1991年在日本东京召开的地下空间国际学术会议通过的《东京宣言》指出，“21世纪是地下空间开发利用的世纪”。

一、城市排水系统

  大家都知道大禹治水的故事吧！五千年前的华夏还处于原始社会，大型的城市还没有形成，于是小小的部落担任起了链接散落文明的桥梁。而大禹正是这些部落联盟的首领，作为首领的他却总是被水患困惑着，由于原始社会的社会生产力不高，人们也没有防范水患的相关知识储备，原始人类饱受水患之苦，财产和生命在它面前变得那么的渺小。然而就是在种种条件都落后的情况下，大禹带领着人们经过千幸万苦后平息了水患。

  他使用了一种与众不同的治水方式，与自己父亲鲧（gǔn）的方法截然相反。鲧使用了“封堵”，而儿子禹使用了“疏导”。禹走遍千山万水，发现华夏的地势西高东低，北高南低，于是就把洪水疏导到了大海。至此，上古洪流终于在禹这一代被治理好了。

  虽说这只是个传说故事，但不难发现华夏子孙自古就有治水的经验。后来治水的文献更是汗牛充栋，不仅有李冰父子建造的传奇工程——都江堰，也有东汉水利专家——王景（治理黄河）。因此，现在的每位华夏子孙也要继承这种与大自然力量做对抗的精神，也要行动起来创造出更加优秀的治水设施。中国要有更多像三峡这样的治水设施，而且城市和村镇更需要一套完善的排水设施。

  中国青岛被德国侵占期间建造了一套被德国亲王自豪地断言为“亚洲第一”的排水系统。完全以德国最先进工业技术修造的城市排水系统在青岛应运而生，其理念领先全球：雨水排泄与生活污水排泄分开处理，分流雨水的暗渠、排雨水管道和排污管道更是举世瞩目。其工艺水平也令人咋舌：水泥抹面、陶瓷贴底，横断面80厘米，哪怕水量极小都能保持高速排泄，沿海的暗渠排泄口直径更是达到两米。当时的德国胶澳总督府在备忘录里说，德国修这套系统是怀着大梦想的，要把青岛打造成德国人的疗养胜地，因此一切工艺建造都是清一色的高标准、严要求，效果也的确强大。时光已过去100年，而这套排水系统依然见证着德国工程师精益求精的宝贵品质。即使现在，中国也难以造出一个排水系统与之匹敌。据数据显示，德国全境共有515000公里长的排水管道，可以环绕地球13圈，每年可以处理94亿立方米的污水和雨水，其中46%的排水系统为雨污合流，33%的为污水专用，21%的为雨水专用。当然这和资金还有技术人才有着密不可分的关系，但中国政府相关部门确实应该加紧有关方面的建设。

  排水问题确实不容忽视，据了解，近期中国多个城市的排水系统都在经受着考验,各个大城市也都在积极升级或改造排水系统。把我们的目光转移到领国——日本，日本东京都区部人口数达946万，首都圈的人口数则达3700万，是全球规模最大的都会区。再有，东京属于亚热带季风气候，中心部分的年平均气温为15.6℃。四季分明，降水充沛。夏季受东南季风影响，降水较多。日本首都东京东临太平洋，因此常常受到台风的侵扰且发生特大暴雨而造成城市内涝，像东京这样的大都会遇到内涝必将造成巨大的损失。为解决这个棘手的问题，日本工程师建造了一座“地下宫殿”——东京圈外围排水系统（Tokyo circle drainage system ）。东京圈排水系统主要是指日本琦玉县春日部市国道16号沿线的地下约50米处，为了防止集中暴雨而采用地下盾构进式建造的巨型隧道。它运用日本先进土木技术建造，该系统可以防止台风季节因为暴雨而可能出现的洪灾，守卫日本东京地区，避免受水灾侵袭。

  我个人认为，城市排水系统是否完善影响着城市的发展，而且这种影响将会越来越大。城市，一个相对农村狭小的高密度人口聚居地。因此，每天人们都在消费着大量的水资源和其他生活用品，与此同时，人们也将产生大量的废弃物，如：废水。当然在暴雨天，由于短时间的强降水，地面就会有积水。而这些废水、积水恰恰需要一套完善的排水排污系统。再者，随着国家的发展，城市化的脚步会加快（发展中国家更明显），直接影响到城市化脚步的因素就是城市人口，而人口的增加又带来了上述问题，所以我有了上面的结论。

  考古人员曾在裴李岗文化遗址内发现了距今9000多年的排水系统，这也是距今发现最早的排水系统。考古人员还发现当时的人还知道了如何利用自然地势来帮助排水，真可谓了不起啊！在距今3500~3800年前，中国便拥有了先进城市排水系统，它位于今天的河南偃师二里头。二里头是迄今为止我国最早的王朝都城遗址所在地，在这里考古人员还在早期宫殿建筑之间的通道下发现了长逾百米的木结构排水暗渠。这是一项非常了不起的工程，它甚至影响着古代中国城市排水系统的发展。在后来的朝代中出现了许许多多著名的排水系统或者说排水网，例如：隋唐时代的长安城排水系统、两宋时期赣州（北宋时称虔州）的福寿沟、明清时的主要排水系统集中在皇城和皇家园林。要知道两宋时，古代中国城市的格局正发生着翻天覆地的变化。宋朝的土木工程师们开始使用砖砌的排水沟，大量暗沟和明沟相结合的排水系统也登上了历史舞台！

  古今中外，每个国家和地区都在持续开发着自己的土地资源。然而，随着人口呈指数增长，人口爆炸。这颗星球正承载着前所未有的人口数量，然而土地资源是有限的，单位土地的生产能力更是少得可怜。甚至有科学家计算过，到。。。更糟糕的是随着全球变暖，海平面的升高，土地面积正在悄无声息地缩小着。人类不可能居住在热带雨林区，也不可能住在热带沙漠区，有的人说：“南极地区不是很大嘛！”根据科学研究，南极绝大部分地区根本不适合人类居住，而且南极地区不能生产粮食。因此，寻找一个居住地成为了困惑一代人的大问题。于是，有专家想到了开发地下空间。

二、城市地下轨道系统

  地下轨道系统俗称地铁，世界上首条地下铁路系统是在1863年英国开通的“伦敦大都会铁路”（Metroprlitan Railway），是为了解决当时伦敦的交通堵塞问题而建。当时电力尚未普及所以即使是地下铁路也只能用蒸汽机车。由于机车释放出的废弃对人体有害，所以当时的隧道每隔一段距离便要有和地面打通的通风槽。到了1870年，伦敦开办了第一条客运的钻井式地铁，在伦敦塔附近越过泰晤士河，但这条铁路并不算成功，在数月后便关闭。现存最早的钻井式地下铁路则在1890年开通，亦位于伦敦，连接市中心与南部地区。最初的铁路建造者计划使用类似缆车的推动方法，但最后用了电力机车，使其成为第一条电动地铁。早在伦敦市内开通的地下铁路亦于1906年全数电气化。可以这么说，伦敦是近代地铁之乡。我国第一条地铁线路建于1965年7月01日，1969年10月01日建成通车，使北京成为中国第一个拥有地铁的城市。这也表面，中国在城市地下轨道系统方面仍然落后于大多数西方国家，在其建设方面还有很远的路要走。

  为什么有会那么多国家都渴望自己的城市拥有一套完善的地铁系统呢。首先是人类的需求直接推动了城市地下轨道系统这个伟大设想的出现，其次是人类的科技水平已经达到了要求的高度。地铁与城市中其他交通工具相比，除了能避免城市地面拥挤和充分利用空间外，还有很多优点。一是运量大。地铁的运输能力要比地面的公共汽车大7-10倍，是现有的任何城市交通工具所不能比拟的。二是速度快。地铁列车在地下隧道内风驰电掣地行进，行驶的速度可超过100公里。据资料显示，纽约的地铁营运总长居世界首位，日客运量已达到2000万人次。巴黎地铁的日客运量已经超过1000万人次。东京地铁的营运客运量与莫斯科地铁十分接近，约为800万人次。 香港地铁总长虽然只有43.2公里，但它的日客运量高达220万人次，最高时达到280万人次，如按地铁总长折算，完全可以与上述这些城市地铁相比美。

  不仅如此，地铁还省下了城市里寸土寸金的土地，又减少了噪音，节约了大量的能源。由于地铁的行驶路线不与其它运输系统（如地面道路）重复、交叉，因此行车受到的交通干扰较少，可节省大量的通勤时间。城市地下轨道交通系统是许多都市用以解决交通堵塞问题的方法。美国的芝加哥曾有用来运载货物的地下铁路，英国伦敦亦有专门运载邮件的地下铁路。但两条铁路已先后在1959年及2003年停用。所有城市地下铁路仅为客运服务。在战争（如第二次世界大战）时，地下铁路亦会被用作工厂或防空洞。不少国家（如韩国）的地铁系统，在设计时都有把战争可能计算在设计内，所以无论是铁路的深度、人群控制方面，都同时兼顾日常交通及国防的需要。 有些地方的地下铁路建筑在地底下为的不单是避开地面的繁忙交通及房屋，还有为避免铁路系统受到户外的恶劣天气的破坏，负面教材有莫斯科地铁地面线: 4号及L1号线，受到极端寒冷天气的肆虐导致维修费用已经远远高过地下线的建造及维修费用。另外，城市轨道交通系统亦被用作展示国家在经济、社会以及技术上高人一等的指标。例如前苏联的地下铁路系统便以车站装饰华丽出名，而朝鲜首都平壤的地下铁路系统亦有堂皇的装饰。

  大部分的城市轨道系统都是使用动力分布式（即动车组），而不使用动力集中式。若果使用动力集中式，经常会用推拉运作。另外，部分较为先进的系统已开始引入列车自动操作系统。伦敦、巴黎、台湾、新加坡和香港等地车长都毋需控制列车。更先进的轨道交通系统能够做到无人操控。例如世界上最长的自动化LRT（light rapid transit system）系统——温哥华Skytrain，整个LRT所有的车站及列车均为“无人管理”。上海地铁1号线、2号线、3号线、4号线、8号线已经实现有司机全程监控、控制开关门的半无人驾驶，10号线也将试行无人驾驶，届时司机将仅仅进行监控。

当然地铁也存在着很多缺陷。

1、如在地震、水灾和火灾面前，地铁系统将不堪一击。如果地铁处于地震带，那么地铁结构必须特别坚固，因为高速行驶的地铁在遇到地震时极易发生车辆出轨，因此地铁系统都设计有遇到地震立即停驶的功能。假如遇到暴雨天气，地铁车站入口的防潮板和线路上的防水闸门都要关闭。即使如此也可能发生地铁淹水事件。一个知名的例子是台北捷运在纳莉台风侵袭时曾经发生淹水事件，还有北京地铁一号线也因暴雨积水关闭了数小时。这都是地铁内的系统低于地平面造成的，从而使地上的积水轻易地灌入了地铁系统。最初的城市轨道系统车厢是木制的，后来改为钢制以减少一旦发生火灾造成的危险。不过，人们还是不太重视地铁站内的防火设施，车站内一旦发生火灾，瞬间就会充满烟雾，而引发严重的灾祸。1987年11月18日，英国伦敦地铁King’s Cross站发生火灾，导致31人死亡。2003年2月28日，韩国大邱广域市的地铁车站因为人为纵火而产生火灾，13辆车厢被烧毁，192人死亡，148人受伤。因此一些国家地铁部门规定在地铁站内禁烟火来避免火灾。由于要钻挖地底，地下建造成本比建于地面高。

2、建设地铁的前期时间较长，由于需要规划和政府审批，甚至还需要试验。从开始酝酿到付诸行动破土动工需要非常长的时间，短则几年，长则十几年也是有可能的。

  可以想象，如果没有地铁，城市的交通状况将会怎样；如果没有地铁，城市也就不可能成为那样交通发达的现代化大都市。

三、地下建筑

地下建筑在生活中并不少见，家里的地下室，商场的地下超市或者是地下停车场，又或者说是防空洞等等。其实在远古时期，人类就开始利用天然洞穴防寒暑、避风雨和躲避野兽。而这些就可算得上是早期的地下建筑里。在中国周口店发现，50多万年前，北京猿人就居住在天然岩洞中。据仰韶文化和龙山文化遗址的考古发现，证明在距今7000～5000年前开始出现人工挖掘的居住洞穴，从简单的袋形竖穴到圆形或方形的半地穴，上面有简单屋顶。后来，开始在地面上建造住房，穴居逐渐不再是人类的主要居住方式。但古代陵墓仍然按照地上建筑方式在地下营建。有些粮仓也建在地下，如隋代洛阳的含嘉仓。中国西北、华北的黄土高原地区，由于黄土地层便于挖掘和气候干燥，穴居的传统一直延续至今。估计中国目前仍有3500万以上的人口居住在窑洞中。

  视线转移到二战期间。第二次世界大战期间，地下建筑在防护上的优越性受到重视，一些参战国把重要的军事设施和军火工厂、仓库等建在地下，并为居民修建防空洞。50年代末期以来，由于经济的发展和科学技术的进步，城市人口的迅速增加，环境污染日益严重，能源危机以及战争危险的存在等因素的影响，地下建筑在日本、美国、瑞典、联邦德国、法国、瑞士、挪威、加拿大、中国、苏联等许多国家，有了高速度和大规模的发展。由于地理构成、社会发展、经济发达程度和战略指导思想的差异，各国发展地下建筑的出发点和所要解决的矛盾不尽相同。中国、苏联、瑞士、瑞典、芬兰等国从战备要求出发，建造了大量地下防空工程，有一部分在平时可作各类公共建筑使用。日本、联邦德国、法国等，国土较小，大城市人口高度集中，城市各种矛盾突出，因而大量修建地下高速交通网和地下街、地下商业中心。美国从70年代中期开始，致力于把地下建筑作为节约能源的措施，发展出一种半地下覆土建筑，除留出必要的朝阳面外，房屋的其他部分都用一定厚度的土掩埋或覆盖，并结合太阳能的利用，取得节能50%以上的效果（见太阳能建筑）。一些能源缺乏的国家，利用地下建筑大量贮存能源作为战略储备，例如瑞典、芬兰等国建造的地下水封油（或气）库的规模都很大，单库容量已超过100万立方米。瑞典、挪威、意大利等国水力资源比较丰富，许多水电站建在地下，以增加水的落差。加拿大气候寒冷，因此在大城市发展地下商业中心，蒙特利尔市的几个地下商业中心已经连成一片，建筑面积达81万平方米，形成了地下城。此外，工业发达国家还注意发挥地下建筑在保护城市传统风貌、改善城市环境、扩大城市空间等方面所起的积极作用。例如，日本名古屋市结合城市干道的改建，在地下布置了商业街和停车场，地面除留出必要的行人、行车道外，在中心部分建成一座大型街心公园。其他如东京、大阪等处也设有地下商业街。又如美国一些大学为了保存历史性建筑物的统一风格和缓解用地紧张，建造了一些地下建筑，如图书馆、体育馆、教学馆等，取得良好的效果。这些事实反映了地下建筑的应用范围日益广泛。

  如何建设具有资源节约型环境友好型城市，以及具有高防灾减灾水平的城市，成为了各国城市建设面临的重大问题。我认为，解决这个问题的关键在于正确地运用先进的城市规划理论。使用先进适用的科学技术进行城市的规划，建设和运营，必将充分开发利用城市地下空间工程。