《第四国土》作者易荣：地下空间对未来发展很重要

  在下大雪的日子里，地下人行通道的优势就显出来了——温暖干燥、遮风挡雪。前不久，中国冶金地质总局矿产资源研究院院长易荣的新书《第四国土——地下空间与未来城市》在中央党校出版集团出版，这本书提出，利用地下空间的特性，可以创造出一个抵御外部恶劣气候的地下宜居空间，这就是未来的“第五季”城市。

  提到国土，我们第一步想到的是领陆、领水与领空，但还有一类深藏于地下的空间，我们大家可以称之为“第四国土”。

  狭义的地下空间，包括土层和岩层中天然形成的地下空间，如地质作用形成的溶岩洞、风蚀洞、海蚀洞等；还包括人工开发的地下设施，如城市地下市政管网、城市综合防灾建筑、地下交通设施、地下车库、军事工程、地下商业综合体、高层建筑地下空间，以及新型地下空间设施，如地下工厂、地下污水处理厂、地下变电站、深地实验室等。

  广义的地下空间，还包括密实的岩土体、地下资源（水资源、矿产资源、地热能资源）、地下历史背景和文化遗迹等。

  地下空间作为城市建设的国土资源，由于其具有地上空间无法替代的特点，而且资源开发潜力巨大，被视为人类迄今为止所拥有的、尚未被充分开发的自然资源之一。

  1981年5月，联合国自然资源委员会正式把地下空间确定为重要的自然资源。1991年，在东京召开的城市地下空间国际学术会议上通过的《东京宣言》提出：“21世纪是开发利用地下空间的世纪。”

  《第四国土——地下空间与未来城市》 易荣 著 中央党校出版集团 国家行政学院出版社

  在《第四国土》出版研讨会上，中国工程院院士陈学东表示，该书在国内首次提出了“第四国土”的概念，作者创造性提出“总体设计引领、地质调查先行”的开发理念，奠定了地下空间开发的科学性与系统性的底层逻辑。国务院国资委研究中心负责这个的人说，作为央企新型智库建设又一重要成果，《第四国土》一书深入剖析了地下空间的战略价值和发展的潜在能力，全面阐释了地下空间在新时代国家高水平质量的发展中的重要角色，为中央企业在地下空间领域持续创新发展提供了理论基础和实践指南。

  此书从“流浪地球”开笔：在未来的某一天，人们为了躲避太阳氦闪带来的毁灭性灾害，决定让地球逃离太阳系；地球停止自转后，地表变成了“地狱”，为了躲避70多摄氏度的高温和零下100多摄氏度的严寒，人们在地表以下500米的深处，建造了一座座恢宏庞大的地下城。

  然后笔锋一转：科幻作品中建造地下城是因为到了“世界末日”，如今我们的地球还没到那个时刻，为何需要往地下发展？在地面上享受阳光不好吗？现实是，伴随着人类社会的蒸汽技术革命和电力技术革命，工业化使生产力水平得到前所未有的提高，在人口迅速增长、城镇化加速的同时，也带来了土地紧缺、城市交通拥堵、环境污染导致的气候恶化、自然和人为灾害频发、不可再次生产的能源日渐紧缺等挑战。面对如此严峻的形势，我们该做些什么？作为“第四国土”的地下空间，显然是解决这些巨大挑战的优选项。

  书中，作者大量穿插历史、文学与科幻元素。他引用刘慈欣《三体2：黑暗森林》中的描写，勾勒未来城市的一种可能性：复兴时期的人类因地表环境恶劣，不得不建立了大量地下城。地下城的整体面貌仿佛一片巨型森林，其间有多根细长的“树干”直通地下城的顶部，“树干”上又伸出大量的“树枝”和“叶子”。“树干”是地下城结构上的支撑柱，每根“树干”都有自己的编号。地下城的建筑物就像是“叶子”一般悬挂在“树枝”上。“叶子”的分布有疏有密，看起来错落有致。此外，在“树干”里还装有高速电梯，居民能乘坐电梯穿越地层到达地面。高高的穹顶上，遍布着全息投影，映射着蓝天白云。人们虽然身处地下，但与地上感觉无异。

  再比如，科幻小说家阿西莫夫早在20世纪50年代写下的《钢穴》，就提出了地下生活的构想：一部分人类向太空进发，开辟地外的星球，成为“太空族”；而居住在地球的人类，则进入地下，实现低碳生活，留下地面的广阔土地，用于农业生产。

  作者认为，人类从未停止过对上天、入地、下海的想象，在众多科幻小说中描摹出的一个个奇妙世界，正在一点点变成现实。

  讲到巴黎下水道系统的变迁，作者这样写道：自从雨果在《悲惨世界》中介绍冉·阿让背负自己的未来女婿，穿过了一段危险、阴暗、肮脏、漫长，被称为“魔鬼的肚子”的下水道之后，巴黎的下水道系统就被无数次地改进。从19世纪开始，巴黎把下水道的一部分开辟成博物馆，每年接待的参观者都超过10万人，向世人介绍他们的成就。巴黎的下水道结构较为复杂、功能齐全，改善了从中世纪以来困扰巴黎市民的水质与污水处理问题。下水道四壁整洁、管道通畅、空间宽敞，将参观、雨水与污水处理合二为一。

  无疑，人类对于“第四国土”的认识和开发，有一个逐步深化的过程。作者探求古今中外，落脚在一个结论上：城市地下空间的开发利用，用存量换增量、用地下换地上，能够完善城市空间结构，促进城市主体集约发展，解决城市建设土地供需矛盾，有效化解“大城市病”，提升城市灾害防御能力；同时，城市基础设施的“地下化”，既可节能减排，又能腾让地表空间，提高城市碳汇。

  读+：您把地下空间提高到了“第四国土”的高度，认为这有助于提升综合国力，能否展开讲讲？

  易荣：经过实践论证，科学合理地利用地下空间资源，不仅可缓解城市发展中存在的各种矛盾，而且还是实现城市现代化及建设未来城市的必由之路。从国土资源客观属性特征，以及缓解城市发展中的各种矛盾的宏观高度来认识、评价城市地下空间的战略地位，甚至于在提升国家综合国力方面的助力，把它作为领陆、领水和领空之补充的“第四国土”，当之无愧。

  地下空间作为城市发展的新型国土空间资源，是实现“宜居、绿色、韧性、智慧、人文”城市更新发展五大目标的重要载体。同时，发展地下空间，也有助于我国综合国力的提升。

  综合国力是衡量一个国家基本国情和基本资源最重要的指标，也是衡量一个国家的经济、政治、军事、文化、科技、教育、人力资源等实力的综合性指标。

  美国学者克莱因提出了一个综合国力评估公式——克莱因方程：PP=（C+E+M）×（S+W）。PP代表综合国力，C代表人口和领土，E代表经济实力，M代表军事实力，S代表战略意图，W代表国家意志。

  充分开发地下空间，相当于在无形中“增加”了我们的领土面积，即公式中C的数值增加，那么PP必然会随之变大，也就等于综合国力的增强。

  易荣：所谓“第五季”城市，是利用地下空间的特性，创造出一个能够抵御外部恶劣气候的地下宜居空间，充满生机、汲取四季之精华，无论是设施功能、气候还是生态环境，都宜居、舒适，就像游离于四季之外的另一个季节。

  加拿大的蒙特利尔位于严寒地带，处于约北纬45°，地理位置相当于我国哈尔滨以北。冬季最低温度为-34℃，严酷的气候环境促成了当地人们对地下空间持续地、大规模地开发。经过几十年的发展，蒙特利尔地下城已成为目前世界上最大规模的城市地下空间利用项目，地下城的范围达到36平方千米，相当于市区总面积的1/10。30千米长的地下步行道和10座地铁车站，连接了地面上62座大厦，容纳了整个中心地区商业的35%，每天有50万人进出地下空间。地下城还包括34家影院、2所大学、1个长途汽车站和2个火车站，整个地下街区涵盖了学习、娱乐、出行等人们日常所需的各个方面。

  如今，蒙特利尔地下城已成为人类抵御外部气候环境、开发地下空间打造“第五季”城市的典范。

  我国东北地区的地理位置、天气特征情况与蒙特利尔相似，纬度较高，到了冬季，平均气温为-20℃左右，寒冷且漫长，对冬季出行和通勤造成非常大的阻碍，为了抵御严寒，人们大多情况下只能在家中“窝冬”。如果利用地下空间，将工厂、写字楼、商业中心、学校、居住小区等连通，打造出温暖如春，集交通、市政、商业、文化、娱乐、健身于一体的“第五季”城市，将是解决当地居民冬季出行和通勤的有效方法。

  读+：长期生活、工作在地下城，对人类的身心健康会有哪些影响？您对此考虑过吗？

  易荣：地下人居空间必然要更加人性化。由于挖掘技术、支护技术的突破，地下空间垂直跨度超过50米，视野更加开阔。与此同时，人造太阳、远程天窗技术保留光合作用需要的波长，满足地下植物生长需要，同时通过光线调节，还可实现温控、微气候调节和昼夜控制；空气智能重生技术将在地下空间得到普遍应用，地下空气的各组分含量达到动态平衡。人们身处地下空间将不再有阴暗、封闭、恐惧的生理和心理健康问题。此外，医院、疗养院、音乐厅、图书馆、游泳馆也将大量建设于深层地下空间。

  未来我国城市地下空间开发利用将更多考虑地下空间的环境特点、地下空间环境对人类生理层面和心理层面的影响，采用适合地下建筑的生态技术策略，包括为创造良好空气环境的通风换气技术、为创造良好光环境的自然光引入技术、为创造良好声环境的降噪技术、为创造良好视觉环境的绿化技术，致力于创造高质量的室内环境，让使用者舒适地在其内部从事各种活动。

  日本东京大深度地下空间的自然光线通过光导纤维将太阳光集聚并全反射导入地下，进行远距离传输，跟着时间的变化其照度相应变化，同时与人工照明进行充分协调，达到节能绿色照明的目的。将阳光导入地下后，最大的好处在于节能、有利于人体健康、促进地下植物正常生长和保证工作正常开展。

  读+：您在书中，反复强调开发地下空间需要“总体设计引领、地质调查先行”，这是为什么？

  易荣：地下空间由水、土、气、岩等地质要素构成。其较强的不可逆性和不透明性、功能的多样性、地质环境的多样性、开发技术的复杂性，决定了在大规模开发利用过程中，不仅要考虑未来城市发展需求、经济技术条件可行等因素，更需要仔细考虑地下空间资源禀赋、地质环境、地下空间安全运营等因素。

  与地表土地资源一样，地下空间资源不可再生的稀缺性，决定了在开发利用时，必须做到科学性和系统性，同时也加强全局性谋划，整体性推进，以“总体设计引领，地质调查先行”主导地下空间开发建设全过程。

  目前，一般地级市地下空间开发深度集中在浅层（地下15米以内），广州、深圳、南京、杭州等大城市开发深度拓展到次浅层（地下15—30米），只有北京、上海等超大城市开始向深层（地下50米以下）拓展。

  大部分城市中心城区浅层地下空间集聚了地下交通、市政管线、通信电缆混在同一深度，缺少对不同地下构筑物分层化规划思维，严重影响了后续对深层地下空间的利用，如地铁建设过程往往未兼顾市政管线、通信电缆等功能，由此引发的工程事故时有发生，给施工造成了较大影响，城市地下空间开发利用成为缺乏长远规划的自由、短期行为。

  同时这种集中开发浅层地下空间模式，也造成深层地下空间资源没办法得到合理利用，造成资源闲置浪费问题。由于地下空间分层分布的特点，一旦一个区域地下空间的浅层被先利用了，这个区域的深层空间就很难再进行相对有效开发了。相比之下，一些发达国家部分城市地下空间规划深度已超过地下100米。

  此外，无序开发与冒进式开发并存。一些城市地下管线铺设和维护开展无序，导致“马路拉链”问题频发，有的道路一年之内就被多次“开膛破肚”，不仅严重影响了城市形象和市民生产生活，更是造成地下空间资源浪费，诱发各类安全和环境问题。

  城市地下空间规划一旦滞后，不仅会对城市发展产生特别大的影响，还会错失地铁、地下道路、综合管廊等设施一体化建设的良机，给未来城市更新带来更大的经济负担，并且所产生的空间效益也会大打折扣。以东北某省会城市为例，私人开发商大规模开发城市地下街，严重破坏了城市浅层地下空间资源，导致地铁选线因此改线。

  一些城市围绕地下市政、地下交通、人防等方面做了专项开发建设，但彼此之间不衔接，缺乏整体谋划；地上、地下规划脱节，地下空间建设很少考虑与地面建（构）筑物衔接贯通。最明显的例子是我国大多数城市规划的地铁车站出口，除了东西南北四个方向到达地面，与周边大型建筑物连通的情况少之又少。

  从这个意义上说，城市地下空间的科学规划和合理规划利用，已成为推动城市高水平发展的必经之路，为实现城市可持续发展与现代化提供了更多可能。

  远古时期，原始人类为躲避自然灾害、防止野兽的袭击和有效地保存食物，对天然洞穴和地穴进行了利用，这是人类对地下空间利用最早的历史。根据目前的考古发现，中国、法国、日本、北非、中东都有古人类利用洞穴作为居所的遗迹，有些地区至今仍使用地下住宅。

  新石器时代出现了以农业为主的生产方式，人们开始掘土穴居住。由此逐渐产生了固定的居民点。在突尼斯南部地区的玛特玛塔地下村落，以及在中国西北部黄土高原的窑洞民居等，都是古代利用地下空间作为居所的典型代表。

  新疆交河故城是世界上最大最古老、保存得最完好的生土建筑城市，是公元前2世纪—5世纪由车师人开创和建造的，是座为适应当地地质特点而挖掘出来的地下城市。大部分建筑物绝大多数都是用“减地留墙”的方法，在天然的生土层上向下掏挖而成，狭长幽深的街巷好似蜿蜒曲折的战壕，整座城市仿佛一个气势磅礴的雕塑。这是地下城市的初级形态。

  20世纪60年代末，在洛阳东北郊发掘出的“含嘉仓”，始建于605年，是隋朝在洛阳修建的大型国家粮仓，经考古发掘，遗址面积达40多万平方米，有数百个粮窖，仓窖口径最大的达18米，最深的达12米，储备的物资和粮食可以供应全国五六十年。

  国外古代也有利用地下空间作仓储的例子。542年在伊斯坦布尔修建的耶莱巴坦地下水宫，由336根高9米的石柱支撑，储水量可达10万吨之多。

  位于河北省永清县的永清古战道，是北宋初年用于抗拒辽国南侵的军事防御工程，距今已有1000多年，洞体结构较为复杂，布局严密。既有翻眼、掩体、闸门等军用设施，又有气孔、置灯台、土炕等生活设施。这座纵横交错300平方千米的古战道，被历史和军事学家称为“沉睡千年的地下军事奇观”。

  在国外，古代土耳其卡帕多西亚有30多座利用凝灰岩的特殊结构开凿的地下城，其中的德林库尤地下城深度达55米，分为8层。各层之间的通道口都安放着一个直径1米多的圆石盘，这是地下城特有的安全保护装置，如有人来袭，只要扳动暗设的机关，石盘就会自动将洞口封住，将敌人挡在门外。

  欧洲第一次工业革命后，出现了地铁、地下街；同时，地下市政设施也从地下管网发展到较大型的地下综合管廊（共同沟）系统，地下管道邮政系统、地下大型能源供应系统、地下大型供水系统、地下大型排水及污水处理系统、地下水电站等设施相继出现。

  1853年，伦敦建立了世界上第一条靠气力输送的城市地下管道邮政系统；1861年，伦敦兴建综合管廊，在管道空间内布置了给排水、燃气管以及通信、电缆等各种管线年，伦敦建成世界上第一条地铁。

  我国第一条管廊始建于1958年，在北京广场下。中国首个极深地下实验室——锦屏地下实验室于2010年投入到正常的使用中，是利用为水电站修建的锦屏山隧道建成的，垂直岩石覆盖深度2400米，是世界岩石覆盖最深的实验室。2019年，上海嘉定建成了亚洲最大的云锦地下仓储中心，仓储面积为25万平方米，采用自动化仓储装备，单日解决能力达50万件。