鄭程元，徐 湃, *，邢榮軍，李 眾

(1.重慶交通大學(xué) 省部共建山區(qū)橋梁及隧道工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400074；2.重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶 400074)

0 引言

世界各國(guó)對(duì)城市地下空間的開(kāi)發(fā)距今已有數(shù)百余年歷史。在戰(zhàn)爭(zhēng)頻發(fā)的年代，地下結(jié)構(gòu)由于受到周圍巖土體的約束，其抗震性能優(yōu)于地面結(jié)構(gòu)，因此修建地下防空洞具有重要戰(zhàn)略價(jià)值。1863年，倫敦大都會(huì)地鐵線開(kāi)通，正式開(kāi)啟了現(xiàn)代城市地下空間開(kāi)發(fā)的進(jìn)程。該城市的地下鐵路網(wǎng)絡(luò)在第一和第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期被改建成居民庇護(hù)所，保護(hù)市民免受空氣侵害，并于1940年至1942年的轟炸突襲中建造了8個(gè)深層掩體[1]。1932年，芬蘭赫爾辛基開(kāi)始修建Viikinm?ki地下污水處理廠，將處理后的污水直接排入芬蘭灣。20世紀(jì)90年代，波士頓為了騰出地面空間以綠化城市環(huán)境、適度開(kāi)發(fā)以增加土地的商業(yè)價(jià)值，將中央大道高架橋改建成隧道。日本地處地震頻發(fā)帶，一般會(huì)修建大型地下洞室來(lái)保障基建設(shè)施的安全。東京于2006年建成了最先進(jìn)的下水道排水系統(tǒng)——首都圈外圍排水道，以避免該地區(qū)遭受水災(zāi)侵害[2]。

我國(guó)早期地下空間以人防工程為主，主要采取邊創(chuàng)造、邊設(shè)計(jì)、邊施工的建設(shè)方式，缺乏整體規(guī)劃和布局[3]。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，城市地下空間發(fā)展取得了綜合發(fā)展。王海闊等[4]對(duì)城市避難場(chǎng)所與地下空間復(fù)合開(kāi)發(fā)模式進(jìn)行了探討，提出了地面綠地、公園+地下人員掩蔽工程、物資庫(kù)以及廣場(chǎng)+地下人員掩蔽工程2類開(kāi)發(fā)模式。呂游[5]以北京朝陽(yáng)區(qū)地下商業(yè)空間為例，通過(guò)融入人文關(guān)懷，對(duì)其通行系統(tǒng)、購(gòu)物環(huán)境、功能分區(qū)等提出設(shè)計(jì)建議。王曦[6]基于功能耦合深入研究了城市地下空間的規(guī)劃分類標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃控制指標(biāo)和方案評(píng)價(jià)體系，建立了城市地下空間規(guī)劃理論與方法體系。洪辰玥[7]從節(jié)能、場(chǎng)地、環(huán)境出發(fā)，提出了地下公共空間綠色設(shè)計(jì)方法，并構(gòu)建了相應(yīng)的地下公共空間綠色設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系。深圳前海綜合交通樞紐屬于超大型的軌道+上蓋綜合體，地下室為一個(gè)整體，樞紐與物業(yè)空間緊密相連，接口眾多?！罢境且惑w化”的設(shè)計(jì)理念作為前海地下空間規(guī)劃的最大特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了立體公共交通與高端城市綜合體無(wú)縫連接，將地面空間釋放并還給城市[8]。

總體看來(lái)，我國(guó)城市地下空間發(fā)展雖然取得了很大的進(jìn)步，但在非戰(zhàn)時(shí)期，將地下空間與避難、人防、軍事戰(zhàn)備等結(jié)合較少。而早些年“平戰(zhàn)結(jié)合”方針的提出對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展有一定的促進(jìn)作用，人防工程、軍事戰(zhàn)備應(yīng)與城市地下空間開(kāi)發(fā)協(xié)調(diào)共進(jìn)[9]。2012年，習(xí)近平總書(shū)記規(guī)劃了“軍民融合”發(fā)展新藍(lán)圖，把“軍民融合”發(fā)展上升為國(guó)家戰(zhàn)略，并強(qiáng)調(diào)“軍民融合”既是興國(guó)之舉，也是強(qiáng)軍之策[10]。本文基于“地下街+地鐵站”城市地下空間發(fā)展模式，融入人防、軍事戰(zhàn)備、新科技研究、軍事經(jīng)濟(jì)等，從空間結(jié)構(gòu)、基建設(shè)施、功能定位上進(jìn)行創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出概念作品——“城市方舟”，以期為今后的城市地下空間建設(shè)提供參考和借鑒。

1 “城市方舟”的基本特性

1)具備智慧。物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等新興科技發(fā)展，信息之間的感知、互聯(lián)、處理和協(xié)調(diào)功能將使“城市方舟”更加智慧化，并體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)維各個(gè)環(huán)節(jié)。建設(shè)智慧地下空間對(duì)于解決我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型中的諸多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展、引領(lǐng)信息技術(shù)應(yīng)用、提升城市整體綜合競(jìng)爭(zhēng)力、有效促進(jìn)城市健康和諧可持續(xù)發(fā)展等具有重大戰(zhàn)略意義[11]。

2)節(jié)能減排。面對(duì)全球變暖的嚴(yán)酷事實(shí)，人類在考慮生活宜居性的同時(shí)要考慮到可持續(xù)發(fā)展，在“城市方舟”的建設(shè)與使用中做到節(jié)能減排，整體建筑形態(tài)緊湊、集成，有較高的建筑密度和容積率，減少土地利用的碳排放。在開(kāi)挖過(guò)程中，減少植被破壞，選用節(jié)能材料，減少化工品污染，優(yōu)先發(fā)展建筑節(jié)能[12]；建成后，大量投放新能源、碳減產(chǎn)品，利用地?zé)岬瓤稍偕茉垂┠?，建立地下污水處理廠等，打造一個(gè)“微型生態(tài)圈”。

3)人文關(guān)懷。我國(guó)城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的同時(shí)，隨之而來(lái)也產(chǎn)生了一系列的“城市病”，在推動(dòng)城市地下空間發(fā)展和改善人民生活條件的同時(shí)，也要考慮到城市發(fā)展對(duì)人民身心健康的影響?！俺鞘蟹街邸弊⒅匾匀藶楸荆臻g設(shè)計(jì)與規(guī)劃尊重自然，融入文化，消除幽閉空間帶給人們的負(fù)面情緒，延續(xù)城市歷史文脈。

4)軍事經(jīng)濟(jì)。1978年我國(guó)制定了“平戰(zhàn)結(jié)合”方針，使得人防工程在非戰(zhàn)時(shí)期能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。為充分落實(shí)該方針，“城市方舟”內(nèi)建有地下軍事研發(fā)基地，軍事研發(fā)主要集中在空天武器、生物醫(yī)療、信息傳輸、新能源及新材料5大領(lǐng)域，借此大力發(fā)展軍事科技。不同于一般的地下街商業(yè)經(jīng)濟(jì)模式，“城市方舟”內(nèi)研發(fā)尖端科技所帶動(dòng)的經(jīng)濟(jì)占比同樣重要，能滿足日常開(kāi)銷與持續(xù)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)小空間內(nèi)商業(yè)-交通-軍事經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展。

5)軍事戰(zhàn)備。地下空間在戰(zhàn)時(shí)曾作為主要的人防工程發(fā)揮了重要作用，我國(guó)現(xiàn)在仍然保留著眾多的地下避難所與軍事要塞。把軍民融合帶入設(shè)計(jì)理念中，融合人防工程、軍事基地與地下街(見(jiàn)圖1)，將地下空間建設(shè)成堅(jiān)不可摧的護(hù)民之盾，有利于推動(dòng)城市社會(huì)總體安全觀，引導(dǎo)人防建設(shè)工作有序推進(jìn)。這是我國(guó)長(zhǎng)期探索經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)律的重要成果，是應(yīng)對(duì)復(fù)雜安全威脅、贏得國(guó)家戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)的重大舉措，逐步構(gòu)建軍民一體化的國(guó)家戰(zhàn)略體系和能力。

圖1 平戰(zhàn)結(jié)合+融入城市生活

2 “城市方舟”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及基建設(shè)施

2.1 分層劃區(qū)的結(jié)構(gòu)形式

“城市方舟”是我們對(duì)于未來(lái)城市地下空間的一次大膽暢想，其效果圖和結(jié)構(gòu)圖如圖2所示?；谥髁鞯摹暗叵陆?地鐵站”商業(yè)模式，考慮到軍事戰(zhàn)備與應(yīng)急避難，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行橫、縱向延伸，利用交互通道相互連接，整體建筑分區(qū)劃層，將功能體現(xiàn)在地層深度中，并集工、商、農(nóng)、學(xué)、兵五位一體的概念設(shè)計(jì)。

(a)效果圖

“城市方舟”整體結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2(b))由3個(gè)子空間組成，分別為左上方的作戰(zhàn)區(qū)、右上方的綜合區(qū)及最下方的中央?yún)^(qū)。作戰(zhàn)區(qū)與中央?yún)^(qū)之間由橫、縱電梯組成的L形通道連接，在兩者交接處設(shè)1處中轉(zhuǎn)室，用來(lái)控制橫縱電梯并為過(guò)往行人提供休息。綜合區(qū)與中央?yún)^(qū)之間使用縱向電梯連接，在與L形通道的交接點(diǎn)也設(shè)置1處中轉(zhuǎn)室。在綜合區(qū)內(nèi)，有1條地鐵線路貫穿而過(guò)，該線路與整個(gè)城市軌道網(wǎng)絡(luò)相互連接。

作戰(zhàn)區(qū)位于近地層，整體結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體，分左右兩側(cè)，屬于常見(jiàn)的地下軍事基地，剖透圖和立面圖如圖3所示。其左側(cè)有停機(jī)坪與檢修區(qū)，同時(shí)承擔(dān)軍備人員的飲食起居與相關(guān)軍事操練，右側(cè)為地下導(dǎo)彈發(fā)射基地。

(a)剖透圖

綜合區(qū)由上部矩形塊和下部圓柱體組成，類似于商城分層劃分，效果圖如圖4所示。為便于在城市中開(kāi)挖，上部結(jié)構(gòu)平面形狀設(shè)計(jì)成矩形，地面建有生活廣場(chǎng)(見(jiàn)圖5)，距離地表較遠(yuǎn)層則采用圓形平面。其中，圓形直徑長(zhǎng)度等于矩形對(duì)角線長(zhǎng)度，一是為了便于開(kāi)挖和修建，二是盡可能地增大地下使用空間。上部矩形建筑的功能主要是滿足在非應(yīng)急情況下的日常需求，如商業(yè)街、停車場(chǎng)、地鐵站、思想教育等。較深地層的避難所在應(yīng)急狀況下對(duì)外開(kāi)放，在必要時(shí)，上部結(jié)構(gòu)可改建為臨時(shí)避難所。地下農(nóng)場(chǎng)、區(qū)域電站等日常保持低能耗的工作狀態(tài)，負(fù)責(zé)整個(gè)地下空間的資源循環(huán)和能源供給，做到不閑置、不浪費(fèi)地下空間。

(a)效果圖1

圖5 地表生活廣場(chǎng)鳥(niǎo)瞰圖

中央?yún)^(qū)(結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖6)由1個(gè)主體結(jié)構(gòu)和8個(gè)球形子結(jié)構(gòu)組成，縱向電梯貫穿整個(gè)主體，連接各層。8個(gè)球形子結(jié)構(gòu)串聯(lián)在一條環(huán)形通道上，且與主體之間有單獨(dú)的通道相互連接，如同衛(wèi)星群圍繞著行星旋轉(zhuǎn)，寓意著即使我們身處地下也要仰望星空。

圖6 中央?yún)^(qū)結(jié)構(gòu)形式

2.2 新舊基建的交融

2.2.1 智慧施工

在施工前，鉆孔放置埋設(shè)物，對(duì)開(kāi)挖區(qū)域巖體中存在的剪裂帶進(jìn)行標(biāo)記，將掌握的巖體實(shí)時(shí)信息反映到電腦屏幕上。開(kāi)挖過(guò)程中，當(dāng)挖掘設(shè)備接近埋設(shè)物時(shí)，發(fā)出聲光警告，防止作業(yè)人員損害到埋設(shè)物。當(dāng)遇到需要爆破的巖層時(shí)，提前布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝定制儀器和觸發(fā)電平。一旦觸發(fā)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)將爆破數(shù)據(jù)傳送至中央信息平臺(tái)，制定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的綜合生命周期圖，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

開(kāi)挖宜采用冷凍暗挖法，在需開(kāi)挖的地層周邊鉆孔埋設(shè)凍結(jié)管，通過(guò)在凍結(jié)管中循環(huán)冷媒，使凍結(jié)管周圍地層降溫、凍結(jié)，形成具有抑制地層變形及隔水作用的凍結(jié)帷幕。在凍結(jié)帷幕內(nèi)利用機(jī)器人進(jìn)行開(kāi)挖和施工，通過(guò)軟件將開(kāi)挖計(jì)劃傳輸至機(jī)器人，也可以直接導(dǎo)入3D模型，隨后開(kāi)挖設(shè)備根據(jù)其工作面的位置，擬定開(kāi)挖計(jì)劃，進(jìn)行精確開(kāi)挖。整體施工流程見(jiàn)圖7。

圖7 施工流程圖

2.2.2 基于5G、AI技術(shù)的安保系統(tǒng)

對(duì)于場(chǎng)外安保，一方面在建筑外部采用AI機(jī)器人/無(wú)人機(jī)對(duì)一些特定區(qū)域內(nèi)的人員進(jìn)行巡邏檢測(cè)，實(shí)時(shí)傳輸影像；另一方面，在出入口采用熱成像儀器對(duì)出入人員和隨行物品進(jìn)行安全檢查，通過(guò)AI智能分析人員的步頻、肢體動(dòng)作、神態(tài)等信息，以提前預(yù)測(cè)人員的行為。若發(fā)現(xiàn)未經(jīng)允許的危險(xiǎn)行為，由報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)至安保部門(mén)，同時(shí)，AI機(jī)器人采取措施阻止其進(jìn)出，然后等待安保人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。

場(chǎng)內(nèi)安保依靠建筑物內(nèi)部的AI機(jī)器人全天巡邏，保障建筑內(nèi)人員活動(dòng)區(qū)的安全，通過(guò)AI智能分析對(duì)具有潛在危險(xiǎn)的人員和攜帶危險(xiǎn)物品的人員發(fā)出警告，及時(shí)趕往有異常情況出現(xiàn)的區(qū)域排查并傳輸實(shí)時(shí)影像至安保部門(mén)。此外，在一些重要區(qū)域如倉(cāng)庫(kù)區(qū)、能源設(shè)施區(qū)、軍事區(qū)域等設(shè)卡，禁止無(wú)權(quán)限人員入內(nèi)，保障重要區(qū)域安全，維持整個(gè)“城市方舟”的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.3 高精度、高靈敏度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)服務(wù)

工作人員佩戴基于5G技術(shù)的健康監(jiān)測(cè)設(shè)備(如手環(huán)、腳環(huán)、戒指等)實(shí)時(shí)檢測(cè)身體的各項(xiàng)指標(biāo)，將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)，形成個(gè)人的每日健康報(bào)告，同時(shí)這些數(shù)據(jù)在經(jīng)個(gè)人許可后可用于相關(guān)的科研工作。

在地下空間中，空氣質(zhì)量、溫度、濕度、氣體組成和流動(dòng)程度等對(duì)人類的舒適感影響較大，通過(guò)新型5G空氣檢測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下空間中空氣的各項(xiàng)指標(biāo)，確保干凈、清新的空氣，尤其在人員密集區(qū)域，應(yīng)防止氧濃度較低或攝入有毒氣體中毒等事件的發(fā)生。

3 “城市方舟”功能概括及應(yīng)用分析

3.1 軍事戰(zhàn)備

俗話說(shuō)：弱國(guó)無(wú)外交。一個(gè)國(guó)家的強(qiáng)大與否取決于軍事競(jìng)爭(zhēng)力，從冷兵器時(shí)代到近代大國(guó)制約小國(guó)發(fā)展的核威脅，再到未來(lái)尖端高科技熱武器，軍事競(jìng)賽從未停止過(guò)。我國(guó)要在世界上保持話語(yǔ)權(quán)，就需要不停地研發(fā)、創(chuàng)造新型武器，同時(shí)也需要將保密等級(jí)做到最高，因此地下空間無(wú)異于是修建軍事基地的絕佳場(chǎng)所。地下軍事基地分為2大區(qū)域：作戰(zhàn)區(qū)和中央?yún)^(qū)。從功能上看，作戰(zhàn)區(qū)負(fù)責(zé)導(dǎo)彈發(fā)射、軍備人員訓(xùn)練和戰(zhàn)艦檢修等；而中央?yún)^(qū)負(fù)責(zé)對(duì)全局的統(tǒng)籌兼顧，并且還需要研發(fā)與軍事相關(guān)的一切科技。從埋深位置上比較，作戰(zhàn)區(qū)修建在近地層，頂部設(shè)閘門(mén)，在做好地表隱蔽性的同時(shí)也便于軍事力量出動(dòng)；中央?yún)^(qū)修建在遠(yuǎn)地層，與作戰(zhàn)區(qū)之間用秘密通道連接。

3.1.1 常規(guī)作戰(zhàn)

作戰(zhàn)區(qū)(效果圖見(jiàn)圖8)分為2大部分。

圖8 作戰(zhàn)區(qū)效果圖

第1部分是導(dǎo)彈發(fā)射區(qū)，其平面圖如圖9所示。發(fā)射區(qū)有2個(gè)發(fā)射井，采用圓形閘門(mén)，一方面是為了節(jié)約用地，另一方面是為了便于導(dǎo)彈安裝與更換。圍繞2個(gè)發(fā)射井修建一圈鋼化防爆墻，保障安全。緊挨著發(fā)射區(qū)的是中控區(qū)，分別有監(jiān)控臺(tái)、發(fā)射臺(tái)和會(huì)議廳。監(jiān)控臺(tái)對(duì)導(dǎo)彈發(fā)射和地上禁飛區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)控，配備先進(jìn)的反導(dǎo)系統(tǒng)，同時(shí)監(jiān)測(cè)導(dǎo)彈儲(chǔ)備室，防患于未然。導(dǎo)彈儲(chǔ)備室外同樣需要建立一圈防爆隔離墻，右側(cè)停車場(chǎng)主要用來(lái)停靠發(fā)射車，用于運(yùn)輸、補(bǔ)給導(dǎo)彈。訓(xùn)練區(qū)是為了滿足作戰(zhàn)人員定期訓(xùn)練的需求。醫(yī)療室平時(shí)負(fù)責(zé)檢查所有人員的身體健康狀況，緊急情況下可承擔(dān)救急任務(wù)。

圖9 導(dǎo)彈發(fā)射區(qū)平面示意圖

第2部分為備戰(zhàn)區(qū)(平面圖見(jiàn)圖10)，分為停機(jī)區(qū)、檢修區(qū)、綜合區(qū)與補(bǔ)給區(qū)。停機(jī)區(qū)共有3處停機(jī)坪(平面圖見(jiàn)圖11)、4個(gè)副承臺(tái)(立面圖見(jiàn)圖12)和1個(gè)中央承臺(tái)。副承臺(tái)根據(jù)戰(zhàn)艦體積大小沿著滑槽自由滑動(dòng)，確保戰(zhàn)艦穩(wěn)定?？浚瑑?nèi)部設(shè)有垂直電梯，方便檢修人員和作戰(zhàn)人員出入戰(zhàn)艦。承臺(tái)上都附有可伸縮托盤(pán)，用于抵消部分質(zhì)量，減小地面承壓。若戰(zhàn)艦燃料箱位于底盤(pán)，則在中央承臺(tái)下方設(shè)燃料補(bǔ)給站，便于燃料補(bǔ)充。另外，中央承臺(tái)四周有4根大型機(jī)械手臂，主要負(fù)責(zé)戰(zhàn)艦檢查、維修及保養(yǎng)，取代傳統(tǒng)人力勞動(dòng)，確保精準(zhǔn)性以及提升速度。

圖10 備戰(zhàn)區(qū)平面示意圖

圖11 停機(jī)坪平面圖

圖12 副承臺(tái)立面圖

停機(jī)區(qū)右側(cè)有1處大型維修區(qū)，負(fù)責(zé)戰(zhàn)艦組裝、保養(yǎng)和對(duì)破損嚴(yán)重戰(zhàn)艦的維修，兩端可放置零件，也可對(duì)廢料加工處理，進(jìn)行二次使用。最右側(cè)的補(bǔ)給區(qū)由上向下依次是燃料庫(kù)、廢棄燃料處理室、資料庫(kù)、武器庫(kù)和冷兵器庫(kù)。武器庫(kù)與燃料庫(kù)需要盡可能隔開(kāi)，以確保發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)兩者不會(huì)相互波及。將冷兵器庫(kù)設(shè)在最下方，是因?yàn)樽髠?cè)為一大型訓(xùn)練區(qū)，便于取放武器進(jìn)行操練。訓(xùn)練區(qū)左側(cè)是該區(qū)人員日常起居與用餐的區(qū)域。

3.1.2 技術(shù)研發(fā)

主體結(jié)構(gòu)由上至下分別為指揮中心、生活中心、武器研發(fā)中心、智能通道及綠屋，如圖13所示。指揮中心作為地下軍事基地的“大腦”，承擔(dān)著擬定決策、行動(dòng)指揮、軍事監(jiān)控、戰(zhàn)略部署等多項(xiàng)重要任務(wù)；生活中心負(fù)責(zé)生活在中央?yún)^(qū)所有人員的日常起居與飲食供應(yīng)，且配套有微型監(jiān)獄，關(guān)押特殊人員；最下方的綠屋為重要領(lǐng)導(dǎo)人避難所，與上方武器研發(fā)中心用智能通道連接。

圖13 中央?yún)^(qū)立面圖

中央?yún)^(qū)主體結(jié)構(gòu)與外圍小型結(jié)構(gòu)共分為5處不同的研發(fā)部門(mén)，研發(fā)方向有11大類，分別為：武器研發(fā)中心(反導(dǎo)系統(tǒng)、火控系統(tǒng)、航空技術(shù))、醫(yī)療研發(fā)中心(生物技術(shù)、醫(yī)療設(shè)備)、信息部(信息技術(shù)、傳送技術(shù))、能源部(能源技術(shù)、動(dòng)力技術(shù))和生產(chǎn)部(材料技術(shù)、制造技術(shù))，如圖14所示。

圖14 中央?yún)^(qū)規(guī)劃圖

3.2 災(zāi)害防控與緊急避難

“城市方舟”屬于廣場(chǎng)+地下人員掩蔽工程類[4]的復(fù)合避難場(chǎng)所。地下空間在地面覆蓋層的保護(hù)下，對(duì)于暴風(fēng)雪、空地突襲、火災(zāi)等地面災(zāi)害具有極好的防護(hù)能力，而且，地震對(duì)于地表的破壞遠(yuǎn)大于地下，因此，“城市方舟”同樣具備抗震能力。在采取一定防護(hù)措施后，“城市方舟”還可以有效避免放射性物質(zhì)和有毒物質(zhì)的滲入[13]，如新型冠狀病毒感染和切爾諾貝利核輻射。

但一般的地下建筑內(nèi)部災(zāi)害難以防護(hù)，內(nèi)部火災(zāi)、有毒物質(zhì)擴(kuò)散、城市洪水倒灌都會(huì)帶來(lái)巨大損失。“城市方舟”區(qū)別于傳統(tǒng)地下避難建筑，由于采用劃區(qū)的結(jié)構(gòu)形式，在建筑節(jié)點(diǎn)處設(shè)有閘門(mén)，當(dāng)內(nèi)部發(fā)生災(zāi)害時(shí)，及時(shí)關(guān)閉閘門(mén)，達(dá)到區(qū)域減災(zāi)滅災(zāi)的效果。例如：將綜合區(qū)的停車場(chǎng)改建成臨時(shí)蓄洪池，停車場(chǎng)出入通道作為引水道，最后通過(guò)地下管廊排出，防止地面附近區(qū)域發(fā)生洪澇；中央?yún)^(qū)的環(huán)道同樣如此，用閘門(mén)(見(jiàn)圖15)將整個(gè)環(huán)道分成24小段，當(dāng)某一段發(fā)生災(zāi)害時(shí)，及時(shí)關(guān)閉兩側(cè)閘門(mén)，避免產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。

圖15 閘門(mén)示意圖

3.3 地下教育基地

地下教育基地建成后，定期組織學(xué)生參觀游覽，開(kāi)展防災(zāi)避難的知識(shí)宣傳和技能培訓(xùn)，讓學(xué)生增長(zhǎng)知識(shí)、開(kāi)闊視野，宣揚(yáng)國(guó)防理念、了解防災(zāi)常識(shí)、提高防護(hù)能力，注重培育公共服務(wù)意識(shí)，在面對(duì)重大災(zāi)害時(shí)具有奉獻(xiàn)精神，對(duì)抗災(zāi)救災(zāi)工作具有重要意義。

針對(duì)地下空間相關(guān)的專業(yè)課程應(yīng)側(cè)重實(shí)踐培養(yǎng)，將“城市方舟”作為實(shí)踐場(chǎng)所，開(kāi)展城市地下空間實(shí)踐學(xué)習(xí)，結(jié)合城市地下空間與軍民融合、防災(zāi)避難建立學(xué)習(xí)體系，從而更好地促進(jìn)人才培養(yǎng)與教育。

3.4 地下旅游景點(diǎn)

在文旅融合的今天，地下空間作為防災(zāi)避難的實(shí)體，同時(shí)也是彌足珍貴的文化場(chǎng)所和旅游資源?！俺鞘蟹街邸币陨衩氐牡叵萝娛鹿こ虨樘厣?，以防災(zāi)避難為主題增加游客興致，通過(guò)融合歷史與現(xiàn)代科技，注重游客的參與感，讓游客在互動(dòng)的過(guò)程中增強(qiáng)防災(zāi)避難意識(shí)，提升應(yīng)急救護(hù)能力。地下走廊效果圖如圖16所示。

圖16 地下走廊效果圖

4 結(jié)論與體會(huì)

我國(guó)城市地下空間發(fā)展不過(guò)數(shù)十余載，實(shí)現(xiàn)了在結(jié)構(gòu)(地道至地下城)、模式(單一至多元)和功能(人防工程至工商結(jié)合的地下街)上的多級(jí)跳，考慮到目前主流規(guī)劃方式陷入瓶頸，本著居安思危的想法，“城市方舟”應(yīng)運(yùn)而生。

1)“城市方舟”整體由綜合區(qū)、作戰(zhàn)區(qū)和中央?yún)^(qū)3個(gè)部分組成，并基于現(xiàn)有的地下建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新。子體結(jié)構(gòu)之間采用橫、縱通道相互連接，平時(shí)關(guān)閉通道，分區(qū)而治，協(xié)同發(fā)展；戰(zhàn)時(shí)打開(kāi)通道，整體化一，抵御危險(xiǎn)。

2)“城市方舟”內(nèi)建有數(shù)種基建設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了工、商、農(nóng)、學(xué)、兵五位一體的多元化發(fā)展模式。依靠商場(chǎng)和地鐵帶來(lái)的巨大人流，通過(guò)教育基地普及相關(guān)知識(shí)，利用藻類農(nóng)場(chǎng)與污水處理廠完成氣、水循環(huán)，利用地下工廠開(kāi)挖地?zé)豳Y源提供能量。同時(shí)，建有沉浸式擬態(tài)空間與地下公墓，最大程度上消除人們的負(fù)面情緒并提供心理建設(shè)。

3)“城市方舟”融合人防工程、軍事基地與地下街，以避難為落腳點(diǎn)，提出了“和平時(shí)期可用，災(zāi)難時(shí)期好用”的構(gòu)想。當(dāng)?shù)孛姘l(fā)生大面積病毒傳播時(shí)，人們可以進(jìn)入“城市方舟”內(nèi)避難，切斷與外界的物理接觸，利用遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)對(duì)患者進(jìn)行救治；當(dāng)敵對(duì)勢(shì)力引起戰(zhàn)亂時(shí)，地下軍事基地將合理地部署戰(zhàn)略方針，制定作戰(zhàn)計(jì)劃，利用空地戰(zhàn)術(shù)等來(lái)保障居民安全。

4)“城市方舟”描繪了人類未來(lái)地下空間的發(fā)展藍(lán)圖，有助于推動(dòng)城市深層化、科學(xué)化、綜合化、生態(tài)化、智能化、人性化發(fā)展，展現(xiàn)了人類對(duì)美好生活的向往，以及應(yīng)對(duì)災(zāi)難與戰(zhàn)爭(zhēng)的智慧。對(duì)于推動(dòng)融入軍事戰(zhàn)備的城市地下空間建設(shè)，“地市方舟”是一種新的城市化發(fā)展模式，而非決策者的杞人憂天。限制未來(lái)地下空間發(fā)展的，唯有設(shè)計(jì)者的想象。