利用地下空间防护国家关键基础设施研究综述pdf
2025-04-27 03:03
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1、 利用地下空间防护国家关键基础设施利用地下空间防护国家关键基础设施研究综述研究综述1 1 李强，陈志龙，赵旭东，奉祁林，李托 摘要：当今社会的发展越来越依赖关键基础设施所提供的各项服务，然而自然灾害、包括战争和恐怖袭击在内的人为灾害对关键基础设施的正常运行造成了严重威胁，为此如何对关键基础设施能进行有效的防护是当今研究热点。本文对比了利用地下空间对关键基础设施进行防护与其他防护措施的各自特点，得出将关键基础设施转入地下，利用地下空间对关键基础设施进行防护较之其他防护手段更为有效。通过介绍国外利用地下空间对关键基础设施进行防护的优秀案例，分析了利用地下空间防护关键基础设施的优势以及所面临的问题，
2、并针对问题提出相应意见。关键词：地下空间，关键基础设施，灾害，防护 1 引言 国家的公共安全高度依赖于关键基础设施，主要包括通信、供电系统、天然气、银行和金融、交通系统、供水系统、政府机关、应急系统1。当今社会越来越依赖基础设施所提供的各项服务，这些服务给社会的生存发展提供基本物质条件，对保障城市的正常运转和居民的生活起着至关重要的作用。一个国家的关键基础设施能否正常运行直接关系到一个国家的经济命脉，是一个国家经济持续稳定发展的基础2。关键基础设施的威胁主要有自然灾害以及战争和恐怖袭击等人为灾害3。其中自然灾害对基础设施的损伤是随机失效即各个基础设施以及基础设施的各个部分遭受失效的可能性是相同
3、的，全球发生的极端自然灾害，如地震、海啸、冰雪灾害等，对城市关键基础设施造成了严重的损伤。如 2005 年发生在美国的卡特里娜飓风，造成相当于美国 1/6 炼油能力的炼油厂被迫关闭，整个路易斯安娜、密西西比河亚拉巴马州有 250 多万用户电力供应中断4。而战争和恐怖袭击则是有目的的重点打击即国家或城市的关键基础设施是被袭击的重点选择对象。20 世纪 90 年代以来的几场局部战争表明空袭和反空袭成为现在战争的主要手段，而打击的重点就是一个国家或城市的关键基 1 基金项目：国家自然科学基金创新群体项目资助（51021001）础设施。在海湾战争中，首度提出“五环打击理论”，其打击目标依次为：国家指挥
4、中心、能源设施、交通设施、民心、军事力量，把关键基础设施列为打击的重点5。对伊拉克的 38天空袭，炸毁伊拉克境内的主要桥梁和主要发电厂及配电网，最终使其 80以上的石油提炼设备遭到的摧毁，及所有公路被切断，大中城市的供水、供电、排水通信系统被破坏。在科索沃战争中，北约对南联盟的 78 天的袭击，1900 个重要目标被摧毁，14 座发电厂，63座桥梁，23 条铁路及车站，9 条高速或主要公路被摧毁，尽管尚保持 90%的军事实力,也不得不放弃抵抗6，全国电视通信网络和广播系统也部分瘫痪。2001 年美国的 9.11 事件后，面对严峻的恐怖主义形式，关键基础设施的防护越受到各国政府的重视。如何有效的
5、防护关键基础设施，提高其抗毁伤能力，是当今研究的热点。现在对关键基础设施的防护主要包括疏散分流、工程加固、紧急停产、区域隔离、伪装遮障和转入地下等防护措施。其中将关键基础设施或其关键部分迁移至地下，是当今能为关键基础设施提供较为有效的实体保护的防护措施，不仅可以抵御各种自然灾害，而且面对恐怖主义的汽车炸弹等袭击手段，都有着有效的防护能力，并且面对战争的飞机轰炸，甚至是核武器都有着一定的防护能力7。但是，由于技术水平的制约和经验的缺乏，我国利用地下空间对关键基础设施的防护还处于起步阶段。本文介绍了值得借鉴的国外利用地下空间对关键基础设施防护的经验和成果，深度分析了利用地下空间防护关键基础设施的优
6、势及所面临的主要问题。借此为我国利用地下空间防护关键基础设施的未来发展，提出了应当注意的问题，及发展思路。本文介绍了关键基础设施当今面临的各种威胁及防护策略。阐述了地下设施防护关键基础设施的历史发展。对国外各国利用地下空间防护关键基础设施进程做了详细的介绍。进而本文又对地下空间防护关键基础设施的优势和所面临的问题进行了分析。本文最后对地下空间防护关键基础设施未来的发展提出了意见建议。2 关键基础设施的防护策略 20 世纪 90 年代起，在信息战争、恐怖袭击频发的背景下，对于关键基础设施的防护成为各国考虑的重要问题。基于目前的研究，对于针对关键基础设施实体打击防护的防护技术主要包含合理建设布局、
7、转入地下、疏散转移、应急加固、隐蔽伪装、抢险抢修等。根据关键基础设施的不同特点和防护特点，各类防护技术的适用性也各不相同8，各防护技术的适用性见表 1：表 1 传统防护技术的适用性 防护技术 目标类别 信息通信类 能源电力类 交通枢纽类 军工基地潜力类 生命线工程类 金融管理类 疏散分流 工程加固 伪装遮蔽 紧急停产 区域隔离 转入地下 图 1 传统防护技术的适用性 从表 1 和图 1 中我们可看出，不同的基础设施因为各自有各自不同的特点，因而适用的防护技术也有差别。但是可以看出转入地下适用于所有的目标类型，应用范围广。转入地下是指将关键基础设施的重要设备、要害设备甚至是整个关键基础设施整体转
8、移入地下。将关键基础设施转入地下，无论是对自然灾害，还是战争打击，恐怖袭击等人为灾害，都有着较强的防护作用。在备战时期，将各种战略储备物资和各种重要基础设施尽可能建在地下，这是和城市的基本建设战略相一致的长期国防战略任务。无论是自然灾害，还是现在战争，恐怖袭击等人为灾害特点都是突发性强，提前预测灾害的发生是一项极其困难的任务。无论对于关键基础设施无论做好怎么样的加固、临战转移以及经济的快速动员都不能排除来不及实施的可能性。因此，对于战略物资的储备是必不可少的，其中就包括对于关键基础设施的关键信息备份，以及关键设备。而较为保险的储备地点就是地下。对于一些重大的工业厂房的相应地下车间，当灾害来临时
9、，可以转入地下生产。可以将平时的一些设备放入地下，真正做到平战结合；对于各类基础设施中，都有着生产所必需的 但又易损性极高的设备，对于这些设备要采取尽可靠的保护措施，转入地下是较好的解决办法；对于易产生次生灾害的石化、水电、核电等工业的毁伤，将带来严重的次生灾害9，而这些目标又是恐怖分子的重要目标，故因将这些目标的关键部位放入地下，避免次生灾害。综上所述，转入地下是对关键基础设施一个重要的防护手段，应用面广。3 地下防护的发展状况 3.1 3.1 地下设施防护的历史地下设施防护的历史 在 20 世纪 30 年代初，德国就筹建了 900 万平方米的地下工厂，其主要是军火工厂。在二战爆发时已修建了
10、 150 万平方米，有很多地下工厂非常隐蔽，直到战争结束后美国还发现有些工厂完好无损。这些工厂是将一些关键生产车间建立在地下，并且在地上的部分做了相应的加固与伪装，因而有极强的生存力。其中一个典型的例子就是一个四层的火箭生产工厂，其中负责重要生产任务的三层在地下，只有一层在地上，并且该工厂还处在兰茨贝格市的森林里，屋顶上罩着防弹盖，外加钢筋混凝土浇筑，高 30 米，屋盖直径 97 米，厚 5 米，因此在遭到空袭的情况下仍能坚持生产10。第二次世界大战的期间，法国建造了世界上著名的防御工事：马其诺防线 公里，包括深达六、七层深的防御掩体，内部存有大量的弹药应急物资和发电机
11、等其他必需品。该防御工事建立在直布罗陀，盟友在借此平台向地中海发起攻击，因此控制了整个地中海的入口。该防御工事包括隧道、医院、弹药、船舶供应、维修店、研讨会、和总部空间。冷战时期，瑞典向世界公布其在纳维亚建立地下军事设施，并部署军队以来应对可能发生的美俄两国的核战争。在技术上，该地下工事的设计与防空洞的技术相类似。借此机会纳维亚半岛将地下建筑行业推向的国防建设应用。从此，纳维亚人开始致力发展地下防护工事，并取得了显著成就，在地下空间开发领域走在前列。但并非所有的地下空间的开发都是基于国防考虑。例如：电话交换机、废水和污水处理、储存太阳能加热水、归档材料、石油、食品和放射性废物。这些设施是为满足
12、美学、环境或空间利用率问题。3.2 3.2 各国地下防护的发展概况各国地下防护的发展概况 各个国家基础设施的转入地下的进程和规划各有不同，在兼顾经济发展与国防建设的前提下，一些国家的发展经验值得借鉴，下文分别对日本、美国、加拿大、瑞典、法国和俄罗斯的利用地下空间对基础设施防护的特点进行了介绍。日本是世界上唯一遭受过核弹攻击的国家，并且国土狭小，城市用地紧张。所以日本急需开发地下空间进行关键基础设施的防护以及紧急状态的应急庇护。在日本地下空间的综合 利用虽比北欧等国起步晚，但是地下街道、地下车站、地下铁道、地下商场、地下综合管廊系统（日本称“共同沟”）的建设规模，成熟程度已居世界领先地位11。其
13、中日本地下防护关键基础设施发展最为成熟的是地下综合管廊。大力发展地下综合管廊系统，就是将各类城市生命线系统如电力、通信、燃气、给排水等统一转入地下进行防护。日本城市综合管廊系统的发展，不仅仅解决了日本的交通拥堵问题，更深层次的是确保了电力、通信、给排水、燃气等城市生命线体系抗灾害能力，有较大的抗震减灾作用。（如图 2）图 2 日本城市地下综合管廊（共同沟）设计 美国国土辽阔，但因城市高度集中，在 9.11 事件后，美国高度重视恐怖分子的恐怖袭击，为此着眼于城市发展的可持续化和防护的需求，大力发展地下设施，开发地下空间。比较经典的案例就是美国的交通地下化。在波士顿的中央大道美国做了这样的测试，将
14、高架道路转移到地下发展地下交通，开拓了城市道路及高架道路转入地下的新发展方向。在纽约，市中心的曼哈顿地区，常住人口 10 万人，但白天进入该地区人口近 300 万人，而这么庞大的人员运输就是通过纽约的地铁12。并且得益于洛克菲勒中心地下步行道系统，将 10 个街区范围内的主要公共设施通过地下步行系统连接起来，使得整个纽约地下连成一个整体13，如此发达的地下交通网使得当遭受袭击后，不仅可以提供大量的地下掩蔽空间，而且还可以快速地将人员疏散。并且纽约市的大量基础设施如大型供水系统，完全布置在地下岩层中14，这样供水系统通过转入地下得到较为稳固的服务(如图为美国纽约的地下供水管道)。在美国，地下空间
15、的开发利用现已和人防工程密不可分。现在转入地下的基础设施部门主要有以下几类:信息和通信,银行业和金融业,物流系统、能源系统。图 3 纽约地下供水道 加拿大国土辽阔，北部冬季高寒漫长15，外出困难。为加拿大开发地下空间提供了动因。蒙特利尔、多伦多市，重点建设了四通八达的地下交通系统，保证了那里可以完全在地下进行各种商业、文化及其他事务交流活动的进行（图 4 为多伦多 PATH 系统）。地下交通的发展，以此为骨架促进了其他各种关键设施的向地下迁移。例如多伦多地下步行道系统在70 年代就有 4 个街区宽，9 个街区长，在地下连接了 1000 多家各类商店16，此外，这些地下交通还连接着市政厅、联邦火
16、车站、证券交易所、5 个地铁车站和 30 座高层建筑的地下室17。这个庞大的地下系统提供了一个可地下生存的各项生活必须服务。及时在战争来临时，大部分的基础设施也能正常工作，提供服务。图 4 多伦多 PATH 系统（联合火车站）瑞典地处北欧，有着良好的地质条件，将城市多建立在坚硬的岩石之上。因此有着良好的地质条件，利用坚固的岩石洞穴建设城市关键设施的构筑物，地下商城、地下街道、地铁隧道、公用设施沟、停车场、空调设施及地下的污水处理场，地下工厂、地下核电站、石油储罐、食品仓库及地下避难所等关键基础设施，通过将这些设施转入地下18，来增强其关键基础设施的抗毁伤能力。瑞典是通过地下空间与民防工程相互结
17、合的方式，来实现平战兼 容典范。其中瑞典城市地下排水系统无伦是在数量上还是在污水处理的效率上，都处在世界的前列。并且瑞典南部供水系统也都全部转入地下19，靠重力自流，不仅节省能源，而且提高了供水的稳定性和抗毁伤能力。瑞典利用将关键基础设施转入地下进行对其防护，走在世界的前列。（如图 5 为瑞典地下天然气储存库）图 5 瑞典地下天然气储存库 4 利用地下空间防护关键基础设施的优势 地下结构具有一些固有属性，可以对实体攻击具有很好的保护作用，可以减少能源成本和维护成本。对于实体的攻击，地下设施的防护有较之其他防护措施有更好的效果。不仅可以承受常规武器的攻击即使是面对核武器的攻击都有较强的防护能力，
18、正是因为对于实体攻击的强力防护，因而各国都争相发展地下空间防护关键基础设施。1)具有较好的隐蔽伪装性能：地下设施一般至少有部分处于地下，和通常的建筑物相比，外观隐蔽。对于关键基础设施来说，有效的伪装降低了目标的显著性，改变了目标的外部形态，可以提高关键基础设施的生存能力。2)对自然灾害的天然防护：有覆盖层的地下结构，与通常结构相比，更能有效地防护各种自然灾害20，并且地下结构的抗震较之地上结构更为有效。由于地下岩土体的物理特性，地下空间具有极大的天然防护能力，不论是对于恐怖袭击还是对于地震等自然灾害都是如此21。当地下空间的覆盖层和结构层具有一定厚度时，其密实的土层和防护层能够给转入地下的关键
19、基础设施提供应对爆炸、地震、火灾、毒气、风灾等灾害的安全稳定的生产生活环境 22。极大地提升了基础设施的生存能力。3)与地上建筑的隔离性：地下空间具有密闭性、恒压性、恒湿性、恒温性,不受地面情况的干扰等特点。这些特殊性质,使得地下电站比地面电站更具优势。因为地下空间与地表的隔离，实质上构成一个防火结构，从地表进入是受限的，所以与通常建筑物相比很安全，正是因为有厚厚的土地层的隔离带，地下结构较少或完全不受噪声和震动的影响。由于地下空间的隔离性以及对于爆炸冲击、地震的天然抵抗性,使其在遭受打击及地震灾害时,损失非常小23，故可以利用地下空间作为战时重要经济设施坚持生产的生产车间。5 地下空间防护关
20、键基础设施存在问题 将关键基础设施转入地下，利用地下空间对其进行防护，虽然有着众多其他防护手段所没有的独特优势，但是并未得到广泛的利用。现如今大部分的关键基础设施仍然在建立在地上，转入地下防护关键基础设施并未得到推广，是因为思想观念和现实条件的制约。其中现实条件是指地下空间有其自身的劣势,主要表现在地下空间开发成本高、施工技术难以及对内部灾害的控制上。5.1 5.1 思想思想认识问题认识问题 将国家关键基础设施转入地下进行防护，不仅能增强战争时的防空能力，保持经济实力，为战争提供稳定支持，而且平战结合的地下关键基础设施平时对于自然灾害和重大的事故的抵抗能力也有着重大提高。提高关键基础设施的防空
21、抗毁和防灾抗灾的生存能力，符合我国持续发展的基本国策，是一项应当长期执行的战略任务。然而一些人对于关键基础设施地下防护意识的认识不到位。他们认为没必要花大价钱转入地下，因为我们这样幅员辽阔的大国，与伊拉克和南联盟不同，不是那么容易被空袭垮的。他们认为不急将关键基础设施转入地下防护，因为将关键基础设施转入地下成本高，抱着一种先把经济搞上去的心态，等经济发展起来后，再将基础设施转入地下进行防护。5.2 5.2 技术限制问题技术限制问题 将关键基础设施建在地下是较好的防护措施，但是转入地下造价太高，而且技术难度高。尤其是对于私营企业家，为了经济利益是不愿意转入地下的；其次随着现代高技术信息化武器的发
22、展，无论是战争空袭还是恐怖袭击打击方式都发生着重大变化，对地下关键基础设施造成新的威胁。5.3 5.3 内部灾害问题内部灾害问题 将关键基础设施转入地下进行防护，由于地下空间的特殊性，其内部灾害有其自己特征。由于地下空间的封闭性，因而与地上空间的连通将受到很大的限制，例如出入口的位置和数量，这样就造成当内部发生灾害时，内部人员往外逃的通道路径就受到限制；当火灾发生时，而在地下空间里火灾避难方向却与烟的流动方向一致，容易造成人迷失方向，并且回到地面的避难距离较长，进而逃生概率大大降低，随着深度的增加，这种情况越来越严重；处在地面上的人，难以对地下的状况做出准确地掌握，影响了救援行动的实施及效果。
23、6 利用地下空间防护关键基础设施的建议 6.16.1 提高认提高认识识 把充分利用地下空间防护关键基础设施摆在国家可持续发展的战略高度。加强宣传教育，提高公众认识，让大家了解到对于关键基础设施的保护重要性，并且大力发展两用功能设施，要求政府和一些私营部门合作，这样不仅可以减少资金，而且可以在战争等紧急情况发生时，能够迅速发展成国防力量。6.2 6.2 规范管理规范管理 但是将国家关键基础设施转入地下，不仅造价高，而且技术也是一个严重的制约因素，因此对于关键基础设施转入地下的防护措施，并非适用于所有关键基础设施，也不是关键基础设施的整体迁入地下。应该结合具体不同的关键基础设施以及同一关键基础设施
24、内各个部分功能的差异性，以保护关键生产设备为原则，达到当基础设施受到一定的打击后，保护好生产人员和关键设备，维持一定的生产水平，为灾后恢复创造条件。而要判断一个关键基础设施是否需要转入地下进行防护或是关键基础设施的那些部分需要转入地下防护综合效益更高，就需要建立一个评价体系，并且这个评价体系应当包含经济、国防、安全等因素进行综合评定。6.3 6.3 科研创新科研创新 地下防护设施必须要精心设计，根据基础设施的重要程度的不同，提高规范标准，使得能够抵抗较高力度的攻击，并且能在遭受打击后能保持生命线体系的连接，要对化学和生物武器也要有一定的防护能力。7 结语 关键基础设施关系国民经济命脉，为居民提
25、供基本的生活服务。现代社会关键基础设施的地位变的至关重要。无论是恐怖袭击还是战争这些关键基础设施都是遭受打击的重点，为此对于关键基础设施的防护越来越受到各国的重视。而对于关键基础设施的各种防护措施中，转入地下进行防护是效果相对较好的，因此各国争相加快开发地下开发的进程，通过将基础设施转入地下，对其进行防护。将关键基础设施转入地下，就可以利用地下空间的天然防护能力，有效防护战时敌方空袭和平时多种自然灾害。但作为承载关键基础设施的地下空间亦具有局限性，需要我们采取法规、制度、技术等各种措施去克服其劣势，这方面我们需 要加大研究，让地下空间更好地为重要经济目标防护服务，为我国在未来高技术战争中夺取胜
29、王英宇.重要经济目标的次生灾害风险分析J.中国人民防空,2007(1):36-37.10 熊睿，钟磊.二战中,英美对德经济目标轰炸为何效果差J.中国国防报.2011-04-28.11 俄广志.谈城市地下空间资源的开发利用J.资源节约与环保.2010（2）72-74.12 李健行，魏文术.城市重点地区地下空间综合利用规划探讨以广州宏城广场周边地区为例J.地下空间与工程学报,2012,8(3)461-466.13 沈佳.宁波行政中心广场地下空间交通组织模式研究J.地下空间与工程学报.14 钱七虎，陈晓强.利用地下空间建设“花园城市”J.地下空间,2003,23(3)302-305.15 董晓丽.城
30、市地下空间开发及地下结构抗震防灾综述J.北京城市学院学报 2014(1)101-104.16 崔曙平.国外地下空间开发利用的现状和趋势J.城乡建设.2007(6)68-71.17 朱立峰.城市地下空间利用规划管理研究D.华中农业大学硕士论文.2002.18 张悦.北京旧城历史文化保护区地下空间开发利用研究D.北京工业大学硕士论文.2005.19 巩明强.城市地下空间开发影响因素研究D.天津大学硕士论文.2007.20 徐梅.城市地下空间灾害综合管理的系统研究D.同济大学博士论文.2006.21 陈宗耀.开发利用民用地下空间的防护潜力J.地下空间,1998,18(2)94-97.22 杨章贤，秦川.基于地下空间开发的城市人防规划思路探讨.规划创新2010中国城市规划年会.23 赫磊.浅析地下空间与城市综合防灾C.2009 城市发展与规划国际论坛.作者简介作者简介 李强，解放军理工大学，研究生；陈志龙，解放军理工大学，教授；赵旭东，解放军理工大学，博士；奉祁林，解放军理工大学，硕士；李托，解放军理工大学，硕士。
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