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专访陈湘生院士:韧性城市建设需地上地下一体化系统性的规划

来 源:澎湃新闻
发布时间:2021-03-30

“我们的基础设施低碳建造和运维事业还很艰巨,但是这是我们伟大而光荣的使命。”中国工程院院士陈湘生3月26日在第八届中国(上海)地下空间开发大会上说。

陈湘生院士是隧道与地下工程、城市轨道交通工程、特殊岩土工程、建井工程专家,先后在能源矿业、城市轨道交通和市政等行业主持或主参完成60多项各类科研项目。

陈湘生院士积极倡导韧性城、韧性市和全息感知智能韧性管理三维构成的韧性城市体系,以此支撑城市安全。值得注意的是,随着国家对应对气候变化、加强公共卫生安全越来越重视,韧性城市也首次被提升到国家规划层面。

在2021年全国两会上发布的中国的“十四五”规划中,便在“推进新型城市建设”中提及“韧性城市”。规划要求:“顺应城市发展新理念新趋势,开展城市现代化试点示范,建设宜居、创新、智慧、绿色、人文、韧性城市。”

3月26日,陈湘生院士接受澎湃新闻记者关于韧性城市的专访表示,地下空间的充分利用和高效能利用对实现“碳达峰 碳中和”以及支撑韧性城市非常重要。

同时,陈湘生院士强调,目前地下空间的开发在文脉继承方面不够,需要其他学科、行业的支持;此外,还需要地上地下一体化、系统性的规划。

以下为专访实录:

澎湃新闻:十四五规划和2035年远景目标纲要对“碳达峰 碳中和”提出了具体的要求,同时也提到了韧性城市这个概念。在您看来地下空间建设对降低排放以及建立韧性城市有怎样的重要作用?

陈湘生院士就像钱七虎院士刚才在大会上说的,地下空间对降低排放的作用很大。首先,将地面的建筑有可能放在地下的全部放在地下,特别是那些我们不喜欢的,比方说堆放垃圾的、影响景观的、交通设施等放在地下,这样可以减少碳排放。然后把地面空间腾出来进行绿化,绿化就是负碳排放。所以地下空间是一举多得的。

关于韧性城市,什么是城市安全?首先是城的安全,城是由基础设施再加上生态和水系构成。我们人类没有水是不行的,而生态不好我们生存环境就差,所以基础设施加生态加水是构成“城”主要内涵。

情景或者社会,像今天我们的谈话就是一个情景。这是“社会”或者“市”的主要内涵。

城与市的全部信息的感知加全方位的协调或者智能管控,比如万一发生火灾了,政府有部门马上救援、把火扑灭,形成了韧性的管理体系,就是全息感知的有效管理体系。

韧性基础设施和韧性生态与水系(“城”韧性)、韧性社会(情景或 “市”的韧性)和全域感知与智能化韧性有效管理系统(管理韧性)这三维体系构成韧性城市。这是城市安全的核心基础,是支撑城市安全的关键,也纳入十四五规划了。。韧性基础设施和韧性生态与水系(城的安全)、韧性社会(市的稳定)和全域感知与智能化韧性系统(管理有效)三维体系,构成城市安全的战略路径。

韧性城市最核心的是韧性生命线。发生各种灾害冲击的时候,城市的生命线可保才能让人民的生命延续下去。生命线怎么保?把水、交通、供电、食品这些生命线尽可能放到地下确保安全,地面发生灾害的时候,生命线还在,人就安全。所以,地下空间的充分利用和高效能利用对支撑韧性城市非常重要。

我刚才讲了有多种好处:第一是减少城市的土地资源,第二是城市安全,第三个利用地下地热。还有战争来的时候,地下指挥所。地下空间包含了土地资源以及地下能源等资源。这就是为什么全球现在越来越重视地下空间的利用。

澎湃新闻:您觉得目前国内的地下空间的开发存在什么问题?

陈湘生院士目前在不断的进步,在学习国外。在好用方面,特别是舒适方面,我们的规划与设计和国外还有一些差距。

目前,国内地下空间的开发属于初期过去的阶段。大家已经认识到现存的问题,就是缺少地面地下一体化的规划,而不是就地下论地下。

还有一个问题是,我们地下空间的人文环境、人文生态。这里“生态”就是我们要怎样生活得比较好的环境,比如合适的温湿度、新鲜空气、人们需要的东西,要让人们在地下感觉到很温馨。

我们把这些考虑周到:停车、活动、购物、饮食,还有托儿所、幼儿园,这样的话你自然而然就想到地下去。现在没有做到这些,还有相当部分是孤立的,或者即使联通也没有考虑业态。目前已经有一些高校和科研单位正在做这些工作,让地下变得很舒服。

我们地下空间利用的体量、地下空间热能的利用全都是绝对领先的。但是在人文方面,比方说上海的海派气氛、广州的喝茶传统……这些当地习惯和文化文脉传承还有待提高和完善。

所以,我们在某一方面做的可能比国外要好,体量也比国外大,但是系统性的解决问题、满足大家的特别需求这一块还有待进一步深化。

澎湃新闻:系统性解决,从规划来看应该从什么角度入手?

陈湘生院士从规划来说,因为大家现在都重视地面,对地面的优缺点很清楚了,所以规划师的目标很明确。而地下是因为刚刚开始得到重视,大家认识的深浅程度不一样。所以每一个方向、每一个专业或者每一个行业认知差异太大,离统一认知、协同规划设计还需要下大功夫。

比方说,心理学家原先来不及重视地下,但地下往往就涉及生物工程和人的心理学、生理学等,现在开始重视了。怎么才能让上海、广州这些传统的习惯也进入地下去?文化有很多属性,有地域属性、宗教属性,还有生活习惯的属性,每个地方都有要求,所以这也是一个地下空间比较难的事情。

现在大家已经认知到,这就是为什么我们要开这个会,不是来仅仅做个报告,而是通过一些报告点燃某一方面某些专家的重视,然后这块我们就做的好一点、尽快发展,这样高效一些。

澎湃新闻:您刚才说韧性城市,有没有韧性地下空间的概念?

陈湘生院士当然有。现在人们往往认为地下室是最不安全的,我们要把地下怎么开发才能让大家感觉到安全?战争来了大家为什么往地下走?那是因为地下在战争期最安全,所以我刚刚谈到把生命线放到地下去。

韧性有多种概念,从简单意义上抗得住叫韧性,那不完全对,那叫抗力。韧性是在灾难来临的时候,它基本能够抵抗的差不多,保护人的生命安全,但是它可能被破坏,小的破坏一点点,大的灾难不坍塌,然后又能够快速恢复。

比方说,板倒了,我立马能把板扶起来,这就是抗得住恢复快,即使抗不住的时候也能基本保护里面人员安全。

人们认为没有韧性地下空间,这不对。韧性地下空间也是作为十四五的重要战略发展规划。所谓韧性地下空间就是地下结构能够承受得起重大灾害,即使塌的时候不至于让地下的人死亡比较多,最后又能比较快地恢复。

现在深圳大学、同济大学等高校都在分别开展地下结构在强震时不倒。可以允许它裂缝、局部坍塌,但大部分不会倒;中、弱震可以继续用。

按照这个设计,材料和结构都需要创新,所以设计理念也许是颠覆性的,要把现在的设计改掉,页那么容易。因为现在的设计有设计标准、施工指南、验收规范,如果要取代这些需要经过大量的实验、受到大家的认同。

同时,概念的变革会带来成本的增加,像上海、深圳是承受得了成本增加,因为这是确保人民生命财产安全的事情,愿意花这个钱。但是在现在还没饭吃的地方谈这些就没有用,所以又跟经济发展水平相关联。这又跟重要的设施管理、人群管理关联。所以我们在推广韧性过程中,会针对敏感设施、关键的人群和大型城市开展工作。

现在提出的大城市战略里面就谈到韧性城市,特别是韧性地下基础设施,为什么要说韧性?

地下的地铁只要隧道稍微裂缝就可能不许运行,如果没有电和水就不可以运行。如果我们能利用地热或者把核电放在地下,那么有水有食品,人类就能在那里生存,避免灾害、战争。所以韧性地下结构和韧性地下空间这个概念是基于整个韧性基础设施提出来的。

澎湃新闻:对于上海这样的大城市,它的基础其实已经很少有从头开始的区域了。对这种类型的城市,您觉得怎么样去开发地下空间、深层地下空间是比较合适的?

陈湘生院士新城有新城的办法,老城有老城的办法。一个是对既有设施进行健康诊断,然后预埋一些感知元件,实时看它的健康状况,我们根据这些数据看是否需要进行补强。现在新的材料补强是没问题的,对于关键的地方肯定是要补强的。

对于一般的或者说重要性不是特别大的,我们有实时监测,就可以做预警,这样,就是通过韧性的管理弥补结构本身韧性程度的不足,提前让人们提前逃开这个地方。

比如,一个人比较多的重要的建筑,它不强的时候,我们给它补强,实现准韧性,离韧性稍微近一点。目前,不光上海,北京也一样,北京现在补强的很多,所以我说用“软”韧性管理来补充“硬的”不足,硬的地方确实有问题,我们就给它补强一下。

其实日本现在地下对有很多破坏地方进行步处理。日本40年大建筑时候不像现在这样注意品质。因为日本是一个海岛,地下水具有一定的氯离子、硫酸根离子腐蚀性。对损坏的地下结构需要补强,阻止破坏的继续发展。日本走在我们前面,我们要吸取教训。

澎湃新闻:对上海正在进行深层地下开发,其实深度前所未有。对于你有对这块你有什么建议吗?或者说是对上海地下空间规划应该朝哪个方向去发展?

陈湘生院士我想,地下空间由浅入深,这是一个过程,就是需求。为什么不在新区搞那么深的地下空间?因为在老区所有的设施配套都是全的,我稍微挖深一点就弥补老区的不足了。

在老城区的全寿命周期的能耗或者管理成本比新区建个要少,所以老区就慢慢由浅向深发展,不是整个城市全部向深发展,是按需。因为地下空间是不可逆或者很难逆的,特别深部地下空间,成本也是很高的。这就有一个性价比,是否划得来?

至于你谈到上海深隧,就是上海解决城市内涝一个方略。有了深隧以后,洪水就可以存放在深隧里面。深隧浅了,就会阻碍今后地铁发展的建造,所以放到深处。这是要深的第一个原因。第二个,我们还不知道未来这个城市地下工程的建设。所以,隧道放深一点,深度到60米70米,未来到100米也有可能。

比方我们今后利用地热的时候,可能到1千米甚至更深都有可能,这个也要看成本。实际上低碳了,但是成本太高了,我们经济能力可能不行。不是所有城市都向地下深层发展,这个是按需。我估计上海向深度发展也是局部的,真正全部向深层发展,近20年可能性不大。顶多局部的50米、60米、70米或者更深。

目前利用地热现在还是个问题,关键是能源转换能效率太低。这个正在发展,到高效的时候,那么地热利用可能就会到快速发展期。

澎湃新闻:您觉得未来5-10年中国城市地下轨道的建设会呈现一个什么样的趋势?

陈湘生院士现在正是一个高速发展期。上海城市轨道交通可能超过2000公里,北京、广州也可能超过2000。深圳大概是1350,成都大概是1800—2000公里。未来5到10年城市轨道交通应该还是一个高速发展阶段,但是会从量到质的转化。

上海城市轨道交通在局部可能还有些不够,在局部的中心城区可能会更加密集,加密就要向深部走,因为浅部地下空间基本占完了。郊区也还有需要。

整个城市轨道交通自身的可持续性是值得考虑的。因为轨道交通建设成本比较高,上海和深圳已经每公里可能超过10亿。在这种情况下,怎么把土地资源、地下空间资源利用起来,与城市空间发展协同起来,弥补轨道交通运营全寿命周期里面的成本不足?我们可以做一些工作,适当的进行一些资源性开发,高效开发利用地下空间,按需配置业态及商业运营,以及物业管理获益等。

其实上海车辆段上面加上盖,上海做的比较早,但是后面因为多种原因,投资的问题,加上盖做土地拍卖分成的问题,可能上海的政策这块不是特别灵活,但它是做的比较早的,也做得非常不错的。上海城市轨道交通发展也是我们国家最快的。

澎湃新闻:说到我们地下空间的开发,它是面临几重命题,一个是城市自身发展,不断有一些新需求和要求浮现,还有减碳的大需求,就在几重命题交叉的背景下,地下空间的开发是不是面临一些新的挑战?

陈湘生院士我们建造过程是没什么问题,关键是规划、业态的布局。

所以像地下空间开发有很多好处,比如方舱医院,可以在地下停车场,马上封闭,然后过滤消毒,再加上空调系统,就是一个方舱医院,就不用新建了。我们在把地下停车场在需要时改为方舱医院叫“平疫结合”。所以地下空间未来的用处,它也属于各方面的。

还有刚才谈的业态的事情,谈到建筑生态和人文心理,包括我们心理学这一块的东西,慢慢会有更多的人投入到这一块。

还有一个使把更多的设施往地下放。包括图书馆了,像美国的高校图书馆很多都在地下,地面也有,地面都是小的,地下是大的。因为地下可以恒温,对书的保存是非常有好处的。

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