引言

當(dāng)今世界迎來(lái)了綠色發(fā)展時(shí)代，習(xí)近平總書(shū)記提出的綠色發(fā)展理念是習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想的主要組成部分。黨的十八大以來(lái)，黨中央提出了一系列治國(guó)理政新理念、新思想、新戰(zhàn)略，把生態(tài)文明建設(shè)和綠色發(fā)展提到新的戰(zhàn)略高度；黨的十八屆五中全會(huì)更是把綠色列入中國(guó)國(guó)家建設(shè)發(fā)展的五大理念之中。中國(guó)的綠色發(fā)展正在進(jìn)入世界綠色發(fā)展的先進(jìn)行列。地下空間是一個(gè)巨大而豐富的空間資源，對(duì)其進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)利用能夠促進(jìn)我國(guó)的綠色發(fā)展。本文從節(jié)約土地、利用地?zé)崮?、?jié)水、綠色城市基礎(chǔ)設(shè)施（包括綠色客運(yùn)城市交通和城際交通，未來(lái)城市貨運(yùn)交通，綠色城市污水、雨洪蓄排系統(tǒng)，綠色城市垃圾集運(yùn)和處理系統(tǒng)，智慧地下綜合管廊，城市智慧行車(chē)系統(tǒng)）等方面分析說(shuō)明如何利用地下空間發(fā)展綠色建筑與綠色城市，并介紹如何進(jìn)行地下空間的開(kāi)發(fā)規(guī)劃。

綠色建筑與綠色城市：綠色建筑和綠色城市的定義在國(guó)際上尚無(wú)共識(shí)。

綠色建筑 

根據(jù)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材），保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。簡(jiǎn)而言之，即“四節(jié)一環(huán)保”的建筑。

綠色城市 
綠色城市一方面是“綠色建筑規(guī)模化的一個(gè)必然結(jié)果”；另一方面，因?yàn)槌鞘幸爻私ㄖ?，還包括交通等城市基礎(chǔ)設(shè)施以及自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境等，所以其內(nèi)涵還應(yīng)擴(kuò)展到其他城市要素。綠色城市的實(shí)質(zhì)可概括為：實(shí)現(xiàn)更高水平的生態(tài)平衡，大幅減少環(huán)境污染并使自然資源得到更為合理的配置，同時(shí)形成可持續(xù)的生態(tài)安全保障體系，從而降低城市發(fā)展成本，建立起一種自然與社會(huì)高度和諧融合、功能高度復(fù)合的城市模式。與綠色建筑的概念相比，綠色城市在節(jié)約資源、能源、保護(hù)自然之外還加入了社會(huì)學(xué)范疇的概念，將在西方城市規(guī)劃領(lǐng)域一直關(guān)注的犯罪率、鄰里交往、社會(huì)和諧發(fā)展等命題也一并納入。二者關(guān)系為：綠色城市=綠色建筑+綠色城市基礎(chǔ)設(shè)施+綠色城市自然環(huán)境（藍(lán)天、綠水、青山、凈土）+綠色社會(huì)環(huán)境。綠色城市的目標(biāo)是促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展，提高城市的宜居水平。

利用地下空間發(fā)展綠色建筑與綠色城市

節(jié)約土地 

我國(guó)現(xiàn)行耕地紅線為1.2億hm2(18億畝），而既有耕地為1.239億hm2(18.58億畝），城鎮(zhèn)化發(fā)展面臨無(wú)地可用的困境，解決土地問(wèn)題存在必要性與緊迫性。因此，需要推動(dòng)地上地下2個(gè)城市建設(shè)，破解城市發(fā)展空間不足的問(wèn)題。
城市節(jié)約土地的一個(gè)主要方面在于宏觀上努力實(shí)現(xiàn)土地的多重利用。土地的多重利用可沿2個(gè)方向?qū)嵤?）城市無(wú)建筑土地的額外利用；2）城市已建成區(qū)域的緊密化和功能變化。開(kāi)發(fā)利用地下空間，即把城市交通（地鐵和軌道交通、地下快速路、越江和越海灣隧道）盡可能地轉(zhuǎn)入地下，把其他一切可以轉(zhuǎn)入地下的設(shè)施（如停車(chē)庫(kù)、污水處理廠、商場(chǎng)、餐飲、休閑、娛樂(lè)、健身等）盡可能建于地下，就可實(shí)現(xiàn)土地的多重利用，提高土地利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)地的要求。地下空間潛力巨大，能為節(jié)約土地提供良好的條件。我國(guó)已有許多城市對(duì)地下空間進(jìn)行了開(kāi)發(fā)利用，如南京的玄武湖隧道、九華山隧道，深圳的前海合作區(qū)；深圳的福田地下交通樞紐是國(guó)內(nèi)最大的“立體式”交通綜合換乘站，匯集了地鐵2、3、11號(hào)線，以及廣深港客運(yùn)專(zhuān)線福田站，是集城市公共交通、地下軌道交通、長(zhǎng)途客運(yùn)、出租小汽車(chē)及社會(huì)車(chē)輛于一體并與地鐵竹子林站無(wú)縫接駁的立體式交通樞紐換乘中心，地下樞紐空間總建筑面積約13.73萬(wàn)㎡，相當(dāng)于192個(gè)足球場(chǎng)的面積；杭州錢(qián)江新城核心區(qū)地下城以波浪文化城（10萬(wàn)㎡）和地鐵1、2 號(hào)線換乘站為骨干，地下空間總量達(dá)到200萬(wàn)㎡。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)的最新數(shù)據(jù)，北京、上海、深圳地下空間開(kāi)發(fā)規(guī)模分別達(dá)到9 600萬(wàn)、9 400萬(wàn)、5 200萬(wàn)㎡，近5年平均增長(zhǎng)分別為410萬(wàn)、650萬(wàn)、680萬(wàn)㎡。

利用地?zé)崮?

地下?lián)Q熱系統(tǒng)地溫能指的是地層中溫度小于25 ℃的地層熱能。當(dāng)?shù)竭_(dá)地下一定深度時(shí)（5 m以下），四季的地層溫度保持在一穩(wěn)定值，此時(shí)把傳統(tǒng)空調(diào)器的冷凝器或蒸發(fā)器直接埋入地下，利用傳熱循環(huán)介質(zhì)與大地進(jìn)行熱交換，從而提取地溫能，形成地下?lián)Q熱系統(tǒng)。地下?lián)Q熱系統(tǒng)可埋設(shè)在地下結(jié)構(gòu)的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（地下連續(xù)墻、排樁內(nèi)）、基礎(chǔ)底板下、樁基（鉆孔灌注樁、預(yù)制樁、PHC樁等）內(nèi)；可埋設(shè)在新奧法施工的隧道襯砌內(nèi)或以能源錨桿的形式埋設(shè)在其圍巖中；也可埋設(shè)在地鐵區(qū)間隧道內(nèi)、地下輸水管道內(nèi)。

能源隧道
能源隧道是指一種利用隧道襯砌內(nèi)的熱交換管路來(lái)提取隧道空氣熱能或隧道圍巖中的地?zé)崮?，?shí)現(xiàn)隧道附近建筑的供熱/制冷服務(wù)的技術(shù)。

能源隧道工作原理是： 熱交換管由分、集水管與地源熱泵前端相連，形成封閉系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)注滿(mǎn)循環(huán)介質(zhì)（含防凍液），在水泵的驅(qū)動(dòng)下，熱交管內(nèi)的循環(huán)介質(zhì)在管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，吸收圍巖中的地?zé)崮芑蚩諝鉄崃浚?jīng)熱泵提升后，用于隧道內(nèi)部或者周?chē)ㄖ锏闹评?取熱。能源隧道具有以下優(yōu)勢(shì)：1）具有結(jié)構(gòu)和暖通雙重功能，比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能30%以上；2）節(jié)能環(huán)保，無(wú)噪音污染，占地少，成本低；3）能解決寒區(qū)隧道的凍脹和結(jié)冰等病害問(wèn)題。

工程實(shí)例

1）奧地利政府資助的能源地鐵車(chē)站示范工程1984—2004年樁基埋管數(shù)量變化如圖5所示。該車(chē)站位于Lainzer隧道LT24區(qū)，一共有59根樁基內(nèi)埋設(shè)熱交換管，鉆孔灌注樁樁徑為1.2 m，樁長(zhǎng)平均為17.1 m，利用6臺(tái)熱泵為附近一所學(xué)校供暖。在長(zhǎng)期供暖的情況下，車(chē)站能提供150 kW的熱負(fù)荷，一個(gè)供暖季度可提供2.14×108 kW·h的能量，天然氣的使用量每年減少34 000 m3，使每年CO2排放量減少30 t。與傳統(tǒng)的靠燃燒天然氣供暖的方式比較，可使學(xué)校每年用作取暖的費(fèi)用降低1萬(wàn)美元。

2）瑞士Grabs的PAGO公司辦公樓采用570根樁基內(nèi)埋設(shè)熱交換管，平均樁長(zhǎng)12 m，以4個(gè)能源樁為一組，呈方型頂角安裝，四邊間距為1.4 m。每延米樁基冬天可獲得35 kW·h的熱量，夏天獲得40 kW·h的冷量。3）上海自然博物館新館位于上海市靜安區(qū)靜安雕塑公園內(nèi)，近北京西路、石門(mén)二路，占地面積約為12 000 ㎡，總建筑面積約為45 086 ㎡，其中地上建筑面積為12 128 ㎡，地下建筑面積為32 958 ㎡。建筑總高度為18 m，地上3層，地下2層，采用地源熱泵系統(tǒng)承擔(dān)建筑部分夏季冷負(fù)荷以及冬季熱負(fù)荷。夏季土壤換熱器最大熱負(fù)荷為1 639 kW·h，冬季土壤換熱器最大熱負(fù)荷為1 178 kW·h。工程采用灌注樁和地下連續(xù)墻內(nèi)埋管2種形式。其中，灌注樁內(nèi)埋管393個(gè)，平均樁長(zhǎng)為45 m，采用W型埋管；地下連續(xù)墻內(nèi)埋管共452個(gè)，采用W型埋管。灌注樁及地下連續(xù)墻內(nèi)埋管布置。

上海自然博物館已于2015年投入運(yùn)營(yíng)，該館采用了地下結(jié)構(gòu)內(nèi)埋管熱交換系統(tǒng)，初投資比傳統(tǒng)的冷水機(jī)組+鍋爐系統(tǒng)增加210.2萬(wàn)元，但該系統(tǒng)利用地溫能實(shí)現(xiàn)了建筑制冷和供暖，年運(yùn)行費(fèi)用可節(jié)省22.3萬(wàn)元，動(dòng)態(tài)投資回收期為11.98年；該系統(tǒng)利用清潔的地溫能，每年可節(jié)約117.7 t標(biāo)準(zhǔn)煤，減排CO2 195.5 t。上海中心大廈裙樓、上海世博軸和上海富士康大廈等國(guó)內(nèi)重大工程均采用了地下結(jié)構(gòu)內(nèi)埋管熱交換系統(tǒng)。4）某過(guò)江隧道在地下連續(xù)墻內(nèi)設(shè)置埋管換熱管路，來(lái)提取地源的地?zé)崮?，?shí)現(xiàn)隧道附近建筑的供熱、制冷。隧道連續(xù)墻最大埋深60 m，連續(xù)墻每段長(zhǎng)度為5 m；60 m深度位置土壤層溫度為16.5~17.5 ℃；采用單U型盤(pán)管，De32PE塑料管，埋深按平均55 m計(jì)算，盤(pán)管間距2.5 m。地下連續(xù)墻內(nèi)埋管直接綁扎在地下連續(xù)墻的主筋上，與地下連續(xù)墻一起形成換熱構(gòu)件，省去了鉆孔費(fèi)用，且具有傳熱效果好、穩(wěn)定性和耐久性好、不占用額外的地下空間等優(yōu)點(diǎn)。隧道江北段管理養(yǎng)護(hù)中心用房面積約為4 409.65 ㎡，利用連續(xù)墻埋管及熱泵機(jī)組進(jìn)行供暖與制冷，參數(shù)如下：1）制熱量265 kW；2）制冷量485 kW；3）單U型盤(pán)管，De32PE塑料管；4）需要埋管的連續(xù)墻長(zhǎng)度共120 m；5）總投資約120萬(wàn)元（含埋管換熱器、熱泵機(jī)組、水泵及管道等費(fèi)用）；6）節(jié)約電能約23.5萬(wàn) kW·h/年（按年運(yùn)行時(shí)間5 000 h）。隧道江南段參數(shù)如下：1）單U型盤(pán)管，De32PE塑料管；2）可埋管的連續(xù)墻長(zhǎng)度共1 300 m；3）埋管總散熱量2 800 kW；4）總投資約850萬(wàn)元（含埋管換熱器、熱泵機(jī)組、水泵及管道等費(fèi)用）；5）節(jié)約電能約235.2萬(wàn)kW·h/年（按年運(yùn)行時(shí)間5 000 h）。5）科羅拉多安裝地源熱泵系統(tǒng)后，每個(gè)家庭可降低電力峰值需求、節(jié)約能源和減少CO2排放10%~30%。
6）上海世博軸采用6 000根能量樁，是目前世界上單體能量樁用量最大的工程。

未來(lái)發(fā)展情況目前

地源熱泵正進(jìn)一步與太陽(yáng)能結(jié)合。通過(guò)太陽(yáng)能的輔助供熱，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)向地下排熱與取熱的平衡，從而使得地下溫度場(chǎng)保持穩(wěn)定，既可以克服單獨(dú)使用地源熱泵時(shí)，土壤溫度場(chǎng)不斷降低（或升高）后不能有效恢復(fù)的局限性，又可以克服單獨(dú)使用太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，太陽(yáng)輻射受天候因素制約的局限性。

淺中層地?zé)崮?溫泉)
河北省地?zé)崮苜Y源總量位居全國(guó)第二位，2015年地?zé)豳Y源開(kāi)采量突破1.1億m3，地?zé)峁┡娣e達(dá)到6 300萬(wàn)㎡。其中，雄縣位于河北省保定地區(qū)，是國(guó)內(nèi)首個(gè)通過(guò)地?zé)峁┡瘜?shí)現(xiàn)“無(wú)煙城”的縣城，擁有享譽(yù)全國(guó)的“雄縣模式”。雄縣地?zé)豳Y源分布面積廣，出水量大，水溫高，現(xiàn)如今地?zé)峒泄┡娣e已占城區(qū)集中供暖面積的85%，覆蓋縣城80%以上的居民小區(qū)，每年可減少CO2排放量12萬(wàn)t。在收費(fèi)方面，雄縣居民地下水取暖費(fèi)用為16元/㎡，相較之前燃煤取暖25 元/㎡的費(fèi)用更為便宜。從投入與產(chǎn)出方面分析，地?zé)崛∨捌谕度胼^大，后期的年收益率穩(wěn)定。因此，應(yīng)推廣和提升“雄縣模式”，在集中成片供暖的基礎(chǔ)上，在新興城鎮(zhèn)中打造以地?zé)釣橹鞯摹熬G色熱網(wǎng)”，解決北方中、小新興城市和農(nóng)村冬季供暖的問(wèn)題，減少燃煤燃燒對(duì)空氣造成的污染。

深層地?zé)崮?干熱巖)
我國(guó)干熱巖資源居世界前列，陸域干熱巖資源量為856萬(wàn)億t標(biāo)準(zhǔn)煤，其中青海共和盆地3 705 m深鉆獲得236 ℃的高溫干熱巖體。我國(guó)已成功在陜西省內(nèi)進(jìn)行了干熱巖用于供熱的商業(yè)應(yīng)用——長(zhǎng)安信息大廈2013年共計(jì)3.8萬(wàn)㎡應(yīng)用干熱巖供熱，效果良好。按照2%的可開(kāi)采資源量計(jì)算，我國(guó)可開(kāi)采干熱巖量相當(dāng)于17萬(wàn)億t標(biāo)準(zhǔn)煤，為2016年全國(guó)能源消耗量（43.6億t）的近4 000倍。至“十三五”末，地?zé)崮苣昀昧肯喈?dāng)于替代化石能源7 000萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，減排CO2 1.7萬(wàn)億t。國(guó)際上有美國(guó)、澳大利亞、日本、德國(guó)、法國(guó)等進(jìn)行了干熱巖發(fā)電試驗(yàn)研究項(xiàng)目。美國(guó)Los Alamos實(shí)驗(yàn)室在卡爾德拉的芬登山上建成了一個(gè)10 MW的HDR（深層干熱巖）發(fā)電站，該電站主要由2個(gè)深度為3 000多m的鉆孔及其連通孔組成，冷水由一個(gè)鉆孔灌入，另一個(gè)孔產(chǎn)生200 ℃蒸汽，進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電。我國(guó)也已開(kāi)始干熱巖發(fā)電的相關(guān)研究。

節(jié)水 
我國(guó)水資源比較短缺，地下空間可以用來(lái)解決水資源問(wèn)題。

雨水
1）世博軸自來(lái)水日用量約為2 000 m3/d，利用雨水時(shí)，自來(lái)水日用水量降低為1 100~1 200 m3/d，回用雨水用水量約800~900 m3/d。據(jù)此，在可利用時(shí)段里，自來(lái)水替代率約為(800~900)/2 000=40%~45%。經(jīng)處理雨水主要用途為衛(wèi)生器具沖洗、綠化澆灌等。世博軸雨水收集處理綜合利用技術(shù)見(jiàn)圖7，處理流程見(jiàn)圖8。

2）西沙群島上修建了可采集雨水達(dá)14萬(wàn)t的地下貯水工程。通過(guò)技術(shù)處理，已達(dá)到國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，從而結(jié)束了吃水靠大陸船運(yùn)的歷史。3）北京每年6—9月份降水中，可利用的雨水為2.3億m3，相當(dāng)于城區(qū)全年用水量的1/5多。為積蓄雨水，北京籌劃開(kāi)工修建70個(gè)地下小水庫(kù)，新建公園將首先考慮建設(shè)雨水收集利用設(shè)施，工程可攔蓄洪水3 559萬(wàn)m3。
4）名古屋、大阪、福岡等地的大型建筑物下都設(shè)置了雨水利用裝置，名古屋體育館每年利用雨水3.6萬(wàn)m3。

再生水(中水)
再生水主要是指城市污水或生活污水經(jīng)處理后達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用水，也稱(chēng)中水。

1）北京2010年再生水利用量達(dá)6.8億m3，占總用水量的19%，但利用率僅為60%，“十三五”期間計(jì)劃將全市再生水用量提升到每年12億m3。
2）天津自2002年正式啟動(dòng)再生水管網(wǎng)建設(shè)以來(lái)，已鋪設(shè)了400多km的再生水管道。目前天津已建成再生水廠8座，全年再生水回用約2 500萬(wàn)t，大部分用在大型工業(yè)項(xiàng)目中，還有河西梅江居住區(qū)和南開(kāi)水上公園周邊一些小區(qū)也用上了再生水。
3）日本再生水利用量達(dá)1.3億m3。