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(陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710016)

我國已進入全面建設小康社會的決勝階段，而面臨日趨嚴重的生存空間擁擠、交通堵塞、環(huán)境惡化等“城市病”現(xiàn)象，北、上、廣等一線城市先后以城市地質(zhì)調(diào)查為先導，統(tǒng)籌地上地下，逐步將城市地下空間納入土地利用規(guī)劃[1-2]。渭南市現(xiàn)以地下車庫、人防工程、淺埋管線的形式開發(fā)利用，深度淺、分布零散、溝通性不強。據(jù)“陜西省地下空間十三五規(guī)劃”，渭南市地下空間開發(fā)將主要繼續(xù)以公共地下停車場為重點，到2020年，完成人均3.5 m2的地下空間開發(fā)量。

地質(zhì)環(huán)境是地下空間開發(fā)利用的載體，其諸多脆弱敏感因素亦制約著地下空間的開發(fā)，且具不可逆性，易遭受破壞難以恢復。目前，國內(nèi)外對城市地下空間開發(fā)利用適宜性評價常用方法為層次分析法，評價模型有綜合指數(shù)法、模糊綜合評判法、多目標線性加權(quán)函數(shù)、灰色評價法及人工神經(jīng)網(wǎng)絡法等[3-5]，本文采用層次分析法進行評價。

1 地質(zhì)環(huán)境因素分析

1.1 水文地質(zhì)條件

1.1.1 地表水

渭河系常年流水過境河流，水量充沛，水位、流量隨季節(jié)性變化明顯，具暴漲暴落、多泥沙特征。三門峽建庫后，加劇了渭河下游泥沙的淤積，抬高了淤積重心，主槽過洪能力不斷衰減，導致渭河河床擺動加劇。

1.1.2 潛水

含水巖組以砂土為主，南岸砂土夾卵礫石層，含水層厚度18.0～48.0 m，水位埋深1.2～20.2 m(圖1)，隔水底板埋深42～65 m，巖性為粉質(zhì)黏土，分布較連續(xù)，滲透系數(shù)13.8～98.1 m/d，單位涌水量4.96～27.88 m3/h·m；地下工程對地下水的環(huán)境效應常以管涌、坑壁滲水、地面沉降、基坑突涌等災害形式顯現(xiàn)。

1.2 工程地質(zhì)條件

1.2.1 地形地貌

渭南市地形平坦、開闊，地貌主要有渭河河谷、漫灘、一級階地。

1.2.2 巖土體結(jié)構(gòu)空間特征

對渭南市60m以淺的地層進行土體結(jié)構(gòu)類型劃分。其中單層結(jié)構(gòu)分布于河谷區(qū)，如砂土單層結(jié)構(gòu)土體；互層結(jié)構(gòu)多分布于渭河北岸高漫灘，如粘性土-砂土互層結(jié)構(gòu)；雙層結(jié)構(gòu)多分布于渭河南岸一級階地，如黃土類土-砂土雙層結(jié)構(gòu)，局部砂土以厚層-巨厚層狀中細砂為主。

圖1 渭南市潛水富水性分區(qū)圖

1.2.3 地質(zhì)構(gòu)造

渭南市地處固市斷凹西南部。研究區(qū)存在2條斷裂，渭河斷裂及涇陽-渭南斷裂[6-7]。

1.3 不良地質(zhì)作用

1.3.1 黃土類土濕陷

黃土類土濕陷性主要分布于渭河南岸一級階地中后部。濕陷類型和等級由北而南呈非自重-自重濕陷和輕微-中等-嚴重的分布規(guī)律，渭南市城區(qū)地基土濕陷等級以Ⅱ級中等自重濕陷為主，局部為Ⅲ、Ⅳ級中等自重濕陷[6-7](見圖2)。

1.3.2 砂土液化

渭河一級階地潛水位埋深多數(shù)大于10 m，據(jù)相關(guān)資料，在地震基本烈度為8度近震條件下，液化區(qū)只集中在渭河漫灘和局部一級階地上，液化等級為輕微-中等[6-7](圖2)。

1.3.3 土壤鹽漬化

土壤鹽漬化呈面狀連續(xù)分布于規(guī)劃區(qū)北部大寨子、大田村一帶，為輕度鹽漬化(圖2)。

圖2 渭南市工程地質(zhì)分區(qū)圖

2 評價方法及地質(zhì)環(huán)境影響因素指標權(quán)重

的取值

2.1 評價空間域的確定

依據(jù)“渭南總體規(guī)劃(2010-2020)”，本次研究范圍包括渭南市中心城區(qū)、高新區(qū)及經(jīng)開區(qū)。研究深度分淺層(0～15 m)和次淺層(15～30 m)兩個地下空間開發(fā)層次。

2.2 評價方法

2.2.1 層次分析法

考慮層次分析法是一種系統(tǒng)性、簡潔實用的決策方法，其具體步驟為：建立評價指標體系，根據(jù)評價指標構(gòu)建兩兩判斷矩陣，計算判斷矩陣最大特征值所對應的特征向量，并進行一致性檢驗，最后確定各指標相對總目標層的權(quán)重值[8-12]。

圖3 渭南市地下空間開發(fā)淺層地質(zhì)環(huán)境適宜性分區(qū)圖

表1 渭南市地下空間開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價體系結(jié)構(gòu)表

2.2.2 總體數(shù)學模型

在層次分析法的基礎(chǔ)之上，采用多目標線性加權(quán)函數(shù)法建立各指標對地下空間開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評估的總體數(shù)學模型：

(1)

式中：ujk為第j個屬性層中第k個指標的值；wjk為第j個屬性層中第k個指標的權(quán)重；wj為第j個屬性層的權(quán)重；S為影響地下空間開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評估結(jié)果；α為難度折減系數(shù)，淺層、次淺層分別取值1、0.85[2]。

2.3 評價指標體系及其取值標準

城市地下空間開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價體系是一個多層次、多因素的復雜體系，綜合渭南市上述各類地質(zhì)條件，識別了影響渭南市地下空間開發(fā)的主要敏感地質(zhì)環(huán)境要素，并構(gòu)建了相應的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價指標體系(表1)。

評價指標的取值標準，原則上以相關(guān)標準規(guī)范為準，對每一劃分區(qū)間賦值，對無法直接量化的評估指標，可采用專家打分法來定性分級及賦值。依上述地質(zhì)環(huán)境問題，確定了影響渭南市地下空間開發(fā)利用的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價指標的量化標準(表2)。

2.4 指標權(quán)重的取值

通過層次分析法確定了本次評價中間屬性層判斷矩陣，之后當層次總排序通過一致性檢驗，層次總排序具有滿意的一致性[8-12]，即可得到渭南市淺層、次淺層影響地下空間開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境評估指標體系的權(quán)重(表3)。

3 渭南市地下空間開發(fā)地質(zhì)環(huán)境適宜性評價結(jié)果

開展渭南市地下空間開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價之前，將研究區(qū)坐標化和網(wǎng)格化，采用MAPGIS的空間分析功能，將各影響因素圖層進行加權(quán)疊加，最終生成淺層及次淺層的地下空間開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境評估圖，經(jīng)對綜合評估分S按照0.1分的間隔進行分級統(tǒng)計與分析，適宜性級別劃分標準采用“適宜(S≥0.75)、適宜性較好(0.50≤S<0.75)、適宜性較差(0.25≤S<0.50)和適宜性差(S≤0.25)”。地質(zhì)適宜性分區(qū)特征及評價結(jié)果見表4、圖3、圖4。

表2 地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價指標量化標準

表3 渭南市地下空間開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價體系權(quán)重取值

圖4 渭南市地下空間開發(fā)次淺層地質(zhì)環(huán)境適宜性分區(qū)圖

表4 渭南市地下空間開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境適宜性分區(qū)及評價表

4 結(jié)語

(1)本文基于工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價原理，識別了影響渭南市地下空間開發(fā)利用的地質(zhì)環(huán)境主控因素，分析了地下空間不同開發(fā)層次的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量狀況。

(2)研究區(qū)地表下30m以內(nèi)地層主要由粘性土、砂土組成，渭南市中心城區(qū)地層結(jié)構(gòu)主要為粘性土-砂土結(jié)構(gòu)，富水性中等，潛水埋深較淺，地質(zhì)環(huán)境整體上適宜性較好，但地下工程施工難度較大。

(3)研究區(qū)場地基本穩(wěn)定，應避讓沿斷裂帶規(guī)劃開發(fā)地下空間。

(4)構(gòu)建了渭南市地下空間開發(fā)利用的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量指標體系，對地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量進行了區(qū)劃評價，淺層：適宜區(qū)占10.1%、適宜較好區(qū)占22.6%、適宜較差區(qū)占30.9%、適宜差區(qū)占36.4%，次淺層：適宜區(qū)占23.1%、適宜較好區(qū)占12.1%、適宜較差區(qū)占64.8%。

(5)在地質(zhì)環(huán)境適宜性差區(qū)、較差區(qū)，規(guī)劃建設大型地下工程所面臨的風險大，成本高；建議在地下工程施工時，要做好工程降水、基坑支護設計及對既有地表建(構(gòu))筑物的沉降變形監(jiān)測。