实现“双碳”目标除了能源消费结构变革，能源技术革新，产业结构调整，碳捕集、碳封存等路径外，更需要自然资源与国土空间治理深度参与
在“无碳未来”的美好愿景下，地下空间开发利用需要进一步转变发展理念，遵循“生态优先、节约优先、高质量发展”的国土空间规划原则，聚焦“增加碳汇、降低能耗、减少排放”为目标的开发利用策略
文 | 易荣
2020年9月22日，我国在第75届联合国大会一般性辩论上宣布中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。
“双碳”目标的实现，需要国家层面精心组织谋划，更需要社会层面各行各业的深度参与。实现“双碳”目标除了能源消费结构变革，能源技术革新，产业结构调整，碳捕集、碳封存等路径外，还需要自然资源与国土空间治理深度参与。
地下空间作为城市建设的新型国土资源与城市发展的战略性空间资源，具有巨大的资源开发潜力以及独特的优势特性，是建设生态低碳型、资源节约型、环境友好型城市的重要场所。
地下空间资源具有双重属性优势
地下空间是城市发展的新型自然资源，也是国家重要的战略资源，不仅是各类地下空间设施建设的基础，承载着城市的交通、市政、商业等多种功能，同时也是地下岩土资源、地下可再生能源的重要载体。地下空间具有双重属性，城市地下空间资源包括空间资源和地热资源。
地下空间的双重属性决定了其各种开发方式、利用功能和空间形式，与地面空间形成互补、替换和整体关系，解决多种城市矛盾且满足城市的不同需求。
一方面，由于地下空间资源开发潜力巨大，根据中国地质调查局编制的《城市地质调查总体方案（2017—2025年）》，中国337个地级及以上城市可供开发的地下空间资源量约90亿平方米，仅单层应用就可置换地表土地（建设用地）面积约58亿平方米，这对缓解城镇化发展导致的土地资源紧缺，以及坚守耕地红线功效突出。
另一方面，地下空间被岩石、土壤和地下水介质包围，并蕴含大量的可再生能源，在温度、湿度的稳定方面，空间和环境的封闭、隐蔽和防护安全方面，节省能源消耗方面，以及通过地热资源的开发利用，推动能源消费转型升级方面，都具有地表空间无法替代的优势。
实现碳达峰、碳中和有两种途径：一种途径是减少碳排放，如使用可再生清洁能源替代化石能源，以及提高能效等；另一种途径是利用自然或人为力量直接去除大气中的温室气体，如增加国土绿化面积（自然方式）、利用碳捕集和碳封存技术固定碳。
充分利用地下空间资源的双重属性优势，将适宜于地下空间环境的城市交通、商业、污水处理、垃圾转运处理、变电站等功能设施地下化，不仅可以置换大量的土地用于城市生态绿地建设，提升城市生态碳汇能力，还可以利用地下空间恒温性节省温度调节能耗，利用地热等清洁能源部分替代化石能源，利用地下空间地质多样性实现碳储存等。这对建设绿色生态城市，助力实现“双碳”战略目标功效显著。
北京市通州区碧水污水处理厂的处理设施全部置入地下，有效提升改善了污水处理厂周边的环境。图为北京市通州区碧水污水处理厂的工作人员在厂区内巡查（资料照片） 罗晓光摄/本刊
对于城市减排具有重要价值
随着经济社会的发展，城镇化进程加快，城市已成为资源、能源消耗，碳排放（碳耗）的聚集区域，同时也是温室气体主要的排放源。
据联合国人居署统计，全球60%以上的温室气体排放来自城市地区。在我国，70%以上碳排放来自城市，其中近三分之一来自大型建筑耗能。开发利用好地下空间，对于城市减排、实现“双碳”目标具有重要价值。
——增加城市生态绿地，实现碳汇增容。
对于城市而言，绿地生态系统作为城市内唯一的自然碳汇，在维持和改善城市生态环境中发挥着核心作用，是吸收并储存城市排放二氧化碳的主要贡献者。但在城市高密度建设与存量发展背景下，用于园林绿化、公园等开阔空间的绿地日益减少。而地下空间的开发利用在解决雾霾与空气污染、绿地不足与生态环境问题方面大有可为。特别是交通等基础设施、文娱综合体等公共场所的下移可以置换出大量的绿地面积，可用于建造城市园林。
——降低能耗、储碳固碳，缓解城市污染。
相比于地上建筑，地下空间环境单一，较为封闭，温湿度恒定，可作为交通隧道、工业设施来直接收集尾气、降低噪音，也可作为储藏空间，实现节约能源、降低碳排放量，有效地缓解城市环境污染等问题。尤其是在冬夏温差较大、气候较为恶劣的城市，地下空间可节省大量的温度调节能耗。
据计算，交通出行所排放的二氧化碳占城市二氧化碳排放总量的20%～35%。发展地下绿色交通，对于进一步减少在交通方面所产生的二氧化碳排放有明显效果。
此外，地下空间可基本保持温湿度常年恒定，地下建筑物能量消耗远小于地面建筑。以天津市为例，截至2020年，天津市地下空间建筑面积约1500万平方米，据测算，地下空间的温度调节作用节省出的能耗约折合标准煤136万吨，可减少二氧化碳排放340万吨。同时，地下空间具有封闭性，对储存水果蔬菜、粮食及石油、危险品、油气等战略物资极为有利，且地下冷库比地面的运行费用低25%～50%。
此外，开发建设地下空间也是未来储碳固碳的关键手段。充分利用地下空间围岩地质多样性，将二氧化碳捕集、运输并注入至地下地质结构或通过矿化作用封存于岩石之中，使排出的碳重回地圈储存，是今后固碳储碳的一大技术方向。
有关调查显示，全国陆域及浅海沉积盆地的深部咸水层、枯竭油气层和不可采煤层等地层二氧化碳地质储存潜力为7.5万亿吨，具有广阔的分布面积和巨大的储存容量。
未来，地下空间行业规模、技术手段等日益发展完善，必将进一步显现其在调整能源利用结构和布局中的重要地位。
——通过地下空间开发，发展地下清洁能源。
地热能源作为地下空间资源的重要组成部分，具有储量大、分布广、可持续利用与清洁环保等特点，也是唯一不受天气、季节变化影响的可再生能源。
我国地热能资源禀赋良好，包含浅层地热能，水热型地热和干热岩，资源潜力约占全球总量的8%。大力开发利用地热能源对调整中国能源结构、加快转型升级、助力“双碳”目标的实现具有重要现实意义。
据统计，全国336个地级以上城市80%的土地面积适宜利用浅层地热能。如北京大兴机场地源热泵系统每年能提取浅层地热能56.36万吉焦（GJ），实现大兴机场公共区域近250万平方米办公场地的供热和制冷，节省天然气1735.89立方米，满足8%的能源总量需求，可减少碳排放1.58万吨以上，是真正意义上的绿色节能空调系统。
目前，水热型地热资源是世界上开采利用的主要地热能，在取暖、医疗康养、农业种植和工业发电等诸多领域被广泛应用。在现有技术条件下，高效利用地下热水资源，每年可节约标准煤7.5亿吨，减少二氧化碳排放18亿吨。河北雄安新区雄县利用地下热水供暖满足了县城90%以上的供热需求，年替代标准煤9万吨，减排二氧化碳22.5万吨。
优化地下空间开发策略
在“双碳”目标愿景下，地下空间开发利用需要进一步转变发展理念，遵循“生态优先、节约优先、高质量发展”的国土空间规划原则，聚焦“增加碳汇、降低能耗、减少排放”为目标的开发利用策略。
一是生态优先，开发与保护并重。地下空间作为城市建设新型国土资源和战略资源，是造福子孙后代的“第四国土”，不能无序开发和浪费。应始终秉持“总体规划引领，地质调查先行”的规划理念，通过对城市地质环境进行全面系统调查，在此基础上开展生态安全、资源承载能力、工程建设适宜性等评价工作，从生态地质环境的角度提出有针对性的地下空间规划建议。如自然保护区、地下水源地、大型湿地、地下文物埋藏区等城市生态敏感区域，要加强保护，审慎开发建设或禁止开发建设。对地下空间功能设置，要统筹兼顾，合理规划和利用不同深度的地下空间，如对热稳定性优良、降耗节能效果明显的层位，规划过程中考虑弹性预留，为战略物资、能源等地下储存留下宝贵的空间资源。
二是功能协调与提升碳汇结合。城市地下空间资源开发利用应纳入法定的城市国土空间总体规划，实现城市地上地下空间的综合规划、统一部署、刚性约束、弹性预留。倡导立体化、层次化、网络化、系统化的地下空间开发模式，统筹地下空间的平面、竖向功能与地面空间的有机融合，在优先安排市政基础设施、地下交通、人防、应急防灾设施的基础上，对占地面积大的垃圾处理和转运站、变电站、污水处理厂、仓储、雨水调蓄等市政功能设施能地下化尽量地下化，把置换出来的土地用于建设城市生态绿地，提升城市碳汇。
三是工程施工与低碳生态技术融合。未来城市地下空间资源开发利用应强化工程施工技术与低碳生态技术融合发展，加强地源热泵、自然采光、绿色物流运输等节能减耗技术在地下空间使用，改善地下空间建设、运行过程中的环境友好性，提升地下空间的品质和节能减排效果。如在绿色地下城市建设中，通过开发利用地层中的高温地热进行发电和供暖，或者通过地源热泵技术提取地层中的低温地热能，夏季制冷，冬季供暖，可以大幅减少地下空间对外部能源的依赖。又如通过对地下空间顶部的处理引入室外自然光线或者采用导光管、光导纤维等装置将自然光导入地下空间，节省大量地下空间照明能源消耗。在城市中心区域，宜大力发展电力驱动地下货物运输系统，该系统不仅可实现污染零排放，还可以将原来用于交通运输部分地表转变为城市绿化带，释放地表空间，改善城市生态环境。
（作者为中国冶金地质总局矿产资源研究院院长）■
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