我国城市地下空间综合效益研究

张宏 董爱

摘要：近年来国民经济飞速发展，城市化步伐加快，我国城市地下空间的开发利用为缓解城市压力、促进城市健康发展带来的综合效益日渐显著。文章从经济、社会、环境、防灾四个方面对地下空间开发利用带来的各种子效益进行分析研究，为找到综合效益最优化的方法和途径，进一步开发地下空间潜能，提供定性与定量的依据。并通过层次分析法筛选重要效益指标，为建立评价指标体系奠定基础。

Abstract： In recent years， the national economy has developed rapidly and the pace of urbanization has been accelerating. The development and utilization of urban underground space in China has become increasingly significant for alleviating urban pressure and promoting the healthy development of the city. This article analyzes the various sub-benefits brought about by the development and utilization of underground space from four aspects： economy， society， environment， and disaster prevention. In order to find ways and means to increase comprehensive benefits， we will further develop the potential of underground space and provide qualitative and quantitative analysis. in accordance with. And through the AHP， the important sub-benefits are screened to lay the foundation for the establishment of an evaluation index system for the comprehensive benefits of urban underground space.

关键词：地下空间；综合效益；层次分析法

Key words： underground space；comprehensive benefit；Analytic Hierarchy Process

中图分类号：TU984.11+3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）29-0001-04

0 引言

改革开放以来随着我国经济的快速发展，大规模人口涌向城市，我国城镇人口比率从1978年的17.92%上升到2016年的57.35%，城市人口急剧增加。城市化得到跨越式发展的同时也带来了交通拥堵、城市拥挤、空气质量差等城市病，为城市的持续、健康、快速发展带来压力。地下空间的开發利用便成为缓解城市压力、增强城市功能、改善城市环境的必要手段。城市地下空间的开发利用包括交通设施、商业设施、地下车库、市政管线、防灾工程、军事工程、地下仓储以及高层建筑地下部分八大领域。目前，我国城市地下空间的开发利用尚处于初步阶段且存在诸多问题，如资源利用不充分、空间规划不合理、综合效益不最优等。因此，为避免资源浪费和经济损失，亟需对综合效益进行研究以期找到提高综合效益的方法和途径，解决城市空间发展的矛盾和提升城市功能。

通过对我国城市地下空间综合效益相关文献的整理分析，国内学者对城市地下空间综合效益的研究主要分为两类。一类是定性研究，以罗周全[1]等学者为代表的将地下空间总效益分为直接效益与间接效益，并分析各子效益的对综合效益产生的影响及作用。另一类是定量研究，有以王洋[2]为代表的通过“有无对比法”和“地上地下对比法”，建立社会效益、环境效益、防灾效益量化指标体系计算模型；还有以姜韡[3]、龙汉[4]为代表的综合效益评价指标货币化计算方法。根据城市地下空间综合效益相关文献中我国学者对综合效益的划分研究，总结归纳出城市地下空间开发利用综合效益之间的关系，如图1。

本文将基于前学者对综合效益的研究，从经济效益、社会效益、环境效益、防灾效益四个方面，对各子效益展开进一步量化研究，并结合层次分析法分析各子效益的权重，为今后建立城市地下空间综合效益评价指标体系提供基础。

1 经济效益

对经济效益的相关研究可归纳为两类，一类是李相然[5]提出的将经济效益直接列为综合效益的一个子效益；另一类是罗周全[1]等将经济效益分为项目生命周期中的直接经济效益和间接经济效益，直接经济效益分为土地价值、建设费用、能源消耗、运行费用，间接经济效益分为社会效益、环境效益、防灾效益；本文将经济效益直接列为子效益，并分为降低开发成本效益和降低运营成本效益。

1.1 降低开发成本效益

一般来说地下空间的开发成本较高，是地面同类建筑投资的3-4倍，最高8-10倍。在地下轨道交通方面，开发成本比地面交通要高出很多，如：2010年北京地铁平均造价在6～8亿元/公里，2016年开通的北京地铁16号线每公里造价高达12亿元，是地面相同长度铁路、公路造价的几倍甚至十几倍。但是，大城市中心地块的土地开发费用高昂，2016年北京市东城区地价平均为9.61万元/每平米，上海市徐汇区地价平均为8.93万元/每平米，地价占到了总造价的60%以上。随着距离得增加，城市的中心效应逐渐降低、地价减少，开发成本降低。

因此，在一定开发范围内，地下空间的开发成本比地面开发少。超过开发范围后，地面建筑更经济，可见地下空间和地面空间存在一个开发成本的平衡点。根据城市地价等值线、平均地面建筑开发成本、地下建设成本等因素确定半径R就可以确定城市地下空间开发的适宜范围，同时也能控制开发成本，从而有效降低开发成本。

1.2 降低运营成本效益

城市地下空间因温度波动范围较小，具有“冬暖夏凉”的特性，且地下空间的密闭性较好，受外界自然条件的直接影响较小，具有恒温、隔热、恒湿、安全等特点。这些良好的环境特点可以有效降低恒温恒湿系统的建筑能耗、空间安全维护的运营成本。

随着我国节能技术设施的发展应用，地下空间在运营维护阶段可大大降低成本。节能照明（LED）技术、隧道照明科技、地热风能等新能源的利用，从长远的角度来讲，不仅绿色环保能耗低而且还大大减少运营成本，促进城市生态文明和谐，提升城市的综合治理能力。

2 社会效益

城市地下空间带来的社会效益包括扩大城市容量效益、提高交通安全性效益和节约时间效益，地下空间的竖向延伸使得人类的生存空间得到舒展。同时，为城市居民提供快速、安全的出行方式。比如慕尼黑使用地铁以后，1970～1977年事故率下降77.6%，车祸率下降27.1%，死亡率下降40.7%。1990～2000年，日本市民乘地铁出行节约的时间达到一半以上。

2.1 扩大城市容量效益

随着城市现代化的迅速崛起，城市建筑越来越密集，地面空间越来越狭窄。人类逐步走向对地下空间立体延伸的探索，认识到地下空间开发利用的重要性。因为城市地下空间的拓展不仅能扩大城市容量缓解城市拥挤压力，还能在城市功能和治理能力上获得智慧提升。

以北京市为例，2017年常住人口为2170.7万人，GDP增速为7.6%。地下空间开发利用规模约为3000万m2，中关村、王府井商业区等地下空间建设规模地下、地上比例已经达到0.5、0.42，接近世界先进开发水平。随着未来人口数量的增多，北京市地下空间的开发利用将进一步向新城中心区、边缘集团公共中心进一步扩展，为扩大北京城市容量促进经济发展带来不可忽视的效益。

2.2 提高交通安全性效益

人车混流的地面交通经常因行人不遵守交通规则而发生事故，最终导致大面积的交通堵塞。城市地下交通的开发利用使混乱的交通状况得到有效改善，行人可通过地下人行通道穿越街道，做到人车分流，避免路口交通事故的发生，提高行人交通的安全性。同时，由于没有路口信号灯的限制，地下交通也能够更加快速、安全。通过对城市交通事故率的研究发现，交通事故率的降低与地下交通的开发有很大关系。提高交通安全性效益可以看做交通事故损失的减少效益，即：

2.3 节约时间效益

地下交通设施的建设大大减少了工作、居住地之间的通勤时间，能够提高整个社会的工作效率。大大缩短了交通线和减少了运输量，节约城市能源的同时也有效改善了城市交通。节约时间效益可表现为地下机动车道通行节约的时间和地下通道行人节约的时间，主要是免于等红绿灯所节省的时间。假定节约时间的一半用来投入生产，从而地下交通设施所带来的节约时间效益为：

3 环境效益

城市地下空间的开发利用可减少地面环境污染、增加绿化面积美化城市。减少环境破坏和污染引起的经济损失，即为给人们带来效益，这个效益称为环境效益。

3.1 减少空气污染效益

城市地下空间具有封闭性，可收集地下通道行驶车辆排放的尾气并进行过滤处理，从而减少对城市空气的污染，表现为减少空气污染效益。

汽车排放的废气中CO（一氧化碳）、HC+NOx（碳氢化合物和氮氧化物）、PM（微粒，碳烟）为有害气体。根据国家汽车排气污染物排放限值规定，选用国家最新施行的第五阶段轿车和小型货车的排放限值（如表1），结合各项污染物的治理费用，得出减少空气污染效益计算方式：

3.2 减少噪声污染效益

道路交通车辆噪声是城市噪声公害的主要来源，長期处于噪声污染下会使人情绪躁动，工作效率降低，失眠难安危害健康。城市地下交通的减震降噪系统可有效降低噪声分贝和扩散区域，从而减少对地面居民的噪声影响。我国城市降噪措施主要是设置道路隔声屏障和限制鸣笛，因此减少交通噪声公害效益可体现为道路隔声屏障设施的计算费用Q，即：

3.3 减少人体健康损失效益

根据国民疾病健康调查报告显示：因城市空气污染引起的疾病发病率正在逐年攀升，地下空间的开发利用可将机动车尾气进行收集并过滤有害物质，减少空气中的致癌毒物，有效改善空气质量，减少人体健康疾病的发生。减少因发病造成的误工和医疗费损失，进而表现为减少人体健康损失效益。为简化计算，一般将因环境质量变化而导致的病人人数与病人的平均治疗费同误工费之和的乘积作为损益费用，计算公式为：C=∑Td（ω+β） （5）

式中：C-减少人体健康损益效益费用，万元/y；∑T—减少发病人数，单位：人/y；d-误工天数，d/人；ω-国民人均日收入，万元/天；β-每天治疗费用，万元/d。

4 防灾效益

筆者在阅读文献梳理后发现，我国对防灾效益可操作的定量研究所见不多。我国学者王洋[6]将减少地震、战争和气象灾难损失效益作为地下空间开发防灾效益的评价指标，通过“有无对比法”和“地上地下对比法”来研究，假定这些灾难发生对地上建筑造成的损失即为建设地下空间所带来的防灾效益。

4.1 减少地震损失效益

在地震作用下，地下30米以上的地震加速度是地表的40%，地下空间受到的破坏强度比地面轻。地震损失可分为直接损失、间接损失、震后救援与重建费用，直接损失为房屋建筑及道路的直接经济损失和室内财产损失，间接损失为直接损失的γ倍，一般地区取1.8，经济发达地区取1～2，欠发达地区取1.5～2.5。

4.2 减少气象灾难损失效益

地下空间受气象灾害影响要远小于地面建筑，龙卷风、暴雪、冰雹等恶劣气候对地下空间几乎没有影响，同时地下空间的排水系统还可缓解暴雨、洪水等气象灾害带来的影响。

减少气象灾难损失效益是利用灾害评估理论，由孕灾环境危险性、承灾体脆弱性、致灾因子强度及功能系统的货币价值决定气象灾害导致的损失。即：气象灾害损失=孕灾环境危险性×承灾体脆弱性×致灾因子强度×系统价值

孕灾环境危险性为某时间段内发生气象灾害的频度和程度，承灾体脆弱性为承灾体承受气象灾害作用的能力，致灾因子强度为气象灾害所蕴含的能量，系统价值为地下空间功能系统及配套设施的总价值。

4.3 减少战争损失效益

我国从上世纪60年代开始采用“平战结合”的地下人防工程建设，和平时期用作公共活动场所，战时用作避难场所，减少战争损失效益为减少因战乱造成的人员损伤、设备物资损失，减少企业社会生产能力下降的损失。

5 综合效益各指标权重分析

城市地下空间综合效益的各指标权重分析可采用专家打分法与层次分析法相结合，考虑的元素较多时手算工作量较大，且准确性难以保证，所以可借助软件解决问题。

北京市丰台科技园是高新技术产业基地，总占地1.8平方公里，地下空间建设规模为100万平方米，总投资60亿元，地下环廊运营费为每年400万元。地下空间开发模式以轨道交通为引导混合式开发，人、交通、商业配套的无缝连接。商业娱乐功能占总面积的35%，交通功能占25%，停车场面积占25%，设备用房及其他占15%。

选取具有专业领域经验的专家10人，采用1～9分制赋分法打分，通过德尔菲法和两两比较法相结合，确定各指标的权重。最终结果如表4-表9。

通过以上分析可以看出，案例中地下空间综合效益中权重最大的子效益是社会效益。最显著的二级指标效益是扩大城市容量效益、节约时间效益和减少空气污染效益，其次是降低运营成本、提高交通安全性效益。

6 结论与展望

我国对于城市地下空间开发利用的探索起步较晚，这就造成了城市地下空间立法规定不完善、空间产权不明晰、管理制度不规范、效益研究不深入等问题产生。而对于开发利用综合效益的研究有助于找到更高效的开发路径，以及相应的政策制定。近年来国内学者在国外研究的基础上结合我国地下空间的实际状况，进行了初步探讨，研究思路有所拓展，对现有研究分类进行改进，使之更符合我国地下空间的特性，具有很大的创新性。

本文基于众多学者提出的经济效益、社会效益、环境效益、防灾效益划分，进一步细分出子效益，并进行内涵分析与定量化研究。今后将对以下内容进行深入研究：一是对于综合效益评价指标的定量研究；二是对于城市地下空间综合效益评价指标体系的建立；三是对于开发地下空间宏观影响的研究。尽管我国目前仅处于地下空间浅层开发的起步阶段，但开发带来的综合效益越来越明显，在未来不仅能发挥地下空间在防震防灾方面的基础作用，将带来更大的经济、社会以及环境效益，提升城市整体功能，发挥智慧城市潜能。

参考文献：

[1]罗周全，刘望平，刘晓明，等.城市地下空间开发效益分析[J].地下空间与工程学报，2007，3（1）：5-8.

[2]王洋，彭乐芳.地下空间社会与环境效益的定量评价模型[J].同济大学学报（自然科学版），2014，42（4）：659-664.

[3]姜韡，陈志龙，纪会.地下空间建设项目综合效益经济评价方法[J].地下空间，2004，24（4）：470-474.

[4]龙汉，陈志龙，姜韦华，等.地下步行通道的社会效益和环境效益计算方法[J].地下空间，2004，24（6）：256-259.

[5]李相然.城市地下空间资源利用的综合效益分析[J].地理学与国土研究，1996，12（1）：48-50.

[6]王洋.城市地下空间开发防灾效益定量化评价研究[J].地下空间与工程学报，2012，8（1）：1560-1566.

[7]胡毅夫，梁凤.城市地下空间开发效益研究综述[J].水文地质工程地质，2015，42（4）：127-132.

[8]郑淑芬，罗周全.提高我国城市地下空间开发综合效益对策研究[J].地下空间与工程学报，2010，6（3）：439-443.