官善友，廖建生，龐設(shè)典，楊育文

(武漢市勘測設(shè)計研究院，湖北武漢 430022)

武漢市都市發(fā)展區(qū)規(guī)劃用地地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評價

官善友?，廖建生，龐設(shè)典，楊育文

(武漢市勘測設(shè)計研究院，湖北武漢 430022)

在充分搜集資料、現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上，對武漢市都市發(fā)展區(qū)的區(qū)域地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等做出了全面分析，并采用規(guī)范法、模糊綜合評判法對規(guī)劃用地的工程建設(shè)適宜性進(jìn)行定量評價和適宜性分區(qū)，提出了各區(qū)規(guī)劃工程建設(shè)的類型和不良工程地質(zhì)問題防治對策建議。

規(guī)劃用地；工程建設(shè)適宜性；地質(zhì)環(huán)境

1 引 言

地質(zhì)環(huán)境是自然環(huán)境的一種，指由巖石圈、水圈和大氣圈組成的環(huán)境系統(tǒng)。地質(zhì)環(huán)境是整個生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)，是自然資源主要的賦存系統(tǒng)，是人類最基本的棲息場所、活動空間及生活、生產(chǎn)所需物質(zhì)來源的基本載體。人類和其他生物依賴地質(zhì)環(huán)境生存發(fā)展，同時，人類和其他生物又不斷改變著地質(zhì)環(huán)境。地質(zhì)環(huán)境對于人類的生活、生產(chǎn)及生態(tài)之間的適應(yīng)性如何，從根本上決定著人類生存發(fā)展環(huán)境的質(zhì)量。人類與地質(zhì)環(huán)境的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展研究，日益成為城市發(fā)展的重點。

武漢市城市總體規(guī)劃分為市域、城鎮(zhèn)地區(qū)和主城三個層次[1]，本專題研究的工作范圍為都市發(fā)展區(qū)，面積1 044.72 km2。武漢市都市發(fā)展區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件較復(fù)雜，存在的不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害類型主要有巖溶地面塌陷、滑坡、崩塌、軟土地面沉降等；部分區(qū)域?qū)賻r溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，上世紀(jì)中葉以來先后發(fā)生了中南軋鋼廠、倒口湖、陸家街、毛坦村、市司法學(xué)校等十余起巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害；本世紀(jì)巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，2006年4月9日，武昌長江紫都花園兩次發(fā)生巖溶地面塌陷，造成兩棟已建房屋拆除；2008年2月29日，漢南區(qū)紗帽街發(fā)生巖溶地面塌陷，威脅長江干堤安全；2008年～2009年兩年內(nèi)，白沙洲大道沿線發(fā)生多處巖溶地面塌陷，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響。

《中華人民共和國城鄉(xiāng)規(guī)劃法》第25條規(guī)定:“編制城鄉(xiāng)規(guī)劃，應(yīng)當(dāng)具備勘察、測繪、氣象、地震、水文、環(huán)境等基礎(chǔ)資料”。因此，開展規(guī)劃用地地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量調(diào)查與評價是編制城鄉(xiāng)規(guī)劃和實施城市規(guī)劃管理的基礎(chǔ)。

2 區(qū)域地質(zhì)條件

2.1 地質(zhì)構(gòu)造

武漢市區(qū)位于淮陽山字型前弧西翼與新華夏構(gòu)造體系的復(fù)合部位，屬淮陽山字型前弧西翼葛店－漢陽褶皺帶。區(qū)內(nèi)大地構(gòu)造跨及揚(yáng)子準(zhǔn)地臺和秦嶺褶皺系兩個一級構(gòu)造單元[2]。由于區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了大別、揚(yáng)子、加里東、華力西－印支、燕山－喜馬拉雅等多次構(gòu)造運(yùn)動，使區(qū)內(nèi)構(gòu)造更趨復(fù)雜。新洲凹陷是在古老結(jié)晶基底上發(fā)展起來的中生代沉積盆地；武漢臺褶束由古生界及早三疊系組成的一系列北西西向或近東西向復(fù)式褶皺組成。區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育，主要表現(xiàn)為北西西或近東西、北西、北北東、北東向及不同性質(zhì)和不同規(guī)模的斷層，其中北西西向或近東西向、北西向斷層較為發(fā)育。

2.2 新構(gòu)造運(yùn)動

本區(qū)經(jīng)歷了多旋回復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動，斷裂構(gòu)造發(fā)育。這些斷裂主要為北西西向和北北東向兩組方向，構(gòu)成區(qū)域的主要構(gòu)造格架。在新構(gòu)造時期，由于受到印度洋板塊對青藏高原的碰撞擠壓和太平洋板塊俯沖推擠的影響，本區(qū)地殼構(gòu)造運(yùn)動由前期的強(qiáng)烈張性隆起和斷陷轉(zhuǎn)化為塊狀差異隆起和坳陷，斷裂活動也由前期的張性斷塊運(yùn)動轉(zhuǎn)化為走滑活動。第四紀(jì)以來，本區(qū)主要受濱太平洋構(gòu)造域的影響，北西西向斷裂只局限在少數(shù)北西西向斷裂帶上，大多數(shù)斷裂已無明顯活動；而北北東向斷裂發(fā)生右旋走滑運(yùn)動，但其規(guī)模和活動性明顯弱于華北地區(qū)，且呈現(xiàn)出自東向西活動性逐步減弱的趨勢。工作區(qū)近場區(qū)主要斷層及其活動性見表1[3]，這些斷裂第四系早、中更新世均有過活動跡象，但全新世以來沒有活動。

近場區(qū)主要斷裂及其活動性 表1

2.3 地震

武漢市所處的地震活動環(huán)境主要有如下特點:

(1)武漢所在地區(qū)的地震活動主要屬于華北地震區(qū)南部地震活動相對弱的郯廬地震帶南部、華北平原地震帶南部和華南地震區(qū)長江中游地震帶的交界部位。地震活動相對較弱，沒有發(fā)生過級以上地震。

(2)區(qū)域范圍自公元319年至今共記到MS≥4.7地震34次，其中6.0級～6.5級地震2次；5.0級～5.9級地震25次。區(qū)域范圍自1970年以來記到現(xiàn)代小震(1.0≤MS≤4.6)1759次。

(3)工作區(qū)域內(nèi)自1970年以來記到MS≥1.0級地震43次，其中2.0級～2.4級地震6次，其余均小于2.0級。工作區(qū)域地震活動強(qiáng)度和頻度都較弱。

3 地質(zhì)環(huán)境條件

3.1 工程地質(zhì)條件

(1)地層巖性

武漢市分布古生界至新生界地層。古生界地層地表出露不廣，多隱伏于新生界地層之下。上第三系地層地表未出露，埋于第四系松散堆積物之下。松散堆積物分布面積約占武漢市區(qū)總面積的三分之二。

由于武漢市地貌多樣、河湖發(fā)育，第四紀(jì)期間的氣候冷暖干濕多次變化及振蕩式的升降運(yùn)動，致使第四紀(jì)沉積環(huán)境變遷頻繁，造成第四紀(jì)地層分布廣、類型多、相變大、物質(zhì)成分復(fù)雜。第四系地層可劃分為下、中、上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)地層。按照地層性質(zhì)與工程建設(shè)關(guān)系為主的分區(qū)原則，將工作區(qū)分為軟土區(qū)、一般黏性土區(qū)、老黏性土區(qū)、基巖區(qū)、巖溶地面塌陷易發(fā)區(qū)。

工作區(qū)地下水類型及含水巖組劃分[1]表2

3.2 水文地質(zhì)條件

按照地下水的性質(zhì)及埋藏條件，將工作區(qū)地下水分為4種類型、8個含水巖組，如表2所示。

3.3 主要環(huán)境地質(zhì)問題

影響工作區(qū)工程建設(shè)適宜性的環(huán)境地質(zhì)問題主要有巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，軟土引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問題，河流沖蝕塌岸等。

(1)巖溶地面塌陷

武漢市屬鄂東南巖溶地面塌陷易發(fā)區(qū)，近幾十年發(fā)生過十余起巖溶地面塌陷災(zāi)害。武漢地區(qū)碳酸鹽巖在自然及人類工程活動(抽取地下水)作用下，自1931年以來，先后在武昌丁公廟、江夏區(qū)馬鞍山井田、漢陽中南軋鋼廠、武昌阮家巷、陸家街、毛坦港、市司法學(xué)校、青菱鄉(xiāng)烽火村、江夏區(qū)范湖鄉(xiāng)金水村、烏龍泉京廣線及漢南陡埠村等十多處地方發(fā)生了巖溶地面塌陷。工作區(qū)內(nèi)已發(fā)生的巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，大部分集中在沿長江一帶。

(2)軟土環(huán)境地質(zhì)問題

工作區(qū)內(nèi)軟土主要為淤泥質(zhì)土和淤泥，在一級階地及湖泊周邊地段都有較大范圍的分布，分析搜集的鉆孔資料，軟土厚度一般4.0 m～10.0 m，局部地段厚度達(dá)20.0 m以上，小者厚度僅0.3 m。軟土層一般為單層，局部地段(如北湖、漲渡湖等地段)有2層～3層。軟土含水量大、孔隙比大、呈流塑、軟塑狀態(tài)，具觸變性、高壓縮性和流變性的工程地質(zhì)特征，易引發(fā)軟土地基不均勻沉降、地面沉降、軟土震陷等環(huán)境地質(zhì)問題。

(3)河流沖蝕塌岸

武漢市踞長江與漢江交匯之地，江岸線長，且長江及漢江武漢段河床彎曲，局部存在迂回現(xiàn)象，受新構(gòu)造運(yùn)動和河水流態(tài)的影響，河道變遷擺動強(qiáng)烈，而岸坡多以土質(zhì)岸坡為主，結(jié)構(gòu)較松散、抗沖刷能力弱，在長江及漢江凹岸坡在江水沖刷侵蝕作用下，易掏蝕坡腳土體，形成臨空面，使土體穩(wěn)定性降低、失穩(wěn)而產(chǎn)生塌岸。

(4)其他地質(zhì)災(zāi)害

主要為滑坡、崩塌，分布于遠(yuǎn)城區(qū)的丘陵地段，一般為降雨、風(fēng)化等自然因素及切坡建房、開山采石等人為因素引發(fā)，災(zāi)害規(guī)模較小。

4 工程建設(shè)適宜性分區(qū)與評價

人類活動與地質(zhì)環(huán)境的協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展研究，目前主要是研究地質(zhì)環(huán)境承載能力及其工程建設(shè)適宜性。

4.1 評價方法

(1)規(guī)范法

《城鄉(xiāng)用地評定標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ132－2009)規(guī)定，場地的工程建設(shè)適宜性采用基本指標(biāo)多因子分級加權(quán)指數(shù)和法與特殊指標(biāo)多因子分級綜合影響系數(shù)法，按式(1)規(guī)定的定量方法進(jìn)行評判:

式中:P——評定單元綜合評定分值；

K——特殊指標(biāo)綜合影響系數(shù)；

m——基本指標(biāo)因子數(shù)；

ωi——第i項基本指標(biāo)計算權(quán)重；

Xi——第i項基本指標(biāo)分級賦分值。

場地工程建設(shè)適宜性可通過按式(1)定量計算得到的適宜性指數(shù)進(jìn)行判定。當(dāng)P≥60，工程建設(shè)適宜性為適宜；當(dāng)30≤P<60，為較適宜；當(dāng)10≤P<30，為適宜性差；當(dāng)P<10，為不適宜。

(2)模糊綜合評判方法

工程建設(shè)適宜性評價是一個多因素的復(fù)雜系統(tǒng)，其內(nèi)部諸要素之間的相互作用關(guān)系及各要素對系統(tǒng)功能的影響程度在量上比較難以精確衡量，即具有“模糊性”的特征；其次，工程建設(shè)適宜性是一個包含著若干不同層次(或若干個子系統(tǒng))的復(fù)合系統(tǒng)，其系統(tǒng)功能從整體上來說是一種綜合功能，具有多“屬性”特點。因此，工程建設(shè)適宜性評價是一種多屬性或多準(zhǔn)則評價問題。這就要求必須根據(jù)評價問題的性質(zhì)、目標(biāo)、要求等選擇適宜的評價模型和方法。在這方面綜合模糊評價方法為我們提供了一種有效的方法。模糊綜合評判方法，主要分為以下8個主要步驟:

①確定評判等級；

②根據(jù)評判等級劃分，確定評語集V＝{v1，v2，…，vm}，是一m維向量；

③確定評判因素集X＝{X1，X2，…，Xn}，是一n維向量；

④確定每一因素標(biāo)準(zhǔn)分度值c，c＝其中第二行至n行元素值與對應(yīng)的第一行元素分度值相同；

⑤隸屬函數(shù)的確定

根據(jù)某一參評因素的實際分值xi，確定其隸屬度uij(0≤uij≤1，i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，m)。uij越大，表明該因素屬于某一等級程度越大。若uij＝0，則不屬于該等級。uij的表達(dá)式由下列線性函數(shù)決定(以列為序):

式(2)中，i＝1，2，…，n。

式(4)中，i＝1，2，…，n。

⑥建立模糊關(guān)系矩陣

由式(2)～(4)，確定任一因素的隸屬度，由此建立模糊關(guān)系矩陣R:

⑦確定權(quán)重集W

每個參評因素因目的不同，反映問題的程度不同，它們之間的重要性也不相同。在進(jìn)行評估之前，應(yīng)先確定權(quán)重，W＝{w1，w2，…，wn}，且∑wi＝1。目前有兩種方法確定權(quán)重:一是根據(jù)專家意見和經(jīng)驗綜合確定；二是AHP法(Analytic Hierarchy Process)。后者是國際上公認(rèn)的方法，即層次分析法。

⑧評判結(jié)果。由R與W進(jìn)行模糊運(yùn)算，確定B向量。根據(jù)B向量中的值，按最大隸屬度原則，判定評價結(jié)果。

4.2 分區(qū)結(jié)果及評價

根據(jù)規(guī)范法和模糊綜合評判法的評價結(jié)果對比分析，兩種方法得出的結(jié)論基本一致，確保了本次評價的科學(xué)性和合理性。武漢市都市發(fā)展區(qū)規(guī)劃用地工程建設(shè)適宜性分區(qū)及評價結(jié)果如表3所示。

工程建設(shè)適宜性分區(qū)及評價 表3

5 主要成果和結(jié)論

(1)搜集和整理了武漢市都市發(fā)展區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等資料，編制了鉆孔分布圖、軟土分布及等厚度圖、砂土頂板埋深等厚度圖、覆蓋層等厚度圖、工程地質(zhì)圖等系列圖件；(2)系統(tǒng)論述了武漢市都市發(fā)展區(qū)區(qū)域地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件，并對影響規(guī)劃用地的不良工程地質(zhì)問題和地質(zhì)災(zāi)害做出了分析評價；

(3)采用規(guī)范法、模糊綜合評判法對規(guī)劃用地工程建設(shè)適宜性進(jìn)行了分析評價，將工作區(qū)劃分為適宜、較適宜、適宜性差3個大區(qū)和8個亞區(qū)，提出了城市用地選擇要求和地質(zhì)災(zāi)害防治對策建議。

[1] 官善友，龐設(shè)典，龍治國.論武漢市環(huán)境工程地質(zhì)問題[J].工程地質(zhì)學(xué)報，2007，Vol.15 SUPPL

[2] 湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局.武漢市基巖地質(zhì)圖說明書(1∶50 000)，1990

[3] 官善友，廖建生，王甫強(qiáng).武漢市都市發(fā)展區(qū)城市用地抗震適宜性分區(qū)研究[J].工程勘察，2010(z1)

[4] 龐設(shè)典，熊毅明，肖炎明.武漢市工程地質(zhì)分區(qū)的構(gòu)想[J].城市勘測，2005(2)

Investigation and Estimate for Geologic Enviroment of Planning Land in Wuhan Urban Development District

Guan Shanyou，Liao Jiansheng，Pang Shedian，Yang Yuwen
(Wuhan Geotechnical Engineering and Surveying Institute，Wuhan 430022，China)

Base on data collection and on－the－spot investigation，this paper analyse the areal geology，engineering geology，hydrogeololgy and environmental geology condition of of Wuhan urban development district.Using code method and fuzzy comprehensive judgement method，analyse the engineering construction suitability and suitable subarea of planning land.Put forward the suggestion for planning engineering construction type and control suggestion for Bad engineering geological problems.

planning land；engineering construction suitability；geoologic enviroment

2011—06—06

官善友(1968—)，男，正高職高級工程師，注冊土木(巖土)工程師，主要從事巖土工程勘察、設(shè)計及地質(zhì)災(zāi)害評估等技術(shù)管理工作。

1672－8262(2011)05－151－04

P642.5

A