花修權(quán)，黃敬軍，魏永耀，繆世賢，徐士銀，姜 素，張 麗

(1.徐州市國土資源局，江蘇 徐州 221006;2.國土資源部地裂縫地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京210018;3.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210018)

0 引言

城市地質(zhì)調(diào)查工作就是在城市及周邊地區(qū)或未來城市化地區(qū)的特定空間范圍內(nèi)，綜合考慮各種地質(zhì)要素，研究其對(duì)城市發(fā)展所提供的資源，所施加的約束條件以及城市發(fā)展對(duì)各種地質(zhì)要素所產(chǎn)生的影響，為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理服務(wù)的地質(zhì)工作(李友枝等，2003)。國外城市地質(zhì)工作起源于20世紀(jì)20年代末期，到60年代末至70年代，歐美發(fā)達(dá)國家的城市地質(zhì)工作取得了重大進(jìn)展，如美國《加利福尼亞州城市地質(zhì)總體規(guī)劃》、《舊金山灣地區(qū)土地潛力分析》、德國《下薩克森州和不萊梅市自然環(huán)境潛力地質(zhì)科學(xué)圖系(1∶20萬)》、英國的《倫敦計(jì)算機(jī)化地下與地表地質(zhì)(LOCUS)》等成果，工作內(nèi)容涵蓋了廢棄物處置、水土污染防治、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估、地下水脆弱性評(píng)價(jià)、多目標(biāo)地球化學(xué)、生態(tài)地質(zhì)調(diào)查等多種內(nèi)容的綜合調(diào)查研究，直接為城市的規(guī)劃管理服務(wù)。

我國的城市地質(zhì)工作開始于20世紀(jì)80年代，2002年后，上海、北京、天津、廣州、杭州、南京等城市陸續(xù)開展城市地質(zhì)調(diào)查試點(diǎn)工作，圍繞城市發(fā)展規(guī)劃和建設(shè)急需，針對(duì)城市地下三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)與空間資源、地質(zhì)災(zāi)害與空間安全、地表水土體環(huán)境質(zhì)量以及城市發(fā)展環(huán)境承載力方面開展調(diào)查與評(píng)價(jià)，建立城市地質(zhì)數(shù)據(jù)庫和城市信息管理、服務(wù)系統(tǒng)，為城市生活規(guī)劃建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和可視化決策平臺(tái)，為企事業(yè)單位和社會(huì)公眾提供城市地質(zhì)信息服務(wù)(馮小銘等，2003;金江軍等，2007)。如北京圍繞戰(zhàn)略性資源開展的地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)，其成果應(yīng)用于解決北京應(yīng)急供水，為緩解北京水資源緊缺起到了重要作用;上海利用地面沉降監(jiān)測(cè)井網(wǎng)，結(jié)合GPS、InSAR、GIS和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，建立地面沉降預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，為城市防災(zāi)減災(zāi)提供了重要資料(李烈榮等，2012)。

徐州是江蘇省重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)的三大都市圈(南京、蘇錫常、徐州都市圈)之一，是江蘇地質(zhì)環(huán)境最復(fù)雜的地區(qū)，巖溶塌陷、采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害和區(qū)域穩(wěn)定性問題已影響徐州經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。開展徐州城市地質(zhì)調(diào)查工作，其目的是查明徐州城市地質(zhì)環(huán)境條件和地質(zhì)資源狀況，搭建城市三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和地質(zhì)信息平臺(tái)，為徐州城市發(fā)展規(guī)劃、資源可持續(xù)利用和城市可持續(xù)發(fā)展提供系統(tǒng)的地質(zhì)資料和技術(shù)保障。

1 城市發(fā)展對(duì)地質(zhì)調(diào)查的需求分析

1.1 城市規(guī)劃建設(shè)對(duì)地質(zhì)調(diào)查的需求

根據(jù)《徐州城市總體規(guī)劃(2007—2020)》，徐州將以老城區(qū)和徐州新區(qū)“雙心”為核心，銅山、利國、賈汪、大許、雙溝、鄭集為6個(gè)重點(diǎn)發(fā)展組團(tuán)及柳新鎮(zhèn)、青山泉鎮(zhèn)、汴塘鎮(zhèn)、大吳鎮(zhèn)、茅村鎮(zhèn)、大彭鎮(zhèn)、漢王鎮(zhèn)、三堡鎮(zhèn)、棠張鎮(zhèn)、張集鎮(zhèn)10個(gè)鎮(zhèn)適度發(fā)展的“眾星拱月”的大都市空間結(jié)構(gòu)，7條軌道交通成為連結(jié)主城區(qū)與外圍組團(tuán)間的快速通道。顯然，如此巨大城市規(guī)劃建設(shè)，都應(yīng)以城市的自然地理及地質(zhì)環(huán)境條件為依據(jù)。只有精確的、最新的地學(xué)信息支持，才能以可持續(xù)的方式利用土地和資源，才能有針對(duì)性地開展城市規(guī)劃建設(shè)。首先，在徐州城市的布局規(guī)劃、主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)選擇、農(nóng)業(yè)區(qū)劃和市政建設(shè)規(guī)劃過程中，均需要地質(zhì)資源(礦產(chǎn)資源、地下水資源、土地資源、地下空間資源等)作為支撐與優(yōu)化，城市人口集中、工礦業(yè)集中，城市經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展需要有足夠礦產(chǎn)資源、能源、水資源(莊育勛等，2003)，也需要地質(zhì)環(huán)境安全(區(qū)域地殼穩(wěn)定性、巖溶塌陷、采空塌陷、水土污染)等數(shù)據(jù)資料作保障。其次，徐州正處于由城市自由形成與發(fā)展的歷史階段轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘幸揽康貙W(xué)在內(nèi)的自然和社會(huì)科學(xué)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃與管理，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的大規(guī)模建設(shè)和快速發(fā)展的重要?dú)v史轉(zhuǎn)折時(shí)期，在查明城市礦產(chǎn)資源、能源、水資源狀況及變化趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地進(jìn)行城市的規(guī)劃。

1.2 重大工程建設(shè)對(duì)地質(zhì)調(diào)查的需求

近幾年，城市重大工程建設(shè)引發(fā)安全事故的報(bào)道不斷，僅因地鐵施工導(dǎo)致的路面沉陷坍塌事故就在北京、上海、廣州、青島、沈陽、大連、杭州、深圳、南京、西安、鄭州、南昌等多個(gè)城市發(fā)生，對(duì)地質(zhì)條件認(rèn)識(shí)不清是主要因素。依據(jù)《徐州市城市軌道交通近期建設(shè)規(guī)劃(2013—2020)》，徐州近期規(guī)劃建設(shè)的3條地鐵線的一期工程，線路總長67 km，其中地下段60.6 km，地鐵沿線不僅地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，而且經(jīng)過的區(qū)域多數(shù)為隱伏巖溶區(qū)和煤礦采空區(qū)，是巖溶塌陷、采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)。因此，迫切需要從地學(xué)角度論證巖溶地質(zhì)環(huán)境和煤礦采空區(qū)對(duì)地鐵建設(shè)的影響及地鐵建設(shè)可能誘發(fā)或加劇的環(huán)境地質(zhì)問題，為軌道交通的安全建設(shè)及運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。同樣，即將上馬或正在建設(shè)的觀音機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建、鄭徐客運(yùn)專線鐵路、徐賈快速通道南延段、三環(huán)高架等重大工程建設(shè)項(xiàng)目，除經(jīng)過隱伏巖溶區(qū)和采煤塌陷區(qū)外，還穿越活動(dòng)性斷裂帶及廢黃河所形成的軟土及粉細(xì)砂層分布區(qū)，由此涉及到區(qū)域穩(wěn)定性、砂土液化、地基不均勻沉降及巖溶塌陷、采空塌陷等地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境地質(zhì)問題。針對(duì)上述具體問題，都必須在查明地質(zhì)環(huán)境問題狀況及變化趨勢(shì)的基礎(chǔ)上做出科學(xué)評(píng)價(jià)，為每一項(xiàng)重大工程的勘察、設(shè)計(jì)、施工提供服務(wù)和技術(shù)參考。

1.3 城市防災(zāi)減災(zāi)對(duì)地質(zhì)調(diào)查的需求

隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，城市建設(shè)在單位土地上的集聚程度比以往任何時(shí)候都高，如果發(fā)生災(zāi)害將產(chǎn)生明顯的放大效應(yīng)。徐州自1986年發(fā)生巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害以來相繼發(fā)生了18起，不僅直接威脅周圍建筑物、重大工程及人民群眾的安全，而且給社會(huì)穩(wěn)定造成了不良影響。雖然1996年開展巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害勘查工作，初步查明塌陷發(fā)生、發(fā)展和分布規(guī)律，但由于勘查工作區(qū)僅局限于老城區(qū)270 km2，而徐州城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)有隱伏巖溶分布區(qū)1 800多km2，已有的成果難以為徐州城市規(guī)劃建設(shè)提供系統(tǒng)的巖溶地質(zhì)信息。徐州是全國重要煤炭能源基地之一，經(jīng)過130多年的開采，地表已形成170 km2的采煤塌陷地，城市化使過去處在郊野的采煤塌陷地已進(jìn)入城市區(qū)域。雖然，針對(duì)采煤塌陷地進(jìn)行了大規(guī)模的土地復(fù)墾和地質(zhì)災(zāi)害治理，實(shí)施了如銅山柳新、賈汪南湖和商湖等高效農(nóng)業(yè)復(fù)墾示范工程，但徐州城市規(guī)劃區(qū)的賈汪、九里、閘河和利國4大煤田分布區(qū)域近700 km2，由于采煤歷史悠久及鄉(xiāng)鎮(zhèn)小煤窯的盲目開發(fā)利用，對(duì)地下采空區(qū)分布狀況、塌陷災(zāi)害現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)等迫切需要解決的問題難以提供確切的數(shù)據(jù)資料。顯然，現(xiàn)有的巖溶地質(zhì)和采空區(qū)調(diào)查成果資料已無法滿足城市防災(zāi)減災(zāi)對(duì)地質(zhì)調(diào)查的需求。

1.4 生態(tài)環(huán)境保護(hù)對(duì)地質(zhì)調(diào)查的需求

能源產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)、冶金業(yè)、建材業(yè)、煤鹽化工業(yè)和食品及農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)是徐州市6大千億元主導(dǎo)工業(yè)產(chǎn)業(yè)，煤炭采掘業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞眾所周知，其他生產(chǎn)加工業(yè)也對(duì)地下水及土壤環(huán)境造成污染隱患，另外大量的工礦廢棄地的復(fù)墾利用亟需查明地下水及土壤的污染狀況及成因。因此，生態(tài)環(huán)境保護(hù)壓力很大。煤炭聚集地及其他生產(chǎn)加工企業(yè)附近的耕地質(zhì)量該如何保障、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展該如何科學(xué)布局、城市規(guī)劃該如何趨利避害等，都需要土壤地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)方面的科學(xué)證據(jù)。顯然，目前僅有的1∶25萬土壤地球化學(xué)調(diào)查成果已不能滿足城市環(huán)境保護(hù)、生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展以及耕地保護(hù)方面的需要，缺少重要地區(qū)1∶5萬土壤環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查系統(tǒng)資料，缺少針對(duì)生態(tài)市建設(shè)重點(diǎn)工程等特殊地區(qū)的系統(tǒng)環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查資料，面對(duì)新一輪的生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求，難以提出有效的對(duì)策建議。因此，查清徐州地區(qū)的水土環(huán)境質(zhì)量，評(píng)價(jià)污染程度，研究地表水－土－氣－生元素分布與循環(huán)規(guī)律，全面掌握各種環(huán)境現(xiàn)狀及其對(duì)整體環(huán)境的影響，方能滿足生態(tài)環(huán)境保護(hù)的精細(xì)化要求。

1.5 “智慧徐州”對(duì)地質(zhì)信息的需求

2007年建成的“數(shù)字徐州”使國土資源部門依托共享平臺(tái)與數(shù)字徐州地理空間框架數(shù)據(jù)，建成基于GIS的國土資源電子政務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了全市國土資源批供用補(bǔ)查“一張圖”和“礦地一體化”管理。疊加城市地形地貌、宗地分布、地價(jià)等專題數(shù)據(jù)，整合公共服務(wù)平臺(tái)中的基礎(chǔ)地理、礦產(chǎn)資源利用、土地調(diào)查等成果?！皵?shù)字徐州”已廣泛應(yīng)用于城管、地稅、水務(wù)、規(guī)劃、軍隊(duì)等20多個(gè)部門，城管部門建立了數(shù)字化城市管理系統(tǒng)，通過與數(shù)字徐州公共平臺(tái)資源整合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化城市管理的全覆蓋;水務(wù)部門建立了城市供排水管理地理信息系統(tǒng)，將水源、管網(wǎng)、用戶的地理位置與屬性信息相結(jié)合，對(duì)排水、供水、污水處理實(shí)時(shí)監(jiān)控。但是，徐州市地質(zhì)信息數(shù)字化明顯落后于其他基礎(chǔ)信息，不同時(shí)期、不同單位完成的地質(zhì)調(diào)查成果的分散保存和管理，以及缺乏資料信息共享、綜合利用的機(jī)制和手段，使寶貴的地質(zhì)資料信息無法發(fā)揮其真正的價(jià)值。

為豐富地理信息資源，拓展“數(shù)字徐州”成果應(yīng)用，徐州市作為“智慧城市”試點(diǎn)城市，推進(jìn)跨部門、跨縣區(qū)信息采集、交換、管理和應(yīng)用，迫切需要將“徐州城市地質(zhì)基礎(chǔ)信息平臺(tái)”納入其中，實(shí)現(xiàn)城市地質(zhì)數(shù)據(jù)資料存儲(chǔ)管理、綜合分析、三維可視化與信息共享服務(wù)等功能，使已有勘查成果實(shí)現(xiàn)社會(huì)化服務(wù)，促進(jìn)城市管理科學(xué)化、精細(xì)化，全力建設(shè)人口、產(chǎn)業(yè)、空間、土地、環(huán)境、社會(huì)生活和公共服務(wù)等領(lǐng)域智能化管理為目標(biāo)的全新城市形態(tài)。

2 城市地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容

徐州城市地質(zhì)調(diào)查工作依據(jù)城市的地質(zhì)問題和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求而定，即以“地質(zhì)資源保障與地質(zhì)環(huán)境安全”兩大重點(diǎn)部署地質(zhì)調(diào)查工作，從基礎(chǔ)地質(zhì)、地質(zhì)資源、地質(zhì)環(huán)境、綜合研究、信息系統(tǒng)這5個(gè)層面上展開，設(shè)置地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查與區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、地下水資源調(diào)查與應(yīng)急水源地評(píng)價(jià)、地下空間資源調(diào)查與開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)、地質(zhì)景觀資源調(diào)查與地質(zhì)公園規(guī)劃、巖溶地質(zhì)調(diào)查與巖溶塌陷防治、地下采空區(qū)調(diào)查與工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、水土環(huán)境調(diào)查與生態(tài)安全評(píng)價(jià)、資源環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)及城市地質(zhì)信息管理與服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)9個(gè)專題研究(圖1)。

2.1 地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查與區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

圍繞基巖地質(zhì)、第四紀(jì)地質(zhì)及區(qū)域穩(wěn)定性等方面開展調(diào)查，查明基底及第四紀(jì)松散沉積物的地層巖性及空間分布特征，查明活動(dòng)性斷裂的類型、活動(dòng)強(qiáng)度及空間展布，查明隱伏巖溶區(qū)上覆古河道分布及所形成砂土的展布特征。在以往第四紀(jì)地質(zhì)研究基礎(chǔ)上，建立第四系結(jié)構(gòu)與第四紀(jì)沉積環(huán)境演化模式，構(gòu)建三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。通過三維可視化技術(shù)，使具有時(shí)空分布特征的地質(zhì)數(shù)據(jù)得到直觀形象的展現(xiàn)，并為地質(zhì)資源調(diào)查及地質(zhì)環(huán)境調(diào)查提供基礎(chǔ)資料。

2.2 地下水資源調(diào)查與應(yīng)急水源地評(píng)價(jià)

圍繞水資源應(yīng)急保障及誘發(fā)巖溶塌陷的水動(dòng)力條件展開調(diào)查工作，查明擬作為應(yīng)急供水的水源地的水文地質(zhì)條件、資源賦存狀況，查明隱伏巖溶區(qū)巖溶水的補(bǔ)徑排條件。從地下水系統(tǒng)的角度建立三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行地下水資源評(píng)價(jià)，研究煤礦礦坑排水及塌陷對(duì)水文地質(zhì)條件、地下水流場(chǎng)、水質(zhì)的影響，結(jié)合城市供水規(guī)劃進(jìn)行地下水應(yīng)急水源地評(píng)價(jià)。

2.3 地下空間資源調(diào)查與開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)

圍繞地下空間開發(fā)適宜性展開調(diào)查工作，查明地下50 m內(nèi)的工程地質(zhì)條件，查明軟土、砂土、巖溶、采空區(qū)等不良工程地質(zhì)層的空間分布特征，構(gòu)建三維工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。從城市建設(shè)角度評(píng)價(jià)工程建設(shè)適宜性，分層次進(jìn)行地下空間資源開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)，提出地下空間資源開發(fā)利用規(guī)劃建議。

圖1 徐州城市地質(zhì)調(diào)查工作內(nèi)容與專題設(shè)置結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram showing work content and project setting during the urban geological survey in Xuzhou

2.4 地質(zhì)景觀資源調(diào)查與地質(zhì)公園規(guī)劃

圍繞地質(zhì)遺跡及山體資源展開調(diào)查，查明地質(zhì)景觀資源的分布、類型、規(guī)模與景觀特征、保存與保護(hù)現(xiàn)狀，查明采礦等人類工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)景觀資源的破壞程度，從地質(zhì)景觀資源的科學(xué)性、美學(xué)性、科普性及可開發(fā)性等方面進(jìn)行地質(zhì)景觀資源評(píng)價(jià)。結(jié)合旅游規(guī)劃，進(jìn)行地質(zhì)公園建設(shè)可行性評(píng)價(jià)。

2.5 巖溶地質(zhì)調(diào)查與巖溶塌陷防治

圍繞巖溶塌陷誘發(fā)的3大要素展開調(diào)查，查明巖溶發(fā)育特征及巖溶塌陷現(xiàn)狀、上覆第四紀(jì)土層結(jié)構(gòu)特征、巖溶水開采及水位演變特征，研究巖溶塌陷與巖溶發(fā)育程度、上覆土層巖性、巖溶水水位之間的關(guān)系。進(jìn)行巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)，結(jié)合城市發(fā)展規(guī)劃，提出巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害防治對(duì)策建議。

2.6 地下采空區(qū)調(diào)查與工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

圍繞賈汪、九里、閘河及利國煤田展開調(diào)查工作，查明煤礦采空區(qū)的空間分布特征、采空塌陷時(shí)空演變及其危害，構(gòu)建采空區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。在采空區(qū)穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行采空塌陷風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，提出采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害防治對(duì)策建議。

2.7 水土環(huán)境調(diào)查與生態(tài)安全評(píng)價(jià)

圍繞地下水及土壤環(huán)境展開調(diào)查，查明土壤、淺層地下水地球化學(xué)特征及存在的主要環(huán)境地球化學(xué)問題。以農(nóng)田生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開展耕地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)及重要農(nóng)業(yè)規(guī)劃區(qū)水土環(huán)境適宜性區(qū)劃評(píng)價(jià)，為水土污染防治、耕地質(zhì)量管護(hù)、特色生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

2.8 資源環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)

系統(tǒng)分析城市資源稟賦與環(huán)境本底，進(jìn)行資源環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)研究和探索。資源環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)是以相關(guān)資源、環(huán)境要素為主要限制因素，確定地質(zhì)資源、環(huán)境承載能力綜合評(píng)價(jià)對(duì)象，建立資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法，在土地資源、水資源、礦產(chǎn)資源、水土污染、地質(zhì)環(huán)境等單要素承載力基礎(chǔ)上，開展資源環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)。從地質(zhì)資源環(huán)境承載能力角度，結(jié)合徐州城市規(guī)劃區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，提出國土資源優(yōu)化配置對(duì)策建議。

2.9 城市地質(zhì)信息管理與服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)

利用GIS的三維空間建模技術(shù)和大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有信息的標(biāo)準(zhǔn)化存儲(chǔ)，集中管理，同時(shí)基于海量數(shù)據(jù)庫開發(fā)地質(zhì)信息的開發(fā)應(yīng)用平臺(tái)，進(jìn)而通過硬件配套建立三維城市地質(zhì)信息管理與服務(wù)系統(tǒng)。采用系統(tǒng)工程、面向?qū)ο筌浖こ?、原型法等設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，以先進(jìn)性、實(shí)用性、安全可靠性、開放性、易維護(hù)性及可擴(kuò)展性等為開發(fā)原則，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、可視化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化。

3 城市地質(zhì)調(diào)查中的關(guān)鍵問題

3.1 地下水資源約束與應(yīng)急供水保障

徐州是全國40座嚴(yán)重缺水的城市之一，地表水以降雨為補(bǔ)給水源，河流大多為非暢流型的人工控制蓄水河道，全市多年平均水資源總量為35.3億m3，人均403.1 m3，正常年份全市缺水15億 m3，干旱年份缺水達(dá)40億m3，水資源短缺已成為徐州社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素。鑒于此，徐州一直將地下水作為城市供水水源，是江蘇省唯一仍將地下水作為城市供水的城市。但是，巖溶地下水的不合理開采，導(dǎo)致巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害瀕發(fā)，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3 000萬元。同時(shí)，由于巖溶水直接接受降雨和地表水作為補(bǔ)給，大量的工業(yè)廢水通過溝渠直接滲入巖溶含水層中或先滲入到低洼地段的潛水層中，隨后通過補(bǔ)給天窗滲漏到下覆巖溶含水層，造成巖溶地下水污染。如南郊七里溝水源地自2000年受徐州市農(nóng)藥廠四氯化碳污染以來，至2001年，水源地內(nèi)53口水井中發(fā)現(xiàn)四氯化碳，污染面積達(dá)17.5 km2，四氯化碳體積質(zhì)量最高達(dá)3 909.2 μg/L(國家飲用水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范要求低于3 μg/L)(韓寶平等，2004)，造成該水源地關(guān)停至今未再利用。因此，徐州城市地質(zhì)調(diào)查不僅要從地下水類型、水量、水質(zhì)、分布特征及可利用程度等方面開展地下水資源調(diào)查工作，查明各含水層的水文地質(zhì)條件、地下水資源賦存空間的分布特征，分析地下水水位、水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，評(píng)價(jià)地下水資源，而且要建立巖溶地下水溶質(zhì)運(yùn)移模型，找出其遷移規(guī)律，污染物遷移速率，并結(jié)合城市規(guī)劃區(qū)供水規(guī)劃方案，論證七里溝等水源地應(yīng)急供水狀態(tài)下，巖溶塌陷或水質(zhì)污染的防控對(duì)策，為徐州城市供水安全提供保障。

3.2 巖溶區(qū)地下工程風(fēng)險(xiǎn)與災(zāi)害防控

隨著城市發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市建設(shè)用地資源供給與需求的矛盾日益凸現(xiàn)，城市建設(shè)呈現(xiàn)“上天”、“入地”的趨勢(shì)，“上天”指各類高大建筑不斷興建，“入地”指地下空間大規(guī)模開發(fā)利用。但是，在城市地下空間開發(fā)建設(shè)過程中，肯定會(huì)引起周邊地質(zhì)環(huán)境的變化，當(dāng)這種變化達(dá)到一定程度就形成各種城市地質(zhì)災(zāi)害(李安寧等，2011)。徐州城市規(guī)劃區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，隱伏巖溶分布區(qū)1 800 km2，在以往的城市建設(shè)中，隱伏巖溶給建筑工程的地基處理帶來很大影響，輕則造成漏漿現(xiàn)象(1998年白云大夏施工時(shí)遇溶洞漏漿，單孔注入水泥400多t)，重則造成基樁下沉(1996年徐州電業(yè)局大樓施工時(shí)鉆孔坍塌，緊鄰已建大樓基樁瞬間下沉10多cm)。徐州自20世紀(jì)90年代后期開始建設(shè)地下過街通道，目前已建成一定數(shù)量、規(guī)模較大的地下商業(yè)街、道路、隧道、停車庫、娛樂場(chǎng)等，地下空間的利用已達(dá)到一定的規(guī)模，隨著徐州城市軌道交通開工建設(shè)，隱伏巖溶區(qū)的工程建設(shè)將帶來更多意想不到的工程地質(zhì)問題。因此，徐州城市地質(zhì)調(diào)查不僅要從巖土體類型、物理力學(xué)性質(zhì)、特殊土體的分布特征及地下空間利用等方面開展地下空間資源調(diào)查工作，查明各工程地質(zhì)巖組的工程地質(zhì)條件，分析不良工程地質(zhì)層的發(fā)育程度及空間分布規(guī)律，進(jìn)行工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)。而且要從巖溶地質(zhì)環(huán)境條件、巖溶塌陷發(fā)育分布特征及人類工程活動(dòng)等方面開展巖溶地質(zhì)調(diào)查工作，查明巖溶發(fā)育特征、水平與垂向分布規(guī)律，研究巖溶發(fā)育對(duì)不同層次的地下空間開發(fā)利用的影響，結(jié)合城市發(fā)展規(guī)劃及地鐵等重大工程建設(shè)，分層次進(jìn)行地下空間資源開發(fā)適宜性及巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，為地下空間資源開發(fā)利用安全提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.3 采空區(qū)建設(shè)用地適宜性與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

徐州是全國重要煤炭能源基地之一，煤炭資源為江蘇及周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)，但煤炭資源的大規(guī)模開發(fā)利用也給徐州城市規(guī)劃區(qū)留下了170 km2的采煤塌陷地。由于土地資源利用愈來愈緊張，一些地區(qū)工業(yè)廠房和住宅樓不得不選擇在老采空區(qū)上方建設(shè)。但是在地面建筑物荷載作用下，有可能使原本處于平衡狀態(tài)的冒落裂縫帶巖體重新“活化”，使巖體再次被壓密，殘留空洞再次冒落，導(dǎo)致地表產(chǎn)生殘余移動(dòng)和變形，依據(jù)殘余移動(dòng)和變形的大小，地表新建建筑物將會(huì)產(chǎn)生不同程度的破壞(李斌等，2012)，塌陷地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是對(duì)塌陷地進(jìn)行開發(fā)利用的前提條件。因此，徐州城市地質(zhì)調(diào)查要從采空區(qū)形成的資源條件、礦產(chǎn)資源開發(fā)利用及采空塌陷的分布特征等方面開展地下采空區(qū)調(diào)查工作，查明地下采空區(qū)的空間分布、采空塌陷的時(shí)空分布特征及其影響范圍、危害及造成的損失。要從采空區(qū)失穩(wěn)破壞及導(dǎo)致地面塌陷的機(jī)制入手，進(jìn)行采空塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)，并結(jié)合城市規(guī)劃，針對(duì)城市未來建設(shè)發(fā)展重點(diǎn)區(qū)域，在采空區(qū)穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行采空塌陷風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，建立采空區(qū)及采空塌陷信息管理系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)網(wǎng)，為礦區(qū)災(zāi)害綜合治理、土地綜合利用等提供對(duì)策依據(jù)。

3.4 塌陷地復(fù)墾土地質(zhì)量與生態(tài)安全

采煤塌陷地是徐州重要的土地后備資源，復(fù)墾和綜合利用是保持耕地總量動(dòng)態(tài)平衡的重要手段。徐州自20世紀(jì)80年代起進(jìn)行復(fù)墾治理和利用，針對(duì)無積水淺層塌陷的旱地塌陷區(qū)，利用機(jī)械施工進(jìn)行推高墊低、修復(fù)整平并改進(jìn)水利條件，恢復(fù)耕作條件進(jìn)行種植，建造農(nóng)業(yè)示范區(qū);針對(duì)少量積水的大面積塌陷區(qū)，利用機(jī)械施工進(jìn)行挖深墊淺、治理平整，連片開發(fā)，建設(shè)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)區(qū)(崔文靜等，2007)，至2005年共復(fù)墾采煤塌陷地47.28 km2，土地復(fù)墾率28.35%。但塌陷地通常采用“以廢治廢”的復(fù)墾方式，存在二次污染問題，如利用煤矸石回填復(fù)墾，由于煤矸石中含有大量的S元素，容易與水作用產(chǎn)生與礦井水類似的酸性水，造成土壤pH值過低，影響植物生長;利用粉煤灰回填復(fù)墾，可能造成土壤中Cu、Pb、Cr、Hg等重金屬污染;城市垃圾、江河湖塘污泥充填復(fù)墾雖可改良土壤，但含有重金屬(Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cr、Hg、Cd、Mo 等)、毒性有機(jī)物(多環(huán)芳烴、氰化物等)和細(xì)菌等微生物，使用前的無害化處理不當(dāng)或用量控制不嚴(yán)，易造成環(huán)境二次污染(黃敬軍等，2009)。因此，徐州城市地質(zhì)調(diào)查必須從水土地球化學(xué)背景、污染狀況等方面針對(duì)塌陷地復(fù)墾土地開展水土環(huán)境調(diào)查工作，查明不同塌陷地復(fù)墾土地的土壤及淺層地下水地球化學(xué)特征，研究塌陷地內(nèi)煤矸石等回填物對(duì)土壤及地下水的影響，進(jìn)行塌陷地復(fù)墾土地的耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)，為徐州耕地質(zhì)量管護(hù)、特色生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

3.5 信息系統(tǒng)構(gòu)建與“智慧徐州”融合

信息化已經(jīng)成為城市地質(zhì)工作的主流模式，其中重要內(nèi)容就是建立一個(gè)集基礎(chǔ)地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等多源、多尺度、多參數(shù)三維地質(zhì)數(shù)據(jù)輸入、管理、分析、可視化、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布等功能于一體的城市三維地質(zhì)平臺(tái)，滿足城市三維地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)管理、分析、評(píng)價(jià)等多方面的需求，為工程技術(shù)人員提供一個(gè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、可視化的城市地質(zhì)信息平臺(tái)，為城市規(guī)劃、建設(shè)與管理以及企事業(yè)單位用戶對(duì)地質(zhì)信息的需求提供一個(gè)基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)(金江軍等，2006)。因此，徐州城市地質(zhì)調(diào)查將建立城市地質(zhì)數(shù)據(jù)庫和城市信息管理與服務(wù)系統(tǒng)。同時(shí)將“徐州城市地質(zhì)基礎(chǔ)信息平臺(tái)”納入“智慧徐州”建設(shè)中，建立徐州的“數(shù)字地質(zhì)”，使“數(shù)字徐州”由地表進(jìn)入地下，可以自由地對(duì)地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)、空間信息進(jìn)行瀏覽、查詢、檢索、分析和綜合，并利用系統(tǒng)所提供的一整套國土資源綜合管理、評(píng)價(jià)、決策模型和城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)劃決策模型，可以多層次、高質(zhì)量、高效率地獲得相關(guān)的信息服務(wù)及決策支持，從而實(shí)現(xiàn)城市國土資源管理與開發(fā)利用決策的科學(xué)化、智能化和高速化(吳沖龍等，2003)。

4 結(jié)論

解決環(huán)境問題已成為城市化和城市建設(shè)面臨的一個(gè)熱點(diǎn)問題，城市地質(zhì)面臨著新的發(fā)展要求和挑戰(zhàn)(羅國煜，2005)。徐州作為江蘇地質(zhì)環(huán)境最復(fù)雜的地區(qū)，無論是城市規(guī)劃及重大工程建設(shè)，還是防災(zāi)減災(zāi)及生態(tài)環(huán)境保護(hù)都需要摸清地質(zhì)環(huán)境狀況，構(gòu)建城市三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和地質(zhì)信息平臺(tái)，建立徐州市的“數(shù)字地質(zhì)”，為徐州城市可持續(xù)發(fā)展提供系統(tǒng)的地質(zhì)資料和技術(shù)保障。

徐州城市地質(zhì)調(diào)查擬在基礎(chǔ)地質(zhì)、地質(zhì)資源及地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的基礎(chǔ)上，進(jìn)行地質(zhì)資源環(huán)境承載力綜合評(píng)價(jià)，并建立三維城市地質(zhì)信息管理與服務(wù)系統(tǒng)，解決徐州市水資源短缺、防治隱伏巖溶區(qū)塌陷、采空區(qū)土地資源利用等地質(zhì)問題，實(shí)現(xiàn)城市地質(zhì)與城市國民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的融合，全面保護(hù)城市地質(zhì)環(huán)境，超前服務(wù)于城市可持續(xù)發(fā)展。

崔文靜，黃敬軍，韓濤，等.2007.徐州市礦山環(huán)境地質(zhì)問題及防治對(duì)策［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，18(4)：93－97.

馮小銘，郭坤一，王愛華，等.2003.城市地質(zhì)工作的初步探討［J］.地質(zhì)通報(bào)，22(8)：571 －579.

韓寶平，王小英，朱雪強(qiáng)，等.2004.某市巖溶地下水四氯化碳污染特征研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，24(6)：982－988.

黃敬軍，陳曉峰，蔣波.2009.礦業(yè)廢棄地復(fù)墾中的環(huán)境問題及對(duì)策建議［J］.中國礦業(yè)，18(2)：51 －53，57.

金江軍，潘懋，賴志斌，等.2006.城市地質(zhì)信息系統(tǒng)及其應(yīng)用［J］.國地資源信息化，(4)：16－20.

金江軍，潘懋.2007.近10年來城市地質(zhì)學(xué)研究和城市地質(zhì)工作進(jìn)展述評(píng)［J］.地質(zhì)通報(bào)，26(3)：366－371.

李友枝，莊育勛，蔡綱，等.2003.城市地質(zhì)：國家地質(zhì)工作的新領(lǐng)域［J］.地質(zhì)通報(bào)，22(8)：589－596.

羅國煜.2005.關(guān)于當(dāng)前我國城市地質(zhì)研究的認(rèn)識(shí)［J］.地質(zhì)學(xué)刊(原《江蘇地質(zhì)》)，29(1)：1－4.

李安寧，鄭桂森.2011.地質(zhì)工作在北京城市規(guī)劃建設(shè)中的應(yīng)用研究［J］.地質(zhì)與資源，20(4)：316－320.

李斌，鄧喀中，牛海鵬.2012.老采空區(qū)上方地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)［J］.煤炭工程，(7)：64－67.

李烈榮，王秉忱，鄭桂森.2012.我國城市地質(zhì)工作主要進(jìn)展與未來發(fā)展［J］.城市地質(zhì)，7(3)：1－11.

吳沖龍，牛瑞卿，劉剛，等.2003.城市地質(zhì)信息系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)與解決方案［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，22(3)：67－72.

莊育勛，杜子圖，李友枝.2003.支撐城市可持續(xù)發(fā)展的地質(zhì)調(diào)查工作［J］.地質(zhì)通報(bào)，22(8)：563－570.