城市电力通道规划方法及通道资源综合利用研究

城市电力通道规划方法及通道资源综合利用研究目录城市电力通道规划方法及通道资源综合利用研究 11. 概述 12. 城市电力通道规划概述 22.1 电力通道规划内容 22.2 规划范围和规划年限 32.3 通道规划目标和原则 43. 城市电力通道规划方法 53.1 通道规划一般方法 53.2 城市电力通道规划应用实例 104. 城市空间资源综合利用实施研究 194.1 城市地下空间发展需求分析 194.2 地下空间开发利用的主要策略 194.3 地下空间资源评估 205. 管线综合规划的实施研究 215.1 需求及效益分析 225.2 城市共同沟的发展战略 225.3 管线综合规划阶段研究 245.4 制约因素分析 255.5 规划程序及深度研究 27概述本章结合对城市电力通道规划中主要影响因素进行分析，根据城市电力通道规划特点提出适用的规划方法，并结合工程实例对规划方法进行验证。同时，根据对城市内通道资源综合利用的可能性研究情况，可以看出各种方式在技术方面都具有可行性。在城市范围内电力电缆跨河流宜优先考虑利用城市交通桥梁或交通隧道敷设，这一点在2005年国家发改委发布的《城市电力电缆线路设计技术规定》中已明确。根据从目前的实施情况来看，对于大桥敷设电缆的设计、施工等技术问题已经得到了很好解决，对于220kV电压等级线路随桥建设也作了技术储备。但由于各专业认识不同，而导致实施有一定困难，在一些个案中，甚至出现因需要分配大桥投资比例过大而导致了某些工程不能实施，单纯管理问题造成的影响已经超过了本报告技术研究的内容，所以不对其进行分析。对于在城市轨道交通隧道中敷设电力电缆的可能性，根据专业部门研究情况，原则上仅允许10kV以下的电力电缆进入，同时，综合考虑运行维护等多方面影响因素，目前大规模实施可能性较小，本报告也不对其应用进行研究。从前面研究成果可以得出，建设共同沟是未来提高我国城市通道资源利用率的有效手段以及根本途径，虽然我国共同沟的建设取得了一定的成果，但在建设过程中也暴露出了一些问题，制约共同沟大规模发展的障碍不在建设技术上，而在管理问题、配套法规以及投融资体制问题。所以，本章从研究城市空间资源优化原则入手，对建设共同沟的效益、需求、程序以及制约因素等方面进行深入研究。城市电力通道规划概述城市电力通道规划是城市电网规划的重要组成部分，因城市电网与城市联系紧密、建设环境复杂，不仅与电源点、负荷分布关系密切；而且通道建设与其它市政公共设施建设布局相互影响，需要统筹考虑、协调发展；再者，城市建设环境要求高，而且空间资源有限，不易进行频繁的改扩建，所以应参考城市长远规划，结合远景电网规划，按最终规模进行城市电力通道规划。电力通道规划内容城市电力通道规划的主要内容包括：（1）城市电力通道现状分析电力通道规划进行前，要对现有电力通道情况进行仔细梳理，包括详细的资源调查，对已有通道开发利用情况调查，应全面掌握现有地下电力通道空间资源总量及静态分布情况，对地下电力通道资源的使用情况进行定性定量评估。根据部分城市存在电力通道资源利用率分布不均，甚至存在闲置的情况，电力通道现状资源使用情况的评估是地下电力通道规划的重要基础，可以为规划提供科学的数据，是科学合理规划的基础。（2）电力通道需求分析规划中，应结合城市负荷分布、电源供应以及变电站布点情况，展望长远电网发展，以远景作为目标，合理确定通道规模，远近结合，提高电力通道利用率。（3）资源综合利用随着社会经济的不断发展，城市在空间、环境、资源等方面也面临着巨大挑战，为保证规划的科学性、合理性和可实施性，应改变以往只注重抢占空间资源的思路，实现地下的电力通道资源充分利用，促进实现城市集约化发展。城市地下电力通道作为城市空间的重要组成部分，应与其它公共设施通道、城市建筑空间、地下空间有机衔接，综合发展，协调利用，以取得城市地下资源利用效用的最大化。当前城市地下空间中市政管线所占比例相当高，并且随着城市发展的需要，相当部分管线需要更换、加装；同时，配合城市架空线入地工程的推进，大量架空线需要进入地下，地下空间拥挤的情况日益严重；在这种前提下，利用城市市政管线布设电力线路的研究非常具有现实意义。（4）规划方案制定电力通道规划方案时，要以城市饱和负荷考虑电网发展，以城市电源及变电站布点为基础，提出电网拓朴结构图，结合城市公共设施规划，研究资源优化利用方案，建立网络结构与物理通道的映射，选择线路回数、导线截面、敷设方式等技术细节，提出实施方案。（5）对规划方案进行技术经济评价规划方案的经济性是方案选择的重要依据，必须对提出的实施方案进行经济性评价，对方案在经济性上进行排序，为规划决策提供支撑。城市电力通道规划是一个具有多目标性、多阶段性、不确定性和非线性等特点的复杂系统优化问题，应研究适合城市电力通道规划特点的评价方法。规划范围和规划年限（1）范围电力通道的规划应包括城市行政辖区内的全部地区，以规划市区和小城镇为主要组成部分。如受资料及其它市政专业规划深度限制，电力通道规划至少应包括城市中心区，并适当考虑边缘地区。考虑到城市范围内500（330）kV数量较少，电力通道的电压等级应考虑为220kV～10kV的需要。如果基础资源满足要求，应进行220kV～10kV通道整体规划。（2）年限规划年限应与电网远景规划一致，应结合城市远景规划和饱和负荷水平，展望电网未来需要。通道规划目标和原则电力通道规划以近期五年、中期十年、远期十五年及以上的原则制定规划目标：（1）规划目标近期目标：解决当前以及近期计划要建设的一些工程项目中电缆线路的路由问题，保证这些工程项目的顺利施工；同时优化现状的电力通道资源，改善目前部分电缆的运行环境，提高城市电网的运行可靠性。中期目标：综合考虑规划变电站的布点，根据电网规划网络拓朴结构，进行电力通道规划，进一步优化电力通道资源，提高电力通道的利用率，使得变电站的电缆进出线方便、电缆路径较短。远期目标：使城市电网的电力通道形成一个强大的、完整的网络，使得变电站的电缆进出线及站间联络方便快捷。同时，应保证电缆通道与城市其它公共设施通道资源综合利用，促进城市空间资源集约化开发利用。（2）规划原则城市电力通道规划应根据城市特点以及通道资源综合利用情况等情况，提出规划应遵循的原则，各城市应根据实际情况确定，本节仅提出应考虑的主要方面：电力隧道布局应以变电站布局为基础，特别是规划市区以内，要保证规划网络能够得以方便沟通；对于各电压等级的电缆线路，应确定电缆敷设方式，作为指导规划和建设的原则；对于不同等级电缆线路共用通道，应对应用条件进行研究，确定隧道或沟槽方式以及同路径敷设回路数量，在保证安全供电的条件下，提高通道资源利用率；对存在通道资源利用条件的城市，应制定电力通道与其它公共设施通道共用的原则。应注意与城市道路、供水等规划相协调，降低实施成本。城市电力通道规划方法本节介绍了用于通道规划的一般方法，并结合城市电力通道规划的特点提出了适用的方法，主要是对方法的优缺点及适用性进行分析，并给出目前应用的一个规划实例，目的是使城市电网规划设计人员掌握选取规划方法和建立模型的原则。因为城市地下电力通道规划影响因素多，边界条件设置复杂，在实际规划工作中，设计人员可以根据主要影响因素及规划深度要求，按实际需要选择方法及建立模型。通道规划一般方法电力通道规划是在满足系统负荷需求、运行安全和其他有关约束条件下，以满足单一或多个目标的优化过程，与公路、铁路、各种管线以及其它路径规划类似，只是约束条件及规划目标表现不同。由于包含有大量的整数变量和连续变量，且实际各种通道容量及路径组合有许多限制条件，在数学上表现为一个包含大量约束条件的大规模非线性混合整数规划问题。对于此类具有多目标性、多阶段性、不确定性和非线性等特点的复杂系统优化问题，国内外很多学者对此作了相关研究，下面将对主要采用的优化方法进行简单介绍，包括遗传算法、免疫算法、蚁群优化算法、粒子群优化算法、启发式方法（局部寻优法和优先顺序法）、动态规划法、混合整数规划法（分支定界法、Benders分解法、广义BenderS分解法等）、拉格朗日松弛法，模拟退火算法、禁忌搜索算法、人工神经网络和专家系统、社会演化算法、混沌优化方法、协同进化算法等方法。（1）遗传算法遗传算法(GA)是基于自然选择和遗传学机理的优化方法。基本原理是模拟自然界生物的进化机制，将所求解的问题看作一个生存环境，把解看作生存环境中的生物个体，通过优胜劣汰的竞争机制，获得最优个体，从而获得最优解。在遗传操作中，适应函数值大小决定该染色体被繁殖的概率，反映了适者生存的原理。交叉和变异操作分别通过结构化和随机地改变各染色体而产生可能更加优秀的染色体。遗传算法的特点是：在一个空间内对群体变量而不是对单一变量进行操作，算法本身与所研究问题无关，用目标函数本身的信息来寻优，而不需要连续和可导条件，即该方法允许求解的问题可以是非线性的和不连续的；采用随机搜索规律，有内在的并行处理功能，并能从整个可行解空间多点搜寻，找到近乎全局最优解。其缺点有：初始方案是随机产生的，计算过程与初始方案无关。为在解空间内充分搜索，需大量计算，计算时间较长，对收敛判据的研究尚不成熟。由于GA在大规模组合最优化问题中存在早熟收敛现象以及收敛效率不够高的缺点，同时GA又有容易与其他算法相结合的特点，因此与其他算法诸如模拟退火算法(SA)、Tabu搜索法(TS)等相结合也是一些有效手段。模拟退火方法便是一种理论上以概率100％收敛于全局最优解的算法，通过模拟加热熔化的金属的退火技术来寻找全局最优解，并用一个随机接受准则有限度地接受恶化解。由于恶化解中可能包含有导致优良解的基因片，有助于从局部最优解中跳出。在遗传算法的评价函数中引入模拟退火算法以及在选择操作中采用模拟退火算法的接受准则，将两者进行混合可有效地缓解其选择压力，增强算法的全局收敛性和提高收敛效率。禁忌搜索(Tabu搜索，TS)也是一种启发式寻优方法。通过在邻域中随机而有选择性的“移动”，并采用“记忆”和“释放”规则来引导搜索，能以很高的概率跳出局部最优解，可以改善GA早熟收敛的倾向，缺点是优化结果对初始解的依赖性很强。当然将模拟退火算法和Tabu搜索相结合也能够获得一种有效的优化组合问题求解方法。（2）免疫算法免疫算法(IA)又称免疫遗传算法，是在遗传算法的框架上引入生物免疫机制的一种方法。该算法将实际问题的目标函数和约束条件比作抗原，将问题的解比作抗体，通过抗原与抗体、抗体与抗体间亲和度以及抗体浓度的计算，按照期望值的高低优先选择那些与抗原亲和性好而且浓度小的个体以实现对适应度好的抗体的促进和对浓度较大的抗体的抑制，使得IGA可以在进化过程中很好的保持个体的多样性，避免陷入局部最优解；同时又可以利用记忆单元的作用提高局部搜索能力，加快计算速度。另外一种免疫算法将所求解问题看成抗原，从中提取特征信息，即疫苗。疫苗转化为求解问题的方案，就在个体中产生抗体，整个免疫机制由免疫算子——抽取疫苗、接种疫苗、免疫选择来实现。（3）蚁群优化算法蚁群优化算法是意大利学者M．Dorigo提出的一种新型模拟进化优化算法。该算法是模拟自然界真实蚁群的觅食行为而形成的一种模拟进化算法，原理是基于蚁群的集体行为所表现出的一种信息正反馈现象：某一路径经过的蚂蚁越多，则后来者选择该路径的概率就越大。它采用有记忆的人工蚂蚁通过个体之间的信息交流与相互协作来找到从蚁穴到食物源的最短路径。蚁群算法在求解旅行商等优化问题中得到了一系列应用。但是其不足是求解过程中易出现停滞现象。为此，研究人员对蚁群算法的寻优机理进行了研究，从随机优化的角度出发提出了一种新的转移策略，设计出一种新颖的随机扰动蚁群优化算法，并将其用于求解优化求解问题，在获得全局最优解、提高收敛性方面显示了一定的优越性。（4）粒子群优化算法粒子群优化算法是人们受到鸟群搜索食物行为的启示而提出的一种优化算法，通过群体之间的信息共享和个体自身经验的总结来修正个体行动策略，最终求取优化问题的解。算法中每个优化问题的候选解都是搜索空间中的一个“粒子”，所有粒子都有一个由优化函数决定的适应值；此外，每个粒子均有一个速度决定其飞翔的方向和距离，各粒子追随当前的最优粒子在解空间中进行搜索，通过迭代找到最优解。在每次迭代中，粒子通过跟踪两个“极值”来更新自己：第一个极值是粒子本身找到的最优解，这个极值称为个体极值；另一个极值是整个种群目前找到的最优解，称为全局极值。具有并行处理特征，鲁棒性好、易于实现，能以较大的概率找到优化问题的全局最优解，且计算效率较高，已成功地应用于求解各种复杂的优化问题。（5）其他算法优先顺序法根据系统负荷大小按照某种约束条件依次选择路径，求解速度快，占用内存少，但难于获得最优解。动态规划法对目标函数的性态没有特殊的要求，理论上能求得全局最优解，但随着问题规模的增大而陷入“维数灾”，且难于考虑一些特殊约束条件限制。分支定界法在理论上能够找到最优解，并可以直接求解优化组合问题，但是需要精心构思分支策略和求下界的算法，使用较为复杂。拉格朗日松弛法能够有效地克服维数障碍，较好地解决大规模优化组合问题，不过对偶问题的最优解并不能够保证路径规划原问题解的可行性，在利用对偶原理处理整数规划问题时因对偶间隙的存在而导致原问题可行解的构造难度增大。可见采用这些传统数学规划方法来求解路径优化组合问题的难度很大。将数值优化方法与进化算法相结合是一种有益的尝试，综合利用拉格朗日松弛法求解效率高及GA全局优化性能的特点，将GA结合到拉格朗日松弛法中更新拉格朗日乘子，可以改善拉格朗日松弛法求解路径优化问题的性能。社会演化算法也是一种进化算法，其寻优机制是“范式的确立与更新以及认知主体对范式进行学习的一系列智能认知行为”。混沌优化方法直接采用混沌变量进行搜索，搜索过程按混沌运动自身规律和特性进行，因而获得最优解的可能性更强。混沌虽然貌似随机，却隐含着精致的内在结构，具有遍历性、随机性、规律性，能在一定范围内按其自身规律不重复地达到所有状态。混沌优化方法除了具有遗传算法的一些特点，如可考虑目标函数的不连续性和非线性因素、可实现并行处理、能提供多解等以外，还具有另外一些优势，主要体现在：①混沌优化方法更有可能跳出局部极小点。②达到某一精度要求，混沌优化方法具有较少的计算量和较快的求解速度。协同进化算法是一种新的进化算法框架，该算法借鉴自然界中的协同进化机制，在传统单物种进化算法的基础上引人生态系统的概念。生态系统中多个物种相互作用，共同进化，从而使整个系统不断演进。将应用领域待求解的问题映射为生态系统，以生态系统的进化来达到问题求解的目的。与常规的遗传算法相比，协同进化算法小但能得到更好的优化结果，收敛性好，而且克服了普通遗传算法计算时间过长的缺点。（6）综合分析由于通道规划的复杂性，各种模拟进化算法被引进来进行问题的求解。总体上看，免疫算法、蚁群优化算法、粒子群优化算法、社会演化算法以及混沌优化方法可以认为都是脱胎于遗传算法，都可以较好地解决通道规划寻优问题。但目前的研究工作大多都还处于起步阶段，有很多问题值得进一步研究，一方面是对其数学基础的研究非常重要，包括算法本身的收敛性分析、抗局部极值能力和参数设置影响等。另一方面，重点要研究这些方法在电力通道规划中的应用研究，研究建立能够最大限度解决电力通道约束的模型。城市电力通道规划应用实例目前，还没有地区进行过真正意义上的整个城市电网系统统一通道规划，个别城市只是根据未来负荷预测，对未来电缆建设通道进行了展望，提出了城市电力通道建设需求，但大部分工作都在统计汇总层面，没有计及资源共用、经济性等因素影响对通道整体进行优化。本节结合工程规划计算实例，对应用遗传算法进行通道规划情况介绍，重点为使规划人员掌握通道规划设计的原则、各种约束条件设置以及建立规划模型的思路，以引导规划设计人员在未来规划中结合实际情况，开展通道规划优化工作。（1）概况以某110kV的高压配电站的辐射线路规划为例，规划区域的负荷预测和变电站选址及主变容量确定已经完成，利用遗传搜索算法进行网络线路规划，提出网络规划模型，进行规划设计。实例结合地理信息系统（GIS），采用启发式搜索方法中适合于全局优化搜索的遗传算法（GA）进行问题求解。考虑了线路的投资、网络损失费用、维护和运行费用、用户停电损失，同时为保证与实际电缆通道规划相适应，考虑电缆通道实施方式对网络规划结果的影响。因与其它公用设施共用通道条件设置差异比较大，所以工程实例中没有考虑，实际应用中可以根据具体约束情况对电缆通道实施方式约束条件进行修正。（2）基础数据通道规划是利用城市电网GIS数据库进行的，目前多数城市已具备此条件，但应逐步将其扩展为空间数据库，即包括城市电力通道情况、各公用设施通道情况以及空间资源分布情况等各种城市空间资源信息，空间数据库管理系统能够有效地查询及管理空间资源。同时可作为城市电网通道规划的有力的辅助手段。主要数据包括街道、负荷、配电站、线路、通道基本情况等。其中，对于配电站和负荷的空间数据结构，其拓朴类型为点状地理实体；对于街道段、线路、通道等的空间数据结构，其拓朴类型为线状地理实体。（3）模型建立及求解假定在网络规划之前已经完成了规划区的负荷预测和高压变电站的选址和容量确定工作，规划目的是确定对应负荷预测水平（未开展饱和负荷预测）年的与网络拓朴结构对应通道规划结果。在计算过程中，根据对不同方案实施约束情况决定是否对网络拓朴结构进行修改，最终建立一个与目标网架相适应的电缆通道系统。基本原则是使规划网络在保证安全可靠的前提下做到经济上的优化。1）目标函数设F为城市中压配电网规划的总目标函数，Fxl为线路材料的年费用，Ftd为通道建设的年费用，Fyx为设备及电缆通道的年费用，Fph为电缆通道实施其它配合的年费用；G为包括可靠性、实施条件因素指标在内的通道规划约束条件。则考虑各种约束条件的通道规划数学模型为：(5-1)①线路的年费用Fxl考虑建设的时间因素，应用动态经济原理的“现值转年值”法将发生在建设期内不同时间点的全部费用通过资金等值计算折算成同一时间点后再直接进行计算。线路材料费用折算成年费用，具体表示为(5-2)其中：ZS为线路本体投资；r0为电力工业投资回收率，n为设备的经济使用年限；为当年的电能电价；为线路全年电能损失量；US为线路检修维护费用，一般可按照投资百分率计算。②通道建设的年费用Ftd为充分应通道建设情况对规划结果的影响，在模型设计中将通道条件单独考虑，以使规划结果对其敏感。（5-3）其中：k，为通道建设折算系数，即用理想建设条件与实际建设条件的比例系数，可以分段设置；C0为单位通道长度投资，Li为通道主干线路长度ΔAL为线路全年电能损失总值，UL为通道的维护费用，一般也可按照投资百分率进行计算。③设备运行的年费用Fyx包括设备运行年度费用及其它需分担的初始费用。(5-4)其中：ZK为初始设备需分担费用；UK为设备的年检修维护费用，可按投资百分率进行计算。④电缆通道实施其它配合的年费用FPH将电缆通道实施中因非电力技术本身需要的其它费用折算为年费用，对于不同的工程考虑的因素不同，而且可能相关很大，所以需要根据实际情况设计，本式中仅为该实例中考虑的因素。具体计算公式如下：(5-5)其中：i为满足线路拓朴结构而敷设的各个通道段；Cpi为电缆通道段i的单位长度配合其它费用；Li为该通道段i的长度；Cli为在街道段上敷设电缆通道段i的单位面积挖掘修复费用；Si为该街道段的挖掘修复面积；λ1i为该街道段的地价系数，λ2i为该街道段的道路等级系数；UP为年度其它费用，如与实施有关的规费类项目。2）约束条件结合城市地下电缆通道的实际特点以及可操作的原则，需要考虑如下的约束条件。①可靠性约束为了反映系统停运的严重程度和重要性，一般用平均用电有效度来评估：RASAI=用户用电小时数/用户需电小时数(5-6)其中：N总为系统中总用户数；Uj为平均年停运时间；Nj为故障时受影响的用户数，与Uj相对应；8760为每年的小时数。②容量约束对于变电站的出线，需满足容量约束：(5-7)式中：与分别为线路l所带的负荷值总和与最大允许传输有功功率；Nl为配电站出线的总根数。③电压降约束由于进行的是主干线路的网络规划，并未涉及分支线路具体带负荷的情况，因而只考虑一级分支线路。(5-8)式中：、和分别为主干线路上一级分支线路出线点的电压上、下界和正常运行电压；Nn为主干线路上所有一级分支线路出线点的数量。④地理信息约束在城市电力通道的规划中，在通道设计安排中，无论是不同电压等级电力线路组合时，还是考虑与其它公共设施安全约束时，都必须考虑实际城市道路的布局要求。（3）求解策略根据电力通道规划实际特点，根据网络最初拓朴结构，采用最短路径法随机方式生成通道的初始路径，然后采用遗传算法来优化通道，具体搜索流程如图5-1所示。图5-1采用GA进行通道规划的流程图在适应度计算过程中，对于给定规格的通道段，当敷设的电缆条数在其孔数容纳范围内时，增加电缆条数并不会带来通道成本的变化，而一旦突破现有通道段的容纳范围时，则需要通过改变通道段规格来适应新的变化，同时带来了通道成本的突变。因此，针对电缆通道的敷设成本跳跃性特点，必须对线路和通道费用进行解耦处理。（4）计算数据供电区域内共分为15个子供电区域，供电范围、供电区域分布以及规划区域的街道地理走向等基本情况见图5-2。图5-2供电范围、供电区域分布及规划区域的街道地理走向示意图该区域供电负荷预测约为40MVA，主要电源点为一座110kV高压配电站（2×40MVA），各小区负荷预测值见表5-1。表5-1各小区负荷预测值单位：kVA小区号负荷值小区号负荷值小区号负荷值164756188711177225860718481243731053818711318784387792033142041562310950155845计算中，主干线路的导线型号采用YJV-3×300mm2电缆线路，电缆通道全部采用排管进行敷设。因本项目范围较小，所以应用的设备类型及采用的通道型式较少，但对于计及影响因素的基本思路相同，实际应用可以参照设计。算例中所用设备及通道的经济技术数据见表5-2，可靠性数据见表5-3。表5-2所用设备及通道的经济技术数据设备及其型号投资费用/万元使用年限/年检修维护率/(%)YJV-300mm2电缆线路40/公里402.6开关3/台252电力电缆排管5孔100/公里3028孔120/公里10孔190/公里24孔250/公里表5-3设备可靠性分析表设备设备故障率平均修复时间（小时/次）配电变压器0.00043（次/台×年）20断路器0.02（次/台×年）15母线0.03（次/条×年）2隔离开关0.05（次/台×年）8电缆线路0.00791（次/km×年）9（5）计算结果根据以上求解方法进行计算，可以得到该高压配电站的网络通道候选方案。经过多代选择达到最优结果，本算例在第17代达到最优结果，具体各代群体中最优通道的各项数据信息见表5-4，仅列出初始代、第1代、第2代、满足最优条件后的17代的结果数据。表5-4某供电区域初始代和优化代最优通道的数据信息表代数年投资和运行总费用(万元/年)可靠性指标（ASAI）通道年费用/万元出线根数线路总长度/km初始代630.52630.999852574.8720931415.15405第1代603.2020.999854161.10109689.59654第2代600.40550.999854859.61833578.60323………………第17代585.47040.999856857.00437366.73805（6）结果输出最优通道确定后，可输出通道规划的基本信息，按照与道路信息结合可以给出通道敷设的具体路径信息和通道段的排管规格，表5-5所示为该区域网架对应的通道系统敷设信息表。表5-5最优网架对应的通道系统敷设信息表通道段ID途径街道段ID敷设的电缆条数需要的电缆排管孔数通道段排管规格11035882104235370112547021255804235……………273910125通道规划一般以GIS空间数据库紧密结合，可以将整个通道和地理环境有效地结合起来。在得到了该区域的通道规划数据信息后，进一步将通道路径在规划背景图上进行自动布线，可以实现规划结果的可视化输出，图5-3为该区域通道规划最终布线图。图5-3某供电区域通道规划可视化输出示意图（7）结果分析本区域采用该模型进行通道规划取得了良好效果，本地供电企业前期采用人工方式对该区域进行了规划，而且约束条件相同，规划结果需要7条电缆，线路长度7.26公里，而经模型计算后仅需要6条电缆，线路长度，6.73公里，节约线路长度约为8%，通道年费用节省11.49%，线路年费用节省城市空间资源综合利用实施研究虽然未来部分城市市区的空间规模会略有增加，但发展余地不大，随着城市社会经济发展，对空间资源需要越来越大，地下空间的充分利用则是现有市区拓展及优化城市空间的重要手段，立体高效运行地下空间，是未来紧凑型城市集约高效发展的必由之路。城市地下空间发展需求分析随着社会经济的不断发展，城市在空间、环境、资源等方面也面临着巨大挑战，从理论上讲，城市总体规划制定的布局是符合城市发展客观规律的，但在现实中，有时候理想模式的操作与运行还存在不少问题。为真正做到高效的土地资源集约化开发，争取地下空间资源充分利用无疑是实现城市集约化发展的一种很重要的途径。部分城市在现代化的进程中，对城市生态环境、地面敞开空间的要求提高，应使部分城市功能转入地下。节约土地资源的要求使建筑向竖向发展，而个别城市，如北京城区的高度控制使建筑向空中发展受到制约，向地下发展成为必然。对于中国的特大城市，从经济水平看，已达到世界上其它国家大规模开发地下空间时的水平，如2002年，北京市人均GDP已达3300美元，具备了开发地下空间的条件。同时对于部分历史文化名城、旅游城市等，保护范围很大，利用城市地下空间可满足城市容量扩大的需求，可更好的维护地面环境，保护历史风貌。地下空间开发利用的主要策略（1）地下空间开发利用要与城市总体规划中所提出的城市发展战略目标相协调，与城市的经济发展、社会进步目标相结合，使地下空间成为整个城市的有机组成部分，从而促进城市地上空间、地下空间的三维式协调发展，建设紧凑城市。（2）分层开发将地下空间开发利用的功能置于不同的竖向开发层次，充分利用地层深度，同时根据城市不同发展时期对地下空间开发利用的不同需求，综合规划，将开发的重点控制在地下不同的竖向层次。从而解决城市发展的各个不同阶段、不同建设时期，各类原有设施与新建设施的协调统一。地下空间资源评估地下空间资源评估是城市地下空间规划的重要基础数据。规划基础数据的科学性、超前性、准确、全面、深化程度与质量对一个前瞻的、科学的城市地下空间规划至关重要。应正确估计和评价城市中心区地下空间资源对城市空间发展的价值，合理估算地下空间资源量和确定发展规模、分布的深度及广度，合理分配和保护地下空间资源，研究影响地下空间资源合理开发利用的因素，分期分层开发利用。资源评估涉及地层环境、生态、自然环境、不可逆性、现有建设情况、合理开发量、资源潜力、资源配备等，为城市地下空间开发利用规划提供依据，并最终形成地下空间资源地理信息系统(GIS)。地下空间开发利用规划的一个重要目标就是限制地下空间资源的盲目开发和碎片式开发，防止资源浪费，不合理布局以及资源开发时序混乱，因此对于整体城市地下空间规划，仅对局部地区进行调查评估是远远不够的，应进行整体与重点相结合的地下空间资源和评估研究，对资源潜在蕴藏状态、品质、数量与分布进行调查，在此基础上进行功能、工程技术、经济、社会、生态和环境等多要素的评估，使人们能显性和清晰地掌握地下空间资源的分布属性和开发价值与影响，为城市规划编制提供典型的规划基础数据和资源评估成果。在后期阶段，可开展大面积整体规模的资源调查与评估，并以此成果建立初步的地下空间资源数据库和地理信息系统。主要内容包括：（1）地下空间资源的调查①地面建设及地形地貌，地面保留区和改建区的分布，工程地质及水文地质条件；已有地下空间开发利用情况，包括地下市政基础设施、交通、人防等。②深层地下空间资源的定性定量估测。③各层地下空间资源分布图及数据的统计、分析，市区地下空间资源总量及静态分布。（2）地下空间资源评估①地下空间资源评估的指标体系和数据库评价系统；地下空间资源开发利用的外在条件；城市土地及空间的配置规划。②浅层地下空间资源开发利用的布局。③城市重点开发地区及旧城改造中的再开发契机。（3）对主要用地功能的地下空间资源分类评价①历史风貌保护区、绿地广场的地下空间、居住区及危改区、城市重点功能区的地下空间资源价值评价、城市交通枢纽的地下空间资源价值评价。②浅层地下空间开发利用的社会经济环境效益和影响评价。③城市市中心地区深层地下空间资源开发利用方向研究及定性与定量评估。管线综合规划的实施研究管线综合是为合理利用城市用地，综合确定管线工程在城市地上、地下空间位置，避免工程管线之间及其相关建筑物、构筑物之间的相互矛盾和干扰，为各工程管线工程设计和规划管理提供依据。在城市建设中，工程管线的种类很多，除给水、排水管道外，还有电力、电信、煤气、热力等管线，有的还有人防工程和地下人行通道。需求及效益分析共同沟将设置在地面、地下或架空的各类公用管线集中容纳于一体，实施统一规划、设计、建设和管理，彻底改变以往各个管道各自建设、各自管理的零乱局面。综合管沟将解决城市“拉链路”的老大难问题。由于供水、供电、通讯管线都将集中到综合管沟中来，管线的铺设、维修都不需要再开挖路面就可以进行。不但能有效地避免由于铺设和维修地下管线而需要频繁挖掘道路，维护城市正常的交通、生活秩序，保持路容完整美观，降低了路面的维修费用和工程管线维修费用。同时由于综合管沟内管线布置紧凑合理能有效地利用道路地下空间，能够减少道路的杆柱及各类管线的检查井；由于架空管线一起进入地下，能减少架空线与绿化的矛盾。主要体现在以下几方面：（1）避免道路的反复开挖，保障交通正常运行。（2）可以实现对城市道路地下空间的高效、集约化利用。（3）有利于改善城市环境。（4）便于管线的维修保养，延长管线的使用寿命。（5）有利于增强城市的防灾抗毁能力。（6）适应城市的分期、阶段性的开发建设。（7）提高了市政管线供给的可靠性。城市共同沟的发展战略（1）战略分析共同沟适合在地下空间开发已经起步(正进行大规模地下空间开发的城市更优)、经济实力较强的城市优先发展，特别是这些城市内规划新建的区域。由于新区一般是城市重点发展的区域，其城市建设的现代化水平较高，整合区内道路和共同沟的建设，不仅可以大大降低建设成本，而且容易形成网络，使共同沟发挥出更大的效益。因此，今后共同沟建设的重点应在几个特大城市和经济实力较强、发展比较快的大城市，尤其是特大城市和大城市规划开发建设的新区和有大规模改造计划的老城区。此外，正在进行轨道交通规划和建设的城市，可以结合轨道交通隧道的建设，同步建造管线共同沟。（2）目标定位在特大城市中基本形成干线网络；在城市新区力争建成多个示范性的集约化敷设的管线系统，实现城市基础设施建设的全面现代化；以此来推动城市共同沟在各大城市中的建设和发展。在运营管理和法规制定方面要进行深入的研究，制定一套科学合理的运营管理体系，成立专门的管理机构，同时尽早出台共同沟的专项立法，以便进一步推进共同沟的建设。（3）指导思想及基本原则a.建设共同沟的指导思想贯彻以人为本、全面协调可持续发展的科学发展观，坚持城市建设各领域统筹发展的观念，以城市总体规划为基础，紧密结合城市道路规划，紧密结合城市轨道交通等大型地下空间开发利用项目的规划，紧密结合城市新区开发和旧区改造等大规模建设规划，把握最佳建设时机，积极与道路、地铁等建设项目整合，做到协调规划、同步施工。综合协调各工程管线的规划，使其真正实现集约化敷设，达到合理利用地下空间，提高城市基础设施服务水平，提升城市环境品质的目的。b.建设共同沟应遵循的原则与城市发展目标相协调；与城市结构形态相协调；与城市经济相协调；与城市景观相协调；满足城市防灾需求；适应城市阶段性开发建设。管线综合规划阶段研究管线综合一般分为规划综合和设计综合两个阶段，规划综合属于总体规划阶段的工作，设计综合属于详细规划阶段的工作。（1）总体规划阶段规划综合是以电力、电信、给排水和工业等主要的单项工程(专项工程)管线的规划资料为依据，并在此基础上绘制管线综合图，其主要任务是解决各单项工程管线的主干管线在总体布置上存在的问题，并确定主干管线的走向，对于管线的具体位置，除必须定出少数控制点外，一般不作肯定。设计综合要根据规划综合和各单项管线的初步设计资料，确定各项工程管线的平面和竖向具体位置，检查管线在平面和竖向上有无问题，并解决不同管线在交叉处所发生的问题。管线综合不仅仅是简单的管线平面及竖向交叉，首先它是各种工程管线的设计方案的综合。经过布置调整直至整体布局经济合理。竖向布置时应重视道路竖向和雨污水等重力流管线的协调关系。管线综合要充分利用现状设施，避免不必要的重复建设。尤其在旧城区，基础设施配套已基本完成，管线大的系统已形成，因此充分利用现有的基础设施，可以节约资金，加快城市旧城区的改造步伐，为城市环境改造、城市功能的尽快提升做贡献。管线综合要采用城市统一的坐标及高程。居住区、厂区、道路及各种管线的平面位置和竖向位置应采用统一的坐标和标高系统，避免发生混乱和互不衔接。（2）详细规划阶段控制性详细规划在编制过程中，由于种种原因，工程管线规划及管理不受重视，规划深度往往不能完全按照《城市规划编制办法实施细则》来执行，道路性质、功能以及断面形式等不做详细确定，工程管线各专业规划各自为阵，不进行管线综合考虑。规划逐步实施时，可能先开通某一条道路。建设单位单独做该道路的管线综合，这样往往不重视该道路及工程管线在整个控制性规划中的地位和作用，以偏盖全，有时就违背原规划的真实意图。给城市规划管理工作带来不必要的麻烦。因此强化控制性阶段的管线设计综合和管线设计管理，是严格执行城市规划法规的需求，是城市规划管理的需要，是城市可持续发展的需求。管线综合要考虑远期要求和近期建设相结合。城市是在围绕中心区逐步向外发展，比如较大居住区的建设受规划思路、资金投入等影响，一般都分期建设，这样一来管线的规划设计方案既要满足近期建设的要求，又要考虑远期规划发展的需求，既不能仅仅考虑近期的建设，也不能因为考虑远期发展而加大近期的投资。制约因素分析共同沟是合理、有效利用城市地下空间的重要工程设施之一。具有相当大的社会效益和一定的经济效益，但其总体投资相对较大。在共同沟建设过程中，有以下问题值得注意：（1）共同沟建设宜因地制宜地进行，结合重大工程综合考虑，避免单一性质的共同沟。根据调研情况，从国外发达国家共同沟建设情况来看，其共同沟建设一般都是与某些重大工程相结合，极少有单一性质的共同沟。如德国慕尼黑会展中心、国际机场等共同沟，都是很好的例子；国内也有较好的例子，如南昌市牛行水厂设计方案中，充分考虑了现状地形为鱼塘，较周边道路低约6～7m的特点，将水处理构筑物进行叠合设计，同时在底部设置共同沟，使各生产构筑物全部连通，将厂区内的各类生产管线全部纳入共同沟内。该工程是因地制宜、合理利用地下空间的典型。（2）共同沟建设投融资机制有待进一步研究。从上海的情况来分析，