沈 軍， 劉 徽*， 劉冬勤， 吳 龍， 楊偉衛(wèi)， 蔡恒安 ， 朱柳琴， 王 宇

(1.湖北省地質(zhì)局 第一地質(zhì)大隊,湖北 大冶 435100； 2.湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034)

城市地質(zhì)工作是城市規(guī)劃建設(shè)的重要基礎(chǔ),貫穿于城市運行管理的全過程[1]。做好城市地質(zhì)工作,有助于轉(zhuǎn)變城市發(fā)展方式，完善城市治理體系，提高城市治理能力，解決城市病等突出問題,從而提升城鎮(zhèn)化水平[2]。原國土資源部于2017年發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)城市地質(zhì)工作的指導(dǎo)意見》,原湖北省國土資源廳高度重視該項工作,提出了“三年試點,五年推廣,五年完善”的總體工作思路,并在2018年啟動了試點工作。

黃石市作為中國典型的資源枯竭型城市,其百余年的工業(yè)化進(jìn)程帶來制約城市發(fā)展的空間、資源、環(huán)境、災(zāi)害和生態(tài)等問題，且面臨著生態(tài)文明、韌性城市、智慧城市建設(shè)的新需求與“長江大保護(hù)”的新挑戰(zhàn),率先開展城市地質(zhì)工作在全省具有典型性和示范性[3]。2017年黃石市人民政府積極向原湖北省國土資源廳申請,并成功被列為湖北省城市地質(zhì)工作首個省級試點城市。2018年以來,湖北省自然資源廳、黃石市人民政府與湖北省地質(zhì)局共同出資1 500余萬元,按照共同出資、分工落實和共享成果的合作模式，協(xié)同推進(jìn)黃石市城市地質(zhì)調(diào)查試點示范工作。目前,試點項目成果在城市規(guī)劃、建設(shè)、運營與管理等領(lǐng)域得到應(yīng)用,取得了較好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

1 黃石城市地質(zhì)工作概況

黃石城市地質(zhì)工作以服務(wù)于社會與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展為宗旨,緊密圍繞城市發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)和目前面臨的或亟待解決的地質(zhì)資源保障與地質(zhì)環(huán)境安全問題,在廣泛搜集、分析整理各類已有相關(guān)成果資料基礎(chǔ)上,聚焦“空間、資源、環(huán)境、災(zāi)害”等要素和地質(zhì)信息管理系統(tǒng)建設(shè)任務(wù),分別部署黃石城市地質(zhì)工作。

工作區(qū)主要集中在城市規(guī)劃區(qū)(包括老城區(qū)和大冶湖生態(tài)新區(qū),面積為701 km2),并對大冶湖生態(tài)新區(qū)核心區(qū)(22 km2)和長江黃石段(沿岸帶向內(nèi)陸延伸5 km范圍內(nèi))等區(qū)域進(jìn)行了重點解剖(圖1)。主要工作部署如圖2所示,目前已開展國土空間開發(fā)利用條件調(diào)查、清潔能源(地?zé)崤c淺層地溫能)調(diào)查與評價、尾礦資源綜合利用與地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評價、森林公園與特色小鎮(zhèn)綜合地質(zhì)調(diào)查、土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查與評價、水環(huán)境承載力綜合評價、長江黃石段生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查、大冶湖生態(tài)新區(qū)核心區(qū)城市空間布局與安全保障研究、礦產(chǎn)資源壓覆查詢系統(tǒng)平臺建設(shè)試點研究、城市三維模型與地質(zhì)信息管理系統(tǒng)建設(shè)等專題工作,部分專題工作正在實施中。下一步工作重點是開展自然資源綜合調(diào)查、城市地質(zhì)成果管理政策研究與制度建設(shè)、信息管理系統(tǒng)完善等方面的工作。

圖1 黃石城市地質(zhì)調(diào)查工作區(qū)范圍圖Fig.1 Scope of geological survey in Huangshi City1.2018年已調(diào)查區(qū)域；2.大冶湖生態(tài)新區(qū)；3.規(guī)劃區(qū)地溫能調(diào)查評價；4.核心區(qū)綜合地質(zhì)調(diào)查評價；5.沿江區(qū)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查。

圖2 黃石城市地質(zhì)調(diào)查工作內(nèi)容Fig.2 Geological survey of Huangshi City

2 黃石城市地質(zhì)調(diào)查工作成果

2.1 查明城市地質(zhì)條件

2.1.1查明重點區(qū)域土壤質(zhì)量

查明大冶湖生態(tài)新區(qū)核心區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量,綜合評價結(jié)果顯示無重度污染區(qū)域,清潔區(qū)占比達(dá)98.77%,僅少量地區(qū)As含量偏高,基本滿足作為建設(shè)用地相關(guān)指標(biāo)要求(圖3)。長江黃石段沿江區(qū)土壤質(zhì)量總體良好,良好以上區(qū)域占86%,土壤質(zhì)量差區(qū)位于紅星三村北部,主要為As、Pb等重金屬超標(biāo)(圖4),針對重金屬超標(biāo)區(qū)域提出了排放控制、治理修復(fù)等對策建議；農(nóng)業(yè)用地土壤肥力好,局部區(qū)域富硒、氟,適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

圖3 核心區(qū)土壤質(zhì)量綜合評價圖Fig.3 Comprehensive evaluation map of soil quality in core area1.清潔區(qū)；2.尚清潔區(qū)；3.輕度污染區(qū)；4.中度污染區(qū)；5.核心區(qū)；6.水系；7.道路；8.地名。

圖4 沿江區(qū)土壤質(zhì)量綜合評價圖Fig.4 Comprehensive evaluation map of soil quality along the Yangtze River1.質(zhì)量優(yōu)質(zhì)區(qū)；2.質(zhì)量良好區(qū)；3.質(zhì)量中等區(qū)；4.質(zhì)量較差區(qū)；5.沿江區(qū)；6.水系；7.道路；8.地名。

2.1.2查明典型水域環(huán)境現(xiàn)狀

在對大冶湖、海口湖等重點水域水樣分析測試基礎(chǔ)上,利用綜合營養(yǎng)指數(shù)法進(jìn)行評價,結(jié)果顯示大冶湖、海口湖均存在不同程度的富營養(yǎng)化問題,且豐水期富營養(yǎng)化情況較枯水期嚴(yán)重。利用內(nèi)梅羅指數(shù)法進(jìn)行評價,結(jié)果顯示大冶湖、?？诤菟谒w質(zhì)量總體優(yōu)于豐水期,枯水期水體質(zhì)量局部存在Ⅳ類水,而豐水期局部存在Ⅴ類水。水體質(zhì)量與富營養(yǎng)化、有機(jī)物污染、重金屬污染、湖泊酸化等因素有密切關(guān)系,提出了湖泊水質(zhì)預(yù)防與綜合治理的對策建議。

2.1.3摸清大冶湖生態(tài)新區(qū)核心區(qū)的建設(shè)適宜性地質(zhì)條件

摸清大冶湖生態(tài)新區(qū)核心區(qū)主要工程地質(zhì)層的空間分布特征,首次查明核心區(qū)軟土層的厚度與展布特征,軟土主要分布于地下20 m以淺,整體上東厚西薄、北稀南廣,軟土厚度>7 m的區(qū)域約7.54 km2,局部超過15 m；軟土厚度為3～7 m的區(qū)域約13.4 km2；軟土厚度<3 m的區(qū)域約1.05 km2。對軟土地基潛在風(fēng)險進(jìn)行綜合評價,結(jié)果顯示較高—高風(fēng)險區(qū)分布面積5.87 km2,占比27%(圖5)。城市內(nèi)澇較高—高風(fēng)險區(qū)面積占比14%,劃分了17個內(nèi)澇重點防控區(qū)(圖6)。綜合評價結(jié)果顯示，較適宜建設(shè)區(qū)面積達(dá)80%以上。

圖5 核心區(qū)軟基風(fēng)險評價圖Fig.5 Risk assessment chart of soft foundation in core area1.高風(fēng)險區(qū)；2.較高風(fēng)險區(qū)；3.中等風(fēng)險區(qū)；4.低風(fēng)險區(qū)；5.核心區(qū)。

圖6 核心區(qū)內(nèi)澇風(fēng)險評價圖Fig.6 Risk assessment map of waterlogging risk in core area1.高風(fēng)險區(qū)；2.較高風(fēng)險區(qū)；3.中等風(fēng)險區(qū)；4.較低風(fēng)險區(qū)；5.低風(fēng)險區(qū)；6.核心區(qū)。

2.1.4查明長江黃石段生態(tài)環(huán)境地質(zhì)問題

查明長江黃石段生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀,生態(tài)環(huán)境總體優(yōu)良。水土質(zhì)量總體較好,無大面積超標(biāo)或污染區(qū)域,林草濕地面積占比約50%,中高植被覆蓋度面積占比近60%,人類工程活動環(huán)境影響程度低。但是,也存在零星小規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害、個別水體重金屬超標(biāo)、局部土壤As元素超標(biāo)、石漠化、水土流失等生態(tài)地質(zhì)問題,分布有不穩(wěn)定斜坡，中—高度石漠化面積占比17%，中—高度水土流失面積占比11%。依據(jù)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查、生態(tài)敏感性分析等,結(jié)合黃石城市總體規(guī)劃,提出包括沿江城市發(fā)展區(qū)、西北生態(tài)保護(hù)區(qū)、西部環(huán)境修復(fù)區(qū)、中部水土整治區(qū)、局部礦山治理區(qū)的沿江區(qū)全域國土空間開發(fā)保護(hù)格局(圖7),建議建立以自然恢復(fù)為主的全域生態(tài)保護(hù)機(jī)制。

圖7 沿江區(qū)綠色發(fā)展國土空間開發(fā)保護(hù)格局圖Fig.7 Spatial development and protection pattern of green development land along the Yangtze River1.中部水土整治區(qū)；2.局部礦山治理區(qū)；3.沿江城市發(fā)展區(qū)；4.西北生態(tài)保護(hù)區(qū)；5.西部環(huán)境修復(fù)區(qū)；6.沿江區(qū)。

2.2 查明地質(zhì)資源稟賦

2.2.1大致查明大冶市尾礦資源家底

大致查明大冶市尾礦庫規(guī)模、形態(tài)、位置和周邊地質(zhì)環(huán)境條件；評價了尾礦中主要有用元素、稀有、稀散、稀土元素的含量及綜合利用前景,厘定了Cu、Au、TFe等元素的評價指標(biāo),并對重點尾礦庫進(jìn)行了資源量估算和水土污染現(xiàn)狀分析評價；查明區(qū)內(nèi)1座典型尾礦庫中金屬元素選冶性能,并對非金屬資源開展了綜合利用可行性研究,為后期開發(fā)利用提供了詳實的數(shù)據(jù)支撐。

2.2.2查明規(guī)劃區(qū)內(nèi)的地?zé)豳Y源條件

通過地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查、綜合剖面測量、鉆探、降壓試驗及流體分析等工作,大致查明汪仁—章畈地?zé)崽锏目責(zé)針?gòu)造、地?zé)崃黧w特征、蓋層和熱儲埋藏條件等,圈定了1處地?zé)嵊欣_發(fā)范圍,優(yōu)選了2處地?zé)岬刭|(zhì)條件有利靶區(qū)。

2.2.3大致查明規(guī)劃區(qū)的淺層地溫能資源稟賦

通過城市規(guī)劃區(qū)淺層地溫能調(diào)查評價,結(jié)果顯示黃石城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)淺層地溫能總量為8.42×1014kJ,折合標(biāo)準(zhǔn)煤4 807.06萬t,約為黃石市工業(yè)企業(yè)能源年消費量的4倍,資源較為豐富[4]。區(qū)內(nèi)淺層地溫能利用適宜以地埋管方式為主,夏季可制冷總面積1.19×109m2,冬季可供暖總面積1.54×109m2,較適宜與適宜區(qū)面積占比達(dá)60%以上,覆蓋老城區(qū)、核心區(qū)等重要地區(qū)(圖8)。

圖8 規(guī)劃區(qū)地埋管方式淺層地溫能適宜性分區(qū)圖Fig.8 Shallow geothormal energy suitability zoning mapof buried pipe method in area1.規(guī)劃區(qū)；2.城鎮(zhèn)建設(shè)用地；3.生態(tài)新區(qū)；4.適宜區(qū)；5.較適宜區(qū)；6.不適宜區(qū)。

2.2.4查明金海開發(fā)區(qū)的水土質(zhì)量

調(diào)查評價結(jié)果顯示，金海開發(fā)區(qū)土壤中Al2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、Corg、Ge、I貧乏,尤其是MgO、CaO、Na2O貧乏較為顯著；Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Cd、Pb、Cr、V、Hg、As、Se、B、F等元素相對富集,其中Cd富集最為顯著,達(dá)中國土壤(A層)背景值的9.63倍,其次為Se,達(dá)中國土壤(A層)背景值的5.35倍。評價區(qū)土壤中Se含量平均值為1.55 mg/kg,81%的樣品達(dá)到富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)；達(dá)到含硒茶葉標(biāo)準(zhǔn)的樣品占比78.05%,其中達(dá)到富硒茶葉(Se≥0.2 mg/kg)的樣品占比21.95%；土壤高Cd分布區(qū)中的茶葉樣品的Cd含量均未超過安全限值,金海開發(fā)區(qū)總體上較適合發(fā)展富硒茶葉產(chǎn)業(yè)。

2.3 建立可視化模型

2.3.1構(gòu)建三維地質(zhì)模型

完成核心區(qū)標(biāo)準(zhǔn)地層的劃分和數(shù)據(jù)庫的建設(shè),構(gòu)建了核心區(qū)22 km2的地下三維地質(zhì)(基礎(chǔ)地質(zhì)、水文地質(zhì)和工程地質(zhì))模型；通過傾斜攝影測量、無人機(jī)遙感等高新技術(shù)手段,建立了核心區(qū)的地上模型。核心區(qū)地上、地下兩個模型融合對接形成地表地下三維一體化模型,該模型能夠全面反映核心區(qū)多屬性、立體化的特征。

2.3.2建立礦產(chǎn)資源壓覆查詢系統(tǒng)平臺

系統(tǒng)收集黃石市現(xiàn)有礦產(chǎn)資源和礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù),更新形成壓覆礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫。選擇工作區(qū)內(nèi)典型的金屬和非金屬礦山,結(jié)合礦山儲量核實報告,構(gòu)建礦體三維模型。在開展礦產(chǎn)資源壓覆評估算法研究的基礎(chǔ)上,建立了專業(yè)版和公眾版的礦產(chǎn)資源壓覆查詢系統(tǒng)平臺。

2.3.3初步搭建黃石城市地質(zhì)信息管理系統(tǒng)

按照城市地質(zhì)信息管理系統(tǒng)建設(shè)方案要求和用戶體驗需求,以數(shù)據(jù)為中心、三維建模技術(shù)為依托,初步研發(fā)出具有數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析與評價及數(shù)據(jù)共享三個層次的城市地質(zhì)信息管理系統(tǒng)。

3 黃石城市地質(zhì)工作成效

黃石城市地質(zhì)工作階段性成果可為城市規(guī)劃建設(shè)等提供不同區(qū)域、不同領(lǐng)域、不同層次的基礎(chǔ)地質(zhì)服務(wù),主要可應(yīng)用于長江黃石段生態(tài)環(huán)境保護(hù)、礦產(chǎn)資源壓覆查詢、尾礦資源和富硒特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展、地?zé)岷蜏\層地溫能開發(fā)利用等方面,并為核心區(qū)地下空間開發(fā)利用、大冶湖水體修復(fù)治理等提供基礎(chǔ)性資料。

3.1 服務(wù)于長江黃石段生態(tài)環(huán)境保護(hù)

黃石位于長江中游南岸,屬于長江經(jīng)濟(jì)帶重要節(jié)點城市,境內(nèi)長江岸線長達(dá)76.87 km,在長江流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)中擔(dān)當(dāng)重要角色。通過對長江黃石段地質(zhì)災(zāi)害、水土質(zhì)量、水土流失、石漠化等生態(tài)地質(zhì)問題和林草濕生態(tài)資源進(jìn)行調(diào)查評價,提出長江黃石段國土空間開發(fā)保護(hù)建議,為生態(tài)環(huán)境修復(fù)和保護(hù)提供了決策依據(jù)。

3.2 服務(wù)于地質(zhì)資源開發(fā)利用

以大冶市尾礦資源綜合利用與地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評價成果為基礎(chǔ),提升了龍角山尾礦的綜合利用水平,編制了《黃石市廢棄礦產(chǎn)資源綜合利用規(guī)劃》(2021—2025年),指導(dǎo)黃石市尾礦資源的綜合開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)。

依托金海開發(fā)區(qū)土壤與農(nóng)作物含硒或富硒狀況調(diào)查成果,已與金海開發(fā)區(qū)進(jìn)行對接,項目成果將指導(dǎo)當(dāng)?shù)靥厣r(nóng)業(yè)規(guī)劃布局,助力當(dāng)?shù)馗晃厣a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

地?zé)豳Y源調(diào)查評價成果圈定的地?zé)嵴业V靶區(qū),指導(dǎo)了湖北省地質(zhì)勘查基金“湖北省黃石市太子廟—道士灣地?zé)犷A(yù)可行性勘查”項目成功找到具有開發(fā)利用潛力的地?zé)崽?預(yù)期可帶動黃荊山南麓地?zé)豳Y源的勘查和開發(fā)利用,引領(lǐng)黃石溫泉旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

淺層地溫能調(diào)查評價結(jié)果顯示,規(guī)劃內(nèi)淺層地溫能資源較為豐富,主要適宜于地埋管方式開發(fā)利用,成果可指導(dǎo)區(qū)內(nèi)淺層地溫能開發(fā)利用布局,助推黃石市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。

3.3 服務(wù)于城市規(guī)劃建設(shè)和安全發(fā)展

依托城市地質(zhì)調(diào)查成果,結(jié)合大冶湖生態(tài)新區(qū)核心區(qū)控制性詳規(guī),提出了優(yōu)化用地規(guī)劃布局、已建工程不均勻沉降防治及未建區(qū)規(guī)劃規(guī)避建議,可為大冶湖生態(tài)新區(qū)核心區(qū)的軌道交通、地下管廊、建筑物等規(guī)劃、建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

3.4 服務(wù)于“智慧黃石”建設(shè)

研發(fā)出黃石市礦產(chǎn)資源壓覆查詢系統(tǒng)，專業(yè)版可為自然資源和規(guī)劃管理部門提供礦產(chǎn)資源壓覆在線查詢和管理服務(wù),能夠快速出具未壓覆礦產(chǎn)資源的查詢報告；公眾版可為擬建工程等提供外網(wǎng)實時在線查詢服務(wù),方便擬建工程坐標(biāo)和范圍的調(diào)整。該系統(tǒng)為優(yōu)化營商環(huán)境提供了技術(shù)支撐,助力“智慧黃石”建設(shè)。

4 黃石城市地質(zhì)工作展望

4.1 量身定制城市地質(zhì)成果

黃石城市地質(zhì)工作形成一套政府版成果資料,并在相關(guān)部門得到應(yīng)用,但仍存在專業(yè)性內(nèi)容多、直觀易懂的成果少、社會認(rèn)知程度較低等問題,一定程度上制約了城市地質(zhì)成果的廣泛應(yīng)用。在今后的黃石城市地質(zhì)工作中,將根據(jù)用戶群體的需求,精準(zhǔn)對接,定制不同的服務(wù)產(chǎn)品,分層次、分類別進(jìn)行成果二次加工和轉(zhuǎn)化應(yīng)用,為管理部門和社會公眾提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)產(chǎn)品[5]。

4.2 制定成果資料匯交與更新維護(hù)機(jī)制

地質(zhì)調(diào)查成果是國民經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展重要的基礎(chǔ)性資料,但由于地質(zhì)資料分散保存在不同行業(yè)和部門,且因涉密或出于利益保護(hù)需要,擁有地質(zhì)資料的單位往往很難做到無償提供相關(guān)資料[6-8]。因此,今后黃石城市地質(zhì)工作將重點研究制定地質(zhì)調(diào)查、工程勘察、環(huán)境監(jiān)測、重大工程運營監(jiān)測等地質(zhì)資料統(tǒng)一匯交管理制度,建立系統(tǒng)性的、可動態(tài)更新維護(hù)與應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫,更好地發(fā)揮地質(zhì)調(diào)查成果在城市規(guī)劃、建設(shè)和運營管理中的指導(dǎo)作用。

4.3 建設(shè)一套資源環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

為保障黃石城市資源安全、食品安全、生態(tài)安全、居住安全,全面提高資源環(huán)境安全對城市發(fā)展的保障能力,建議通過后續(xù)城市地質(zhì)工作,充分利用無線監(jiān)測和移動式無損檢測技術(shù),對重點區(qū)域地下水、土壤、地質(zhì)災(zāi)害、礦山地質(zhì)環(huán)境、地面沉降等方面進(jìn)行實時監(jiān)測[9],建設(shè)一套城市地質(zhì)資源與環(huán)境安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),融入城市規(guī)劃建設(shè)和管理的主流程,更好地為政府部門提供決策支撐。

5 結(jié)論

(1) 黃石城市地質(zhì)調(diào)查形成了較為豐富的成果,成果已在長江大保護(hù)、礦產(chǎn)資源壓覆查詢、尾礦資源和富硒特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展、地?zé)岷蜏\層地溫能開發(fā)利用等方面得到了初步應(yīng)用,并為地下空間開發(fā)利用、大冶湖水體修復(fù)治理工作等提供了豐富的基礎(chǔ)性技術(shù)資料。

(2) 為充分發(fā)揮城市地質(zhì)工作的基礎(chǔ)性、公益性和先行性作用,今后的城市地質(zhì)調(diào)查應(yīng)更加緊密圍繞用戶需求,定制服務(wù)產(chǎn)品,強(qiáng)化成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用,建設(shè)一套資源環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),制定一個適宜于黃石的地質(zhì)資料匯交和更新機(jī)制,更好地服務(wù)于“智慧黃石”的建設(shè)。