o na n du t i l i z a t i o no fu n d e r g r o u n ds p a c e T h i sp a p e rf i r s t l ys u m m a r i z e dt h ee x i s t i n gr e s e a r c hr e s u l t so nt h ed e m a n df o r e c a s to fu n d e r g r o u n ds p a c e,a n a l y z e dt h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nu r b a nd e v e l o p m e n ta n du n d e r g r o u n ds p a c ee x p l o i t a t i o na n du t i l i z a t i o n,t h e ne s t a b l i s h e di n d e xa n di n d e xS y s t e mf o r t h ed e m a n df o r e c a s tr e s e a r c h,c r e a t i v e l yp u tf o r w a r d“U r b a nU n d e r g r o u n dS p a c eH a r m o n yD e m a n dF o r e c a s t sT h e o r ya n dM e t h o d”,a n a l y z e da n dp r e d i c t e dt h ed e v e l o p i n gt r e n do fu n d e r g r o u n ds p a c er e s o u r c ei nS h a n g h a id u r i n gt h e。1 1 F i v e-y e a rP l a n。a n da f t e r2 0 1 0 F i n a l l y,w i t ht h ea d v a n c e de x p e r i e n c eo fu r b a nu n d e r g r o u n ds p a c ee x p l o i t a t i o na n du t i l i z a t i o no ff o r e i g nd e v e l o p e dc o u n t r i e s,m a d ean u m b e ro fr e c o m m e n d a t i o n sf o rt h ep l a n n i n ga n dm a n a g e m e n to fu r b a nu n d e r g r o u n ds p a c ee x p l o i t a t i o na n du t i l i z a t i o no fi nS h a n g h a i K e yW o r d s:u n d e r g r o u n ds p a c e,d e m a n df o r e c a s t,h a r m o n y,N e wJ i a n g w a nT w o n筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论1 1 问题的提出第1 章绪论城市的建设发展是一个大型的系统工程,各因素之间相互影响、相互制约。地下空间的开发利用作为城市建设的一个重要方面、作为城市系统中的一个要素,与城市发展的其他要素之间有很大关系。地下空间开发的功能类型、规模,受到城市人口、用地规模、经济实力、基础设施建设水平、环境质量等诸多因素的影响和制约,反过来又极大地影响和制约城市发展的其他方面。因此,根据城市的发展水平,科学预测城市地下空间开发利用的功能类型和各功能类型的规模,是协调城市系统各要素,实现城市全面协调、快速、可持续发展的客观要求,具有十分重要的战略意义。另一方面,城市地下空间资源是人类宝贵的自然资源,其开发利用具有一定的不可逆性,已建成的地下空间一般很难甚至无法改造重建。鉴于此,在城市地下空间开发之前,通过科学的预测分析,确定需要开发的功能和规模,使地下空间有序开发利用,能密切结合城市发展的要求,这对于合理利用和节约城市资源具有重大意义。上海,自1 8 4 3 年开埠以来,历经1 6 0 余年的建设与发展,已经成为中国重要的经济中心和航运中心,国家历史文化名城。根据上海市城市总体规划(1 9 9 9 2 0 2 0 年)所确立的城市性质与发展目标:2 0 2 0 年,把上海初步建成。国际经济、金融、贸易中心之一”,基本确立。上海国际经济中心城市的地位”;基本建成“上海国际航运中心”;发挥上海国际国内两个扇面辐射转换的纽带作用,进一步促进长江三角洲和长江经济带的共同发展;并将逐步建成社会主义现代化国际大都市在上海城市现代化建设的过程中,上海也同其他国际大都市一样,遇到了很多的城市发展问题。尤其是在2 0 世纪9 0 年代初到当今的十几年的时间里,随着城市发展速度的日益加快,各种城市问题越来越明显的暴露出来,代表性的问题有:城市用地紧张、空间拥挤、市政基础设施供给相对落后、交通拥挤、环境恶化、绿地减少等。这些城市问题已经成为制约上海城市可持续发展的巨筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论大障碍。因此,研究探讨科学、高效的解决途径已成当务之急。为了有效的解决各种城市问题,实现建设生态型、节约型、和谐的现代城市,上海在充分吸收国外发达国家大城市的发展经验的基础上,从2 0 世纪9 0年代中期开始,逐渐加大了城市地下空间资源开发利用的力度。经过十几年的快速发展,城市地下空间的开发利用已经取得了很大的成就,地下空间的开发利用类型已经从最初的以民防工程为主发展成以地铁为主的多元化、综合型开发利用的新局面。不仅从地下空间资源开发利用的规模上有了快速增涨,而且从功能类型上正逐步多样化。地下空间资源的开发利用有效地解决了制约城市发展的多种困境,确保了城市发展的活力,并进一步促进了城市的可持续发展。随着城市经济、科技条件的进一步成熟和完善,在“十一五”期间以及2 0 1 0年以后,上海城市地下空问开发利用的类型和规模都会逐渐的增加和扩大,上海地下空间的发展前景将非常广阔。然而,就目前上海城市发展和地下空间资源开发利用过程中存在的问题来看,无疑将成为地下空间进一步开发的阻碍。为了确保地下空间资源高效、科学、有序、合理的开发利用,必须对上海未来城市地下空间开发利用进行科学的预测,避免现阶段地下空间开发过程中出现的问题再现。同时,对可能出现的问题进行提前预测分析,可以有效地指导现阶段的工作,使我们能提前做好相关的准备和完善,有效规避这些问题带来的不利影响。上海这座国际化大都市的规划建设与发展是一个巨型而复杂的系统工程,城市构成要素多、各要素之间相互影响、相互制约。地下空间资源的开发利用作为城市建设的一个重要方面,作为城市系统中的一个要素,与城市发展的其他要素之间有很大关系地下空间开发的功能类型、规模,受到城市入口、用地规模、经济实力、基础设施建设水平、环境质量等诸多因素的影响和制约,反过来又极大地影响和制约城市发展的其他方面。因此,根据城市的发展水平,科学预测城市地下空间开发利用的功能类型和各功能类型的规模,是协调城市系统各要素,实现城市全面协调、快速、可持续发展的客观要求,具有十分重要的战略意义。对于上海而言,由于上海的城市地质条件并不是很好,建造地下工程的相对造价将会更大因此,为了适应未来上海城市地下空间资源开发利用的发展趋势,为了实现效益的最优化,实现地下空间的保护与利用相结合,必须更加重视城市发展与地下空间资源开发利用的需求预测研究。2筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论本文的研究成果将有利于引导上海城市地下空间开发利用走上快速健康发展的道路,使城市地下空间与地上空间,城市经济与城市环境的协调发展,避免地下空间的盲目开发导致城市地下空间资源的浪费,实现城市地下空间资源的可持续发展。1 2 上海城市地下空间开发利用的现状、问题与趋势分析1 2 1 现状与成就上海的地下空间资源的开发利用经过十几年的快速发展,已经取得了非常显著的成就,为上海城市发展的提速做出了重要的贡献。通过系统的调查统计与分析总结,上海城市地下空间开发利用的基本现状与主要成就列于下表1 1中表1 1 上海城市地下空间开发利用的基本现状与主要成就(至2 0 0 5 年)设施设施名称概况类型建成总长度约1 4 1 5 6 公里的轨道交通线,地下线路总长5 1 3她铁公里,日客运量将超过4 0 0 万人次,将承担城市客运总量的3 循以上己建成使用的地下停车场总数为2 2 7 个。使用面积超过5 6 万地下停车设施平方米,总泊位超过1 3 0 0 0 辆,有力地缓解了市中心的停车难地下交问题通设施地下人行道的建设在实现道理交叉口的人车立体分流,确保交地下人行道通安全方面发挥了重要的作用已建成使用的越江隧道有7 条,并且在建及规划建设的越江隧越江隧道道数量为8 条已建成使用了7 条车行下立交,实现了道路交叉口的车流的立下立交体交叉分流3筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论形成了较为完善的市政管线网络,越江管网也具备了一定的规市政管线地下市模,确保了城市生活的正常高效运转政基础已经建成使用的综合管沟有3 条,全长达到1 7 5 1 m,在确保市设施综合管沟政管线设施的安全性,可靠性,便捷性等发挥了不可忽缺的重要作用建成具有一定规模的地下商业街l O 余条为城市经济增长作地下街出了很大的贡献大型的商业建筑均配建有一定规模的地下商场,据统计,已经地下商场建成的地下商场的总使用总面积超过1 8 6 9 2 2 9 n 2 目前已建的地下体育设施主要有市西中学地下篮球馆;上海戏地下体育设施剧学院地下健身房;淮海路舒适堡地下游泳池已建的地下文化设施有上海城市规划馆地下展厅l 东方明珠底地下公层展览馆;上海农展馆地下展厅l 上海自来水地下展示馆l 上地下文化设施共服务海图书馆地下书库;同济大学图书馆地下书库;地铁一号线陕设施西南路站季风书店已建的地下娱乐设施有上海科技馆地下影院:上海海洋水族馆地下娱乐设施等已建的下沉式广场主要包括静安寺下沉式广场,香港名店街前下沉式广场下沉式广场,迪美购物中心下沉式广场,上海科技馆前下沉式广场,五角场下沉式广场已建的地下医疗设施有瑞金医院地下手术室,第二军医大学附地下医疗设施属医院(长海医院)门急诊楼人防工程目前上海已经的建造的地下贮藏设施数量并不多,主要是地下地下能地下贮藏设施储油罐、地下储气罐、地下水库和地下物品储库其中地下储源贮藏油罐的数量最多设施地下变电站已建地下变电站不多,规模最大的当属人民广场地下变电站4筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论1 2 2 问题与差距虽然,上海城市地下空间的开发利用已经取得了很大成就,但是与国外同类国际化大都市相比,可以看出:目前上海中心城区地下空间开发利用的总体水平仍处于探索性发展阶段;在规划、设计、建设、使用、管理等多个领域仍存在较大差距。主要表现在以下一些方面:1 缺乏中心城区厦主要节点地区地下空问开发利用的专硬规捌没有将轨道交通、地下道路、市政公用管线、综合管沟、民防工程等各专业规划进行综合平衡和相互整合,造成地下空间开发利用中的资源浪费严重,难以形成有序、高效、经济、合理地综合、集约型开发利用状态2 地下空问规划的可摄作性与曹性缺乏有机结合在注重地下空间规划编制工作的同时。未能对未来城市发展与地下空间资源的开发利用进行科学合理的预测,对地下空间的规模、功能、形态上的需求给出科学合理的预测,使之有利于实现地下空间资源的节约、高效利用。3 f 理法规、体制与机制建设滞后管理法规的建设相对滞后,且管理体制不完善,部分管理职能重叠,激励与保障机制不健全;政策机制建设严重滞后,造成建设、使用和管理缺乏统一的决策、推进机制,无法较好地吸引民间资本来开发利用地下空间资源。4 地下空问开发利用的整体科学技术水平与国外差距较大在地下空间开发利用的施工装备及成套技术以及现场管理等方面与国外差距很大在地下空间资源的信息化处理与共用平台建设方面,以及在大型地下空间综合体建设中的近接法施工技术、沉降控制技术、基础托换技术等方面还相当落后。1 2 3 未来发展的新趋势、新需求为了实现上海建设现代化国际大都市和国际经济、金融、贸易、航运中心之一的城市发展目标,在今后的城市建设中,要着力建设现代化的城市交通系统、建设完善的城市市政基础设施系统、建设资源节约、环境友好,人与自然和谐的城市社会,而地下空间资源的开发利用将更有利于实现这些城市建设的5筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论目标分析和借鉴国外城市地下空间开发利用的成功经验,针对上海城市地下空问资源开发利用的现状与问题,探讨上海城市发展的轨迹,可以概括总结和分析预测出未来上海城市地下空间资源开发利用的新趋势、新需求:1 大型化地铁成为上海城市地下空间开发利用的主体骨架之后,围绕地铁换乘站及城市中心、副中心等节点地区,将会形成集合多种功能性设施的地下综合体,其规模越来越大,功能越来越全。2 网络化以地下公共步行系统合地下道路系统将多个地下空间设施连通,并与地铁车站与大型地下综合体连接,形成更加完成的地下空问网络系统。3 集约化规划建设的地下功能设施须进行有机的整合,并在竖向范围进行优化组合;同时尽可能同步实施。4 人本化“以人为本”已经成为现代大城市开发利用地下空间的首要原则。无论从宏观规划、功能定位、开发建设与管理,还是到微观设计、工程技术、环境营造等各个环节都努力坚持。5 超前性要通过科学的预测,在功能的适当营造,以及空问容量的发展余地等方面进行适当超前的规划设计与建设是十分必要的6 科技性地下空间的开发利用离不开科学技术的进步,在未来的地下空间开发过程中,不仅要充分引进和吸收国外的先进技术,同时还要加大科研力度,这将为地下空间的大规模、大深度、综合化、科学合理的开发利用提供的必要的软件和硬件的条件支持7 法制化地下空间开发的体制、机制及法规将逐步完善,地下空间将逐步走上科学、有序、合理的开发利用。6筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论1 3 城市发展对地下空间的需求预测研究既有成果的调查分析我国城市地下空间资源开发利用起步较晚,相应的科研水平也比较落后据调查,近2 0 年来对城市地下空间开发利用的需求预测进行系统研究的学者并不多,比较有代表性的研究者及研究成果主要有:(1)同济大学彭芳乐硕士在导师侯学渊、束昱教授等人的指导下,就城市地下空间的需求预测以及决策和效益评价进行了系统的研究,并提出了相应的系统模型。(2)同济大学陈立道、束昱和张东山教授合作完成的,以人口预测为基础,通过居住用地预测和城市主要用地之间的比例关系得到的上海市地下空问需求预测技术与结果。(3)解放军理工大学陈志龙教授提出的以理想生态城市指标为基础的城市地下空间规模需求预测模型。(4)同济大学吕小泉博士在导师侯学渊教授等人提出的应用对应场理论进行地上、地下空间功能和形态的协调发展规划理论。(5)同济大学王璇博士在导师侯学渊、束昱教授的指导下,应用系统动力学和协同学进行地下空间功能和形态的规划的理论研究(6)同济大学王伟强硕士在导师陶松龄、束昱教授的指导下,从建筑和形态规划角度对城市上下部空间协调发展进行了研究,并探索了城市上下部协调发展的关系。洲以上提及的这些研究成果都有其不同的侧重面,都取得了一些很有价值的结论,但是各自的预测理论和方法都有其局限性因此,这些研究工作都只停留在理论探索阶段,研究成果还无法对城市地下空间开发利用的实践提供具体的指导,精度和可操作性较差下面对其中一些研究成果分别进行简要的介绍与分析1 3 1 代表性研究成果的调研 骧立道教授等提出的地下空问需求预测模型“7筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论陈教授认为地下空间需求预测模型应该城市规划数学模型的子模型。将城市规划模型细化并考虑到地下空间开发的某些附加制约因素后,则可以构造出地下空间需求预测模型。图1 1 堀市地下空闯需求预测模型系统中的各个参量需通过大量的调查研究所确定。当系统确定后又需按照过去的发展过程进行调试,使其符合实际情况,然后在将目前的状态作为初始量输入系统中,最后由计算机模拟仿真将来的状态过程,由此而预测出地下空间的开发和利用量。陈教授根据上述模型曾经对上海市黄浦区的地下空间开发需求量进行了预测。主要的思路是通过城市人口预测模型,首先对今后各预测时间节点的入口规模进行预测。然后再结合各规范及条例规定的城市各项用地的人均标准值计算出城市发展对各项城市用地的需求量,从而得出城市在各个时间节点对空间需求的总量。从城市需求空间的总量减去城市实际的拥有的空间量就得出了需要利用地下空间来补充的城市空间量,即地下空间的需求量。8筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论2 陈志龙教授等提出的地下空间需求量预测的。生态城市模型”陈志龙教授认为城市地下空间开发必须按照分区、分层、分期的原则进行联合开发,最终是要使城市的各项功能稳定、集约、高效地运转,自然环境质量高,人造环境与自然环境关系和谐,形成良好的城市生态系统,城市居民生活舒适,城市空间能够促进各项事业全面、健康、可持续发展因而,我们可以认为城市地下空间开发的最高层次,是形成全面而完善的生态系统,即建立起生态城市。在确定了从生态城市的高度建立预测模型以后,陈教授建立了生态城市评价的多层次综合指标评价模型和地下空间需求量预测模型,如图1 2,图1 3 所示。生蠢蒜合指羲洲陲图1 2 生态城市评价指标体系图9孙盘功堵拇珥持缍牲竣市文啊桂会像露城市晕化t 市环境基t 踺人q 蝤挎a然傲譬地重取人蚜公共聋地环境声空气曩量行囊控甜缘龠荐分万人精库散人均邋囊飘筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论图1 3 城市地下空间需求量预测模型本模型是通过对生态城市指标体系的分析,综合城市的各个方面,根据调查所得数据和各项标准值,从生态城市的高度推导出城市空间总的需求量;地下空间的需求量并不是城市开发总需求量与现状的简单求差运算,而是必须结合城市的发展目标规划进行分析求解,进而推导出地下空间需求量。在具体应用中,首先调查城市现状,收集并整理资料,获得相关数据;然后根据调查所得数据,结合生态城市指标的标准值,计算出总的需求量;最后结合计算所得数据和调查所得数据,根据城市发展目标规划,导出地下空间需求量。就目前我国大多数城市来说,发展和规划进程离生态城市的目标尚存在着一定的距离,按照城市地下空间分区、分层、分期的开发设计原则,对地下空间需求量的预测过程中,可以将某项指标的标准值乘以系数r(0 r 1)不同的城市有着不同的发展目标和规划,结合城市的具体特征,可以定出最合适的系数针对城市的某些特殊情况和发展要求。还能够对生态城市指标体系作出适当的修改,进而推导出相应的地下空间需求量。因此,本方法模型同样适用予不同类型的城市。1 0筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论3 昌小泉博士等提出的对应场预测理论11 9 9 1 年,吕小泉博士在在导师侯学渊教授,杨林德教授等人的指导下,提出了城市地下空间开发利用的对应场理论对应场理论立足城市上、下部对应协调发展的基本观点,采用系统科学的理论和方法,研究了城市地下空间的功能与形态规划,是对城市空间上、下部协调发展理论进行量化处理的一种尝试。吕博士首先总结了城市地下空间规划理论研究的现状,然后通过对城市规划理论三个主要的前沿方向的研究进展以及地下空问规划领域初步理论探索分析,指明了应该对地下空间规划理论进行量化的尝试分析。接着,吕博士从场论入手,分析了城市发展的主导因素和基本粒子,引出地下空间对应场的基本方程,以定量描述地上地下空问发展的对应关系,提出了一套新的研究思路和理论体系最后经大量的仿真试验和实例。拟合对应场规律,验证对应场性质,提出了计算的阈值和分析开发效益。吕博士在研究中指出,以往的规划理论与方法。往往只注意空间因素的某个指标,如用人均总产值指标刻画地下空间规律。地下空间开发的实践证实,单个指标往往只能在某个层次进行较为机械的趋势推断,不具备普遍的意义。单个指标只能从某一侧面反映地下空间开发的内在规律,无法概括复杂的城市空问规划规律,两对应场理论及仿真实验技术则可以克服这些理论与方法的不足。对应场理论从对应协调发展的角度,统一描述了人与物、城市空间系统与环境、地上空间与地下空间之间的联系与作用,开辟了城市地下空间规划理论研究的新途径根据实验的结果,吕博士提出地下空间对应协调开发的原则:即场强、功能和形态对应具体的分析结果见表1-2 场强对应主要从对应场理论的正演角度,提出城市地上地下空间质量综合对应,以发挥因势利导作用。场强的开发阙值标志着计算地域达到了有利于地下空间开发的综合质量水平具体微观层次的场强阈值,可以采用相应的理论方法和计算程序,经过仿真试验确定。功能对应应从协调综合效益的角度,合理确定地下空间开发项目,使城市总体效益最佳,避免单纯追求经济效益的影响。形态对应即用对应场理论进行正演分析,强调按反梯度方向布置地下空间,又用对应场理论进行反演分析,强调理想化形态模式规划城市地上、地下空间筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论表1 2 地下空间对应协调开发对应类别对应开发内容分地上空间地下空间对应场场场强对应图类场强推荐场强推荐强推荐开h场开发阈值开发阀值发阈值强城市1 0 E 34 一72 0 E 6析删j 册,对u 刈?一梦埘少街区3 0 B-3l O E 一74 0 B 七应作用根据空间综合质量关系和分布规律,把握开发时机,选择开发地域,发挥滚动效益,推动城市开发地上生产交通住宿其它空间办公商业文娱科研地下仓贮交通仓贮综交通交通实验空间0 交通。商业。交通合体。商业。商业。仓贮功。生产。仓贮。文娱。文。仓贮。综合体。共同沟。共同。综合。共同娱。交通。共同沟能沟体沟。仓。防灾。防灾O 防灾。防灾贮对。交通应。防灾作根据场强对应原则,适当选择开发功能,注重社会效益,环境效益、防护效用益与经济效益的协调统一表示首选功能筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论最后,吕博士结合自己的工作,提出了对应场理论今后工作中有待继续研究的几个方面;(1)对应场理论体系有待于继续完善,基本规律有待继续发展和证实,如场传播规律、分布规律、场强与地下空间开发量及各种参数之间的函数关系等。特别是对应场理论的反演分析,如对未来城市形态的理想化规划等方面都有待研究,这类研究有重要意义。(2)对应场计算方法有待继续完善。包括计算分级理论、精度及数据的协调,网格法的改进,介质参数、当量系数的计算法等都有待继续研究和改进。(3)对应场理论仿真试验技术有待继续完善例如通过采用C A D 技术、专家技术和数据库技术等提高运算速度和精度、改进场量描绘方法,实现决策的实时动态化。4 王璇博士等对地下空问规划理论的研究“1 9 9 5 年王璇博士在导师侯学渊、束昱教授等的指导下,对城市地下空间规划理论进行了研究和探索文章在研究地下空间开发规律的基础上,提出了地下空间的功能规划。同时在详细分析城市形态与城市地下空间形态的基础上,从两者相互作用和协同发展的角度,提出了地下空间的形态规划。研究中,王璇博士首先对城市地下空间开发的动因进行了研究。在分析城市基础设施及其作用与地位,在分析城市发展的不同阶段所产生的具有代表性的城市问题的基础上,结合城市地下空间开发利用的历史,总结概括出城市地下空间开发利用的动因是城市化引起的人口规模与地域规模的激增与城市基础设施相对落后,这一矛盾的平衡、协调与发展。科学技术和经济的飞速发展,必然加速城市化进程,引起城市人口与地域规模需求的激增,随之就产生了一系列的城市问题。这些城市问题的集中体现就是城市基础设施的缺乏和老化,以及基础设施不适应当时的科学技术水平和生产力,同时为了解决这一系列的城市问题,必须加强和完善城市基础设施,或者更新基础设施使之能与城市人口,地域规模、科学技术水平相适应,进而促进城市地下空间的开发利用。然后,以系统动力学建模方法为手段,建立了城市各系统协同发展的协同学方程。采用协同学的分析方法,分析了城市地下空间开发利用功能发展的层次性,并提出了城市地下空间的功能规划,包括功能规划的基本原则、适应原则、协调原则等三大原则,进而好提出了我国地下空间功能规划上的三个层次,即重点层次、中间层次与发展层次。这三个层次并不是同一过程的三个阶段,1 3筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论而是同一过程的三个发展目标,三个目标的总和构成了城市地下空间开发利用功能的全体(1)城市地下空问功能规划的三个层次1)重点层次城市地下空间开发利用的动因,在于城市化引起的城市人口、地域规模与城市基础设施相对落后的矛盾;城市地下空间开发利用的目的,也在于加强城市基础设施的功能,开发利用城市地下空问,进行城市基础设施建设,构成了城市地下空间开发利用的重点层次,同时重点层次又可以分为两个层次,其中交通与能源设施的建设为第一层次,其他设施则为第二层次。2)中间层次城市地下空间开发利用后的功能,首先应是使城市基础设施的功能加强,并使之能与城市的发展相协调;其次,城市地下空间开发利用的功能应与城市的职能城市功能区相协调,即构成城市地下空问开发利用的中间层次。这一层次,地下空间资源往往被视为城市空间资源的补充而加以开发和利用,并随城市职能,城市功能区的不同而不同。3)发展层次城市地下空间开发利用功能上的发展层次,是在城市基础设施能够与城市的发展相协调(重点层次),以及城市地下空间开发利用的功能能与城市职能(城市功能区)相协调(中间层次)的基础上,以建设生态型山水城市和节能型城市为目标,逐步实现城市大部分设施的地下化在功能上主要表现为各种有人地下空间的开发利用,如各种地下医院、地下学校、办公室等。(2)城市地下空间形态规划的要点在探讨地下空间功能规划的基础上,王博士对地下空间的形态规划进行了研究首先分析了城市形态的构成及我国城市形态的演化规律,然后分析了地下空间形态的概念、构成、特点及影响因素,以及地下空间形态与城市形态的关系,在此基础上提出了地下空间的形态规划城市地下空间形态由点状、线装、面状地下设施以及地下空间发展轴构成,城市地下空间形态与城市形态之间存在着从属关系、制约关系以及对应关系。1)点状地下空间设施的规划应综合考虑其功能,城市上部形态、可用地下空间资源分布以及城市地下空间多整体形态,一般与城市的节点相协调。2)线状地下空间设施的规划除应该满足其专项规划的要求外,还应从城市1 4筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论地下空间开发利用的角度,使之分别处于不同的垂直层次。3)根据我国城市形态烟花的特点,面状地下空间设施产生的可能区位是城市中心区。4)地铁构成了地下空间的发展轴,根据我国的国情,我国宜发展以大容量快速轨道交通为主的城市发展轴:地下空间发展轴出了要满足其交通功能的规划外,还应该考虑土地开发模式以及城市地下空间开发利用和城市其他地下线状地下设施。(3)城市地下空间形态模式进而,王博士根据我城市的形态特点,把我国城市地下空间的整体形态概括为以下几种模式:1)单轴(或与之平行的双轴):城市发展以及城市地下空间的开发利用。沿单轴轴向发展,同时在城市中心区发展成为较大的面状地下空间,沿轴的城市的重要节点形成若干点状地下空间,单轴发展模式与带状的城市形态相协调。2)多轴带环:城市地下空间的开发利用,沿多条发展轴以及一条(多条)环状轴发展,在城市中心区发展成为面状地下空间,并沿各轴在城市重要节点区形成点状地下设施多轴带环发展模式与块状的城市形态相协调3)多轴(多轴带环)定向发展:过多的地下空问发展轴,将使其仅仅成为城市交通轴,并使城市形态以多方向星同心圆的方式向外扩展;而多轴(多轴带环)的发展模式,地下空间的发展轴不仅成为城市交通的轴,而且可以成为城市的发展轴,使城市形态的演变沿轴定向发展多轴(多轴带环)定向发展模式与海星状城市形态以及指状城市形态相协调。1 3 2 对既有研究成果的评析1 对陈立道教授和陈志龙教授等研究成果的评析(1)陈立道和陈志龙两位专家分别从不同的角度建立了地下空间需求总量的预测模型。陈立道教授从人口数量预测的角度入手,而陈志龙教授则从生态城市建设的角度建立了模型这两个模型的建立,都是对地下空间需求总量预测的一个创造性的探讨和尝试,对今后的继续深入研究具有重要意义。(2)就陈立道和陈志龙两位专家的研究成果的比较来看,陈立道教授提出的模型在从城市总的空间需求推算出地下空间需求的过程仅仅是简单的从总的1 5筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论空间需求减去地面能够提供的空间需求,是一种“地上不足地下补”的思路,是一种被动开发地下空间的思路,没能体现对地下空间开发的主动性。而陈志龙教授提出的“生态城市模型”在处理从城市总的空间需求推算出地下空间需求的过程时,虽然在形式上最终体现为简单的求差运算,但在对X 总和X 上的计算过程中,已经综合了生态城市指标体系和调查所得的数据,并结合了城市的具体特征和诸多的因素,计算中涉及具体的分析过程,尤其体现在对地面空间需求量的计算中(3)陈立道和陈志龙两位专家提出的模型都是用来对城市发展对地下空间需求的总量的预测,而且仅仅是对量和总量的预测,不能解决地下空间功能类型的需求及不同功能设施需求量预测等问题,存在着一定的局限性(4)陈立道和陈志龙两位专家的研究,可以说是开创了地下空间总量需求预测研究的先河,为今后的深入研究打下了很好的基础,提供了更为广阔的思路,是非常值得学习和借鉴的。2 对吕小泉博士研究成果的评析吕小泉博士研究建立的地下空间对应场理论,开拓了地下空间需求预测的一个新的领域,是对地上与地下空间协调发展理念进行量化研究的一种尝试,不仅从规模上解决了地下空间与地上空间对应发展的趋势问题,而且还提出了地下空间在功能和形态上与地上空间的对应关系,较为全面的解决了地下空间需求预测的相关内容。3 对主璇博士研究成果的评析王璇博士的研究,以系统动力学和谐同学的自组织理论为理论基础,从整个城市的整个系统工程的角度,对城市地下空间功能与形态的规划进行了较为系统研究与讨论王璇博士的研究成果对影响地下空间功能与形态的影响因素分析较为全面,对地下空间功能与形态的规划的后续研究具有很好的指导作用。1 3 3 需求预测研究的未来发展趋势分析 需求预测研究将越来越全面系统化需求预测研究不但能够进行城市发展对地下空间需求总量的预测,而且还能够回答城市发展对地下空间功能类型的需求、各项功能设施的量化方法、城市发展对地下空间形态的要求、以及需要建立哪些配套的体制、机制及法规等1 6筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第1 章绪论问题。只有这样的系统需求预测理论和方法,才能更加具有可操作性、才能更好的服务于规划的编制。2 需求预测的理论建构将越来越科学化地下空间的开发量与功能类型受城市系统中的众多要素的影响和制约,在今后的需求预测研究中应该将更多的要素合理的考虑进来,建立更加科学的模型,提高需求预测的科学性。3 求预测的方法将越来越实用化就需求预测研究本身来说,它是具有一定前瞻性的,但同时需求预测研究的一项重要原则就是要注重研究成果的实用性和可操作性。因此,如何正确处理需求预测本身的前瞻性和研究成果的可操作性将是今后研究中需要重点关注的问题1 4 本文研究的技术路线与主要内容本文研究采用的技术路线是:通过系统调查分析、研究地下空问需求预测研究的相关成果,探讨了这些成果的优缺点及改进的可行性;通过追溯地下空间开发利用的历史以及收集、总结、分析国内外地下空间典型案例的基础上,分析了城市发展与地下空间的关联性,进而在上述研究的基础上,创建了地下空问需求预测指标体系,提出了城市地下空间资源开发利用的“和谐需求预测”理论与方法;通过对“十一五”上海市中心城区地下空间专项发展规划解读与评析,在科学把握上海未来城市发展的方向的基础上,对2 0 1 0 年后上海城市地下空间的发展方向进行预测,并对未来上海城市地下空间的规划与管理工作提出若干建议。本文研究的主要内容包括以下四个方面:1 城市发晨与地下空问开发利用的关联性分析2 地下空问需求预测的指标与体系研究3 地下空问开发利用需求预测的理论与方法研究4 未来上海城市地下空问开发利用的预测与晨望1 7筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第2 章城市发展与地下空间开发利用的关联性分析第2 章城市发展与地下空间开发利用的关联性研究2 1 城市地下空间开发利用的历史性回顾人类自诞生以来,就一直有目的地开发利用地下空间来满足各种活动需求。随着第一次工业革命、第二次工业革命的进行,城市化进程逐渐加快,城市规模迅速扩大,城市人口增长迅速,交通、市政、环境等城市问题越来越严重,这在客观上对地下空间的开发利用产生了巨大的推动力城市地下空间的开发利用可以概括为三个阶段,分别为古代、近代以及现代城市地下空间开发利用。2 1 1 古代城市的地下空间开发利用古人开发利用城市空间的范围和种类,与现代城市相比,都不可同日而语。到第一次工业革命以前的漫长的时期里,中国作为四大文明古国之一,在城市发展的规模和城市规划的思想、方法都处于世界领先的地位,城市地下空间的利用也相应处于领先地位,这一时期的地下空间利用主要表现在以下几个方面:(1)防御设施;(2)输水、捧水设施;(3)储藏设施等古代城市发展的水平很低,利用地面空间基本上能够解决问题,加之生产力的限制,城市地下空间利用水平很低,在功能上表现为其城市经济、人口规模、生产力水平相适应的基础设施,以及由于城市自然环境和地理条件的限制而修建的水利设施等,如捧水、贮藏和一些防灾安全设施。2 1 2 近代城市的地下空问开发利用第一次工业革命以后,人类产生了第二次社会大分工,工业从农业中分离出来,在欧洲以英国、法国、德国等一些国家为代表,生产力迅速发展,城市化水平也迅速提高,但也伴随着产生了一系列城市问题,如供排水设施缺乏导致的疾病流行,以及基本生存条件的恶劣等,这些城市问题都是由于基础设施1 8筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第2 章城市发展与地下空间开发利用的关联性分析的不完善引起的。同时,这一阶段的科学技术突飞猛进,许多新的实用技术的发明给城市系统带来了冲击。当时一些工业化较早的国家,都加强了城市基础设施的建设,并揭开了现代城市地下空间利用的序幕。这一阶段的城市地下空间利用主要表现在以下几个方面:(1)市政基础设施;(2)地下铁道;(3)地下防御设施;(4)其他地下设施。2 1 3 现代城市的地下空间开发利用城市化的第二阶段是汽车时代的来临。交通问题是汽车时代的主要城市问题。为了适应汽车时代的城市交通,各国都大规模的开发利用地下空间,这一时期的地下空间开发利用在功能上主要有以下几种形式:(1)轨道交通与地铁;(2)地下道路与地下车库;(3)地下能源与储库;(4)地下公共步道与地下街;(5)地下防空与防灾设施;(6)共同沟与其他地下公共服务设施等通过上面对国内外城市地下空间开发利用的历史性考察与分析,我们发现地下空间的开发利用是随着城市现代化进程的发展而逐渐的发展起来的。科学技术和经济的飞速发展,必然加快城市化进程,引起城市人口和城市规模的扩大,而产生了一系列城市问题。城市问题的集中表现是城市基础设施的缺乏和老化,以及城市基础设施不适应当时的科学技术与生产力水平。为了解决这些城市问题,许多城市加强与完善了城市基础设施,进而促进了城市地下空间的开发利用。可以认为,城市地下空间开发利用的动因,在于城市化引起的人口与地域规模的激增,与城市基础设施的相对落后这一矛盾的“平衡协调与发展”。因此,城市地下空间开发的功能与规模跟城市的现代化发展密切相关。2 2 国内外城市地下空问开发利用典型案例的启示1 9筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第2 章城市发展与地下空间开发利用的关联性分析2 2 1 国外城市地下空间开发利用的典型案例国外发达国家的地下空间开发利用的优秀案例可谓数量众多,通过系统调查分析与筛选,本文研究中选择了北美的加拿大、美国,欧洲的法国、德国、瑞典,亚洲的日本、韩国和中国香港等城市地下空间开发利用的典型案例进行比较分析,其调研结果如下表2 1 所示表2 1 国外城市地下空间开发利用典型案例分析地点性质规划特点规划动因加拿大地下城以地铁为骨干,大型商业商务设施为主体,形成网气候恶劣蒙特利尔络,最终建立地铁站与站之间的无障碍连接美国中央大道将割裂地块,破坏环境。交通拥堵的高架道路建于改善交通状波士顿改造地下,地面恢复绿化景观提高了车速,注重环保,况,美化环境改善生态巴黎双层城市高架交通、地面交通和地下交通三位一体,在地下交通方便,环德芳斯建设了以交通功能为主的地下综合体。地面实现了境友好完全步行化巴黎中心区中立体化再开发,把简单的贸易中心改造成一个多功历史遗留的保列阿茉央商场改能的公共活动广场。在保留传统建筑艺术特色的同护,中心区集造时,开辟一个以绿地为主的步行广场;与此同时。聚功能与开敞将交通、商业、文娱、体育等多种功能都安排在广空间的一体化场的地下空间中,形成一个大型的地下城市综合体建设巴黎改造、扩在地面设置玻璃金字塔,作为地下空问的采光兼作历史遗留保护卢浮宫容与保护出入口和防灾避难空问以及导向标志;利用拿破仑与现代化改造广场的地下空间成功实现了扩容的矛盾德国波茨中心区重注重地下空间两方面的优势。一、城市容量的扩充;保护古建筑与坦广场建二、支撑整个地区的地下交通设施建设现代化开发的矛盾柏林中央新建交通轻轨、地铁、火车等多种交通方式以及高速道路、交通枢纽不适筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第2 章城市发展与地下空间开发利用的关联性分析火车站枢纽停车场分别布置于高架、地面和地下的三维空间中;应变化了的新综合体内布置了大规模的商业设施要求瑞典地下民防工程居民独立的民防建筑纳入城市整体的民防体系中,城市防灾抗毁空间建设建设相互沟通,提高了城市整体的抗灾效益日本大阪规模最大步行者网络规划缓和拥堵带来长崛地下的地下街机动车网络系统规划的道路功能低街地下交通网络和地下街的整合下的问题地下街内的环境设计日本大阪地下交通其开发主旨是。营建安全、人性化的城市一建立缓和交通拥钻石地下网络的整了一套综合管理全部设施的管理信息系统,引入地堵,提高地区街区防灾体系,方便老人和残疾人使用可达性地下停车场连接成同,结合停车导向系统,打造便利的交通。东京新宿地铁站及完整的高架,地面,地下三维步行网络;地下一是地价高,车站地区周边的整一层实现不同交通方式的换乘;二是需要与供合地下二层为大面积的地下停车,并设置环道相互给不平衡连通l高架步道形成步道广场并连通周围商业东京外环大深度地大深度地下法)保证了地下4 0 米深度处土地的公地下浅层空问道路计划下道路有权属,保证了后期地下空间开发的顺利进行已经饱和韩国首尔古风貌的将繁忙的高架道路拆除,恢复古河道的原貌与历史城市中心区自清溪川复原文化空间,成为首尔人民喜欢的公共空间然与人的可持续发展香港地铁地铁与物地铁规划与城市规划紧密结合。政府将地铁上部空市场的驱使,建设业一体化间以及沿线一定范围内的土地。划归”地铁公司,创新的举措开发地铁建设与物业开发一同进行,保证了建设的资金与后期的运营费用。2 1筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第2 章城市发展与地下空间开发利用的关联性分析图2 1 蒙特利尔地下城平面图图2 2 波士顿中央大道建成后俯视图筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第2 章城市发展与地下空间开发利用的关联性分析图2 3 列阿莱广场全景图图2 4 波茨坦广场地下公共空问内景鹞筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第2 章城市发展与地下空间开发利用的关联性分析图2 5 柏林中央车站(L e h r t e rB a h n h o f)断面示意图图2 6 日本名古屋“荣”地下综合体筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第2 章城市发展与地下空间开发利用的关联性分析2 2 2 国内城市地下空间开发利用的典型案例在国内的典型案例选择过程中,通过认真的比较分析与调查筛选,现列举国内近几年具有代表性的城市(如北京、上海、深圳、杭州等)地下空间规划案例进行分析,如下表2 2 所示。表2 2 国内城市地下空间开发利用的典型案例分析地点性质规划特点规划动因上海人民综合城市交通布局有多层次、多样化的特点t 地铁、公城市中心区的集广场性广交,高架线路,隧道线路、远期规划的轻轨线路汇聚;聚,场由香港名店街、迪美购物中心构成的地下商业中心上海静安地下历史建筑与新建筑环境的整合;改善交通状况,寺地区综合开放空间的上、下整合;美化环境,扩充体整建造与交通系的整合;地区功能容量人工与自然环境的整合;不同用地功能的整合北京中关中国总规模地上1 0 0 万平方米,地下5 0 万平方米l交通方便,环境村西区的“双立体交通系统,实现人车分流。各建筑物地上,地友好层城下均可贯通;市”大型市政综合管沟的建设深圳罗湖现代地上、地下一体规划,同步实施,分。五期。战略地铁站建设带来口岸化交建设;全新改造的契机通枢地铁与火车、地铁与地铁“零距离”换乘;纽到达性人流与通过性人流组织有序在高架平台,地面、地下三个平面疏散人流杭州萧山概念强调地下基础设施系统的规划;地下综合管沟、地现代化城市新中钱江世纪规划下物流系统等的规划建设;心建设城强调交通空问的组织:地下道路、地铁,地下步行网络、地下停车场、交通枢纽节点等筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第2 章城市发展与地下空间开发利用的关联性分析图2 7 上海静安寺广场鸟瞅图2 8 上海人民广场地区迪美地下商城筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第2 章城市发展与地下空间开发利用的关联性分析图2 9 北京中关村西区地下一层交通环廊图2 1 0 广州大学城地下综合管淘2 3 城市发展与地下空间开发利用的关联性分析从城市地下空间开发利用的历史以及国内外代表性地下空间案例的调查分析中可以看出:地下空间的开发利用与城市的发展有着密不可分的关联性,地下空间开发利用的根本动因是为了科学、有效,综合地解决城市发展过程中遇到的多种城市问题。应用系统科学的理论和方法进行分析研究,可以清晰地看出:城市发展与地下空间的关联性可以从城市化与地下空间,城市现代化与地下空间,城市可持续发展与地下空间,以及城市集约化与地下空间四个方面进行剖析。2 3 1 城市化与地下空问城市化是指在一定时期内,在特定地域中,居住在城市里的人口逐渐增多,而同时农村人口逐渐减少的一种现象,又称城市化运动,实质是农业人口向非农业人口转化并从农村向城市集中的一个过程城市化的标志不应仅仅看到城市数量的增多,或城市人口的迅速膨胀,而实质上应该反映在经济的发展与技术的进步上新中国成立以来,随着经济社会发展的曲折历程,我国的城市化发展经历了从低速、波动、停滞到稳定、快速发展的过程。解放初我国的城市化水平还不足1 1,而到2 0 0 3 年已经达到3 7,五十几年间上升了2 6 个百分点(见表2 3)筑龙网 WWW.ZHULONG.COM第2 章城市发展与地下空间开发利用的关联性分析据美国城市地理学家诺瑟姆(R M-N o r t h a m)总结世界各国城市化历程及其规律,表明一个国家城市化水平达到3 0 9 6 以后,将进入加速发展阶段(如图2 1 1)。可见我国城市化水平己进入加速发展阶段,城市化浪潮势不可挡。表2 3 我国城市化发展进程1年代1 9 5 01 9 6 01 9 7 01 9 1 9 9 02 0 2 3I 城市人口占总人口的I 比例(x)1 0 O1 6 01 7 1 9 62 6 23 0 13 7城市化率O时闯图2 1 l 城市化发展阶段S 型曲线我国城市化进程的加快在带动我国整个社会经济的快速发展起了极大的推动作用,但现阶段我国城市化现象主要表现为城市的不断扩大和城市数量的增长,而城市内部结构和功能并没有得到相应的提升和完善,许多基础设施和环境保护措施不能配套进行,协调发展,于是导致一系列问题产生。如土地资源和水资源紧缺、交通拥挤、环境污染严重、人口密集和绿地奇缺等问题。城市规模的扩大,城市人口的增多对城市的各项基础设旌都
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