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城市地下综合管廊发展前景探讨

发布日期:2017-08-25   浏览次数:

城市地下综合管廊发展前景探讨

 

城市地下综合管廊是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道,是一种现代化、科学化、集约化的城市基础设施。从1833年首条现代意义上的综合管廊于法国诞生以来,城市地下综合管廊已经有180多年的发展历史。随着技术更新和管理水平的提高,综合管廊承担的功能越发多样化,综合管廊与多领域的联合为管廊的发展提供了无限可能。

城市地下综合管廊的发展历史

人类对给排水系统的思考可以上溯到古罗马时期,经历了从沟渠/下水道到综合管廊和管道的历史发展过程。早在2500年前,为了解决城市供水和雨污水问题,古罗马就建设了大量的城市给排水系统。1833年,法国建设了世界第一条现代意义上的综合管廊,以提高城市公共卫生水平,应对大规模爆发的霍乱。当时的综合管廊是在下水管道中增设管线形成的,因此现在的法国管廊也多为单舱室。综合管廊逐渐在欧洲发展开来。经过百年探索、研究、改良和实践,综合管廊的技术和管理已趋于成熟,在国外发达国家的大城市得到了广泛的应用。


图1 古罗马的马克西姆下水道(2500年前)


图2 13世纪用于给排水的铸铁管


图3 法国巴黎下水道博物馆
 

20世纪,日本和我国台湾地区的综合管廊建设走在了世界前列。日本目前已建成综合管廊长度超过1100KM。我国于1958年在天安门广场建设了第一条综合管廊。至2013年,累计建设城市综合管廊100KM。相对国外发达地区而言,我国的管廊建设起步较晚,发展较慢。但是近年来,我国综合管廊建设步入了“快车道”。仅2016年一年,全国147个城市28个县已累计开工建设城市地下综合2005公里。虽然目前我国管廊相关法律法规尚不完善,也存在一定管理体制和资金障碍问题,但是经过初步的实践检验,管廊建设模式已得到普遍认同。


图4 我国青岛市正在建设中的地下综合管廊
 

城市地下综合管廊发展的必然性

城市地下综合管廊建设是城市发展的需要,在优化地下空间资源利用、提高管线的安全性和使用寿命、提升城市基础设施运营管理水平等方面优势非常显著。我国目前的市政管线以直埋式和架空式为主,不仅地下空间利用不够集约,还存在着风险隐患、道路重复开挖、管理不便等问题。建设城市地下综合管廊,将多种管线集中敷设、统一管理,能够有效解决上述问题。从长远来看,通过管廊建设可以有效降低城市“马路拉链”现象,在产生巨大社会效益的同时可节省各类入廊管线在单独敷设时产生的征拆、交通导改等前期费。由此可见,城市地下管廊的经济性要远远高出管线直埋。当前,我国城市向智慧城市、海绵城市、低碳城市等方向发展,在这些城市模式中,综合管廊更是不可或缺的一部分。

城市地下综合管廊的发展前景

城市地下综合管廊横向拓展的空间很大。作为城市项目的骨架,综合管廊能够聚集水、电、燃气、热力、电信等大部分城市公共设施网络。作为城市重要公共资源的连接点,综合管廊不仅是一个物理空间上的管线聚集中心,更是一个信息中心、能源中心、水循环管理、垃圾处理中心。另外,管廊建设所形成的地下空间,也为城市地上空间节约和地下空间立体化开发提供了无限可能。


图5 城市地下综合管廊空间立体化开发图示
 

地下综合管廊+数据——智慧城市

智慧城区(社区)是指充分借助互联网、物联网,涉及到智能楼宇、路网监控、智能医院、城市生命线管理、食品药品管理、票证管理、个人健康与数字生活等诸多领域,面向未来构建全新的城区(区)态。


图6 广州珠海横琴港澳大道的管廊监控中心
 

综合管廊是智慧城市的重要一环。管廊内容纳电力、电信、给排水、燃气、固废等管线,这些重要管线在运行中产生了大量的数据,这就使管廊成为了一个大型的信息集成点,拥有大量的数据资产。一方面,可以借助信息系统建设,实现管廊的综合管理和运行监控,实现“数字管廊”;另一方面,可以打造以智慧地下管廊及智慧城市运营平台为核心的智慧城市综合服务基础生态环境。甚至,在数据即价值的时代,综合管廊也可以为政府或其他企业提供单纯的数据接口。

地下综合管廊+能源——低碳城市

低碳城市指以低碳经济为发展模式及方向、市民以低碳生活为理念和行为特征、政府公务管理层以低碳社会为建设标本和蓝图的城市。


图7 区域电动汽车充电站
 

管廊内部拥有电、燃气等能源管线,可以以此为基础,构建区域型能源系统。具体操作可以从以下两个方面入手:第一是建立区域电动汽车充电站,在支线/缆线管廊内预留电动汽车充电桩专用电缆,在此方面吉林四平市已有成功案例;第二是建立局部区域太阳能、地源、水源热站及热力系统,为用户(如宾馆、商业、办公楼)提供热源。可以加紧环保能源系统与综合管廊结合的投资建设、运营管理模式研究,推动全寿命周期的使用策略发展,如将电动汽车纳入城市基础设施的一部分,结合政府、国营事业单位、区域间“点对点”的用车需求制定运营管理策略,可以更进一步地达到增加就业机会,改善生活水平的效果。

地下综合管廊+雨污水系统——海绵城市

海绵城市是指,城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”利用。


图8 地下综合管廊助力海绵城市建设
 

综合管廊是城市给排水系统的骨架,在城市水循环管理中有着关键作用,能够做到集水的“渗、蓄、滞、净、用、排”。当雨水量较小时,在源头部分通过海绵城市建设的绿地、透水铺装等设施进行雨水排放;当雨水量较大时,通过管廊内雨水调蓄池等设施进行雨水收集错峰排放;当雨水量超标时,通过管廊内雨水调蓄池连接河道,与河道共同工作,减少城市内涝。雨水收集后经过后续处理,可用于绿地浇灌和路面洒水。

地下综合管廊+封闭式自动垃圾收集系统——绿色城市

在我国传统的垃圾处理过程中,垃圾大多被暴露于地面,这一方面容易产生二次污染,使大量病菌滋生传播;另一方面也影响了市容市貌。人工处理的方式显得效率低下,公共系统需要派出大量的环卫工人和垃圾车,提高了城市运行成本。


图9 传统垃圾处理vs封闭式自动垃圾收集
 

封闭式自动垃圾收集系统是城市垃圾处理的更为清洁和高效的方法。在该系统中,社区每天产生的各种生活垃圾,用塑料袋装好以后,投入垃圾投放口,进入垂直垃圾管道。当垃圾达到一定的数量以后,中央控制台发出开始工作的指令,垃圾站内的抽气装置自动启动,在水平管道内产生负压气流。在整个过程中,垃圾在地下完成封闭收集、自动处理,不仅节约了人工成本,还使垃圾免于暴露,避免了二次污染,提升了社区环境及生活品质。


图10 封闭式自动垃圾收集系统
 

然而,对我国当前城市而言,单独铺设封闭式自动收集系统成本过高并且难以维护。2008年,广州曾经斥资3亿元建设了世界上最大的垃圾收集地下管网,却由于地陷造成的管道破坏至今没能投入使用,其高昂的建设资金也让其他城市望而却步。但当封闭式自动垃圾收集系统与管廊相结合,在综合管廊中纳入垃圾处理管道,不仅可以大大降低建设成本,管廊廊体还可以对垃圾处理管道形成保护,保障系统安全运行。


图11 通州运河核心区北环隧道管廊的垃圾收集系统
 

地下综合管廊+空间——秀美城市

管廊在建设过程中可以同时预留大量地下空间,使地下空间的立体开发成为可能。


图12 北京商务中心区核心区综合管廊
 

以北京商务中心区(CBD)核心区综合管廊为例,它是首例与地下空间一体化开发结合建设的综合管廊。其地面层为核心区中央广场,与城市道路连接,承载地面交通和观光休闲功能;地下1层为行人联系层,联系了地铁和各个楼宇的出入口,为配合人行服务设下沉庭院、商业中心等设施;地下1层夹层为市政综合管廊,包含雨污水、天然气、消防水、蒸汽等管线及各楼宇进线接口;地下2层为机动车输配环和地下车库,部分为配套商业,地下输配环有效净化地面机动车交通,联系了核心区所有建筑物的地下车库;地下3层为人防兼车库、市政管廊(包含热力、电力、给水、电信等管线)和主机房;地下4、5层为人防兼车库和主机房,将充分考虑核心区综合防灾功能,弥补出让地块车位的不足。


图13 北环环隧综合管廊层的智能停车系统-内部


图14 北环环隧综合管廊层的智能停车系统-外部
 

除了建设地下立体停车场外,设立机动车/人行地下通道也是综合管廊建设的一个方面,随之而来的各种商业开发让综合管廊的增值模式大有可为。

城市地下综合管廊未来发展空间广阔,是我国城镇化建设中的必然之势。作为城市“生命线”的综合管廊是整个地下空间最基本的部分,成为其他系统的基础,为其他系统提供空间,与其他系统结合,尽量避免因其他系统建设时再开辟地下空间而产生成本。在未来的城市发展中,综合管廊必将承担更加重要的作用,为城市的可持续发展创造条件。

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中国砂石协会

2017年08月25日