城市地下空间防灾理论：地下雨水调蓄池与调蓄隧道结合

大城市高密度、高强度发展增加了灾害时的暴露性和易损性，大量人员集聚对灾害时应急疏散避难提出更高的要求。大城市高密度、高强度开发地区与大规模人员集聚地区通常在空间上又相互重合，这样使得高密度、高强度开发地区的防灾问题比较突出。城市地下空间具有一定的防灾特性，与地上空间一同构成地上地下一体化的防灾空间体系，可在一定程度上减少物质空间暴露性和易损性，提高高密度、高强度城市开发地区的防灾能力。尤其对既有建成区地下空间的开发利用将发挥更加重要的作用。

本书的主要研究结论如下：

1．城市地下空间具有一定的防灾特性

本书梳理灾害的类别，并从地下空间固有的自然属性总结地下空间的防灾特性，得出结论：地下空间具有天然的抵抗战争空袭、地震、风灾的能力和隔绝、排除水灾的能力。但是尽管如此，地下空间在城市防灾中几乎仅仅用于防御战争空袭的人民防空工程，在地震、风灾和水灾三个方面的利用并未达成普遍共识。据此，本书着重从城市地下空间的防灾特性和能力以及影响城市地下空间防灾性能发挥的因素两个方面深化对这个问题的认识：①地下空间的自然属性，恒温、恒湿、密闭、隔绝、埋于地下，使其具有隔离地面空间、创造适宜环境的防灾优势，减少城市物质空间在战争空袭、地震、风灾等灾害中的暴露性，并提供人员应急避难和安置的场所；同时可提供洪水的快速排除通道，减少地上空间和供人使用的地下空间的内涝水灾灾损。②影响地下空间利用的主要因素是人员的“自我意识”。由于地下空间自然属性中的密闭、隔绝，同时也担心地震、风灾，尤其是内涝水灾时的安全性，造成人员对地下空间常有偏见，影响地下空间的正常使用。

本书基于既有研究成果，得出结论：影响地下空间利用的人员的“自我意识”偏见可以通过地下空间内部的环境设计、人员频繁使用、宣传教育等手段以及地下空间照明、通风等各种设施使用可靠性等逐渐消除。而目前，城市地下空间面临地震、风灾等灾害时的结构安全性和设施完善性才是制约地下空间防灾利用的重要因素。通过理论计算与实际工程分析，本书从地下建筑主体结构安全性、出入口安全性和设施配置完善性三个方面研究城市地下空间的防灾性能，得出结论：核6级和核6B级人防地下工程具有抗8度地震和F3级龙卷风的安全性能，在7度地震设防地区可作为灾时避难场所。兼顾人防设防要求的地铁和普通地下室，主体结构按照7度抗震烈度要求设计可达到人防地下室核6B级的标准和抵抗F3级龙卷风的要求。出入口部选址于建筑倒塌范围外或设置防倒塌棚架，可作为战争空袭、地震、风灾的避难场所。对于城市内涝水灾，地下市政工程设施（地下雨水调节池和深层隧道）是湿润地区大城市中心城区既有建成区应对内涝水灾的主要措施。可见，城市地下空间具有防空、抗震、抗风、排涝的特性，可以利用城市地下空间为城市的防灾作出贡献。

2．城市地下空间兼做避难场所

城市地下空间可看作城市避难场所中场所型避难建筑的地下部分，是避难建筑在地下空间的延伸。城市地下空间具有防灾的特性，大城市中以广泛分布的居住区人防地下室、完善的地铁线路和地铁车站及周边地区普通地下室相互连通组成了“点线面”格局的城市地下空间防灾体系，可作为城市防空、抗震和防风应对的防护单元和疏散避难体系。

大城市中心城区既有建成区，例如上海市中心城区，应对突发事件的疏散避难场所缺乏，疏散避难供给和需求矛盾较大。将城市地下空间纳入城市地面疏散避难体系构建中，地上地下一体化协调布局疏散避难场所，可满足均匀性、可达性、经济性的多目标要求。尤其对于既有地下空间，通过多功能利用，可不增加城市防灾成本而满足城市疏散避难的需求。(www.xing528.com)

居住区紧急避难的安全性和可达性不满足规定。人防地下室可作为应对7度设防烈度地震、F3级龙卷风等突发灾害紧急避难场所和短期固定避难场所，可有效缩短避难人员避难距离，提高避难的安全性。在满足人防法规中人防配建指标刚性约束的条件下，不增加居住区防灾成本投入便可满足灾时避难需求，提高居住区应急避难能力。

3．地下雨水调蓄池和深层隧道是大城市中心城区既有建成区防御内涝水灾的重要策略

应对大城市内涝水灾，城市地下空间开发利用是“低影响开发理念”和“海绵城市”建设的重要措施，适合应用于湿润地区大城市中心城区的既有建成地区防洪除涝。本书研究上海市中心城区的内涝情势，在暴雨强度增大和典型排水分区下垫面特征下，降雨产汇流量总量和洪峰流量将会超出现有1年一遇市政雨水管网设施的排涝能力，在局部地区产生内涝灾害。中心城区相对固化的土地利用、土壤构成、高地下水位以及较低的水面率共同决定了雨水自然下渗率低下，径流系数高达0．7。通过比较源头、过程和末端的处理措施，得出结论：上海市中心城区内涝防治应采取末端处理的雨水调蓄池和深层调蓄隧道结合的策略。

雨水自然下渗参与大自然的水系统循环，是治理城市降雨内涝的睿智措施。如果开发利用地下空间不仅阻碍雨水自然下渗，同时增加城市遭受内涝的脆弱性，那么依靠城市地下空间的市政工程设施治理内涝便是舍本逐末的做法。本书研究城市地下空间开发利用对内涝形成过程的影响，得出结论：城市地下空间开发深度、地下水位高度和单位用地下地下空间开发利用面积在理论上决定可透水面的雨水下渗能力。上海由于地下水位浅、地下空间开发利用深度深和公园、绿地下地下空间开发利用的限制性规定，上海城市地下空间开发利用对雨水自然下渗的影响非常小，并不影响降雨产流。

既有城市地下空间开发利用能增加城市应对内涝的脆弱性。既有地下空间内部排涝设施规模和标准以日常使用为主，目前地下空间出入口部的防水台阶和堵水设施是地下空间防内涝的主要措施，还无法应对漫入地下空间内部的洪水灾害。受到暴雨强度、综合径流系数、市政排水能力等因素的影响，降雨产汇流在低洼地区形成内涝积水点会对局部地区的地下空间产生内涝影响。

地下雨水调蓄池是大城市中心城区既有建成区局部地区内涝防治的重要措施。深层隧道系统是大城市中心城区既有建成区系统应对极端内涝水灾，从根本上消除既有地下空间的内涝威胁的重要工程设施。在排水片区上游规划分散的雨水调蓄池，可改善降雨产汇流形成，降低内涝点积水量、积水深和延缓最大洪峰出现的时间，从而缓解内涝点影响范围内的地下空间的内涝风险。深层隧道雨水调蓄系统连通地下空间、重要地段、河流、洼地等设置于深层地下空间，对上海市中心城区具有实施的必要性和可行性。