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        嘉興市城市地質(zhì)環(huán)境承載力評價體系的構(gòu)建與應用

        2022-04-23 15:17:42林鐘揚榮一萍管敏琳吳鳴顧明光黃衛(wèi)平
        城市地質(zhì) 2022年1期
        關鍵詞:嘉興市承載力用地

        林鐘揚 榮一萍 管敏琳 吳鳴 顧明光 黃衛(wèi)平

        關鍵詞:城市地質(zhì)調(diào)查;地質(zhì)要素;地質(zhì)環(huán)境承載力;適宜性評價;嘉興市

        城市地質(zhì)工作是城市規(guī)劃建設的重要基礎工作,是推動“智慧城市”建設和“地質(zhì)+”服務的核心技術工作,為城市可持續(xù)發(fā)展提供了基礎支撐(馬傳明等,2007;楊盼盼等,2020;邢懷學等,2020)。自然資源部《城市地質(zhì)調(diào)查總體方案(2017—2025年)》提出,到2025年實現(xiàn)全國地級以上城市地質(zhì)工作全覆蓋。地質(zhì)資源環(huán)境承載力強度綜合評價是城市地質(zhì)調(diào)查工作的一項重要工作,即從城市安全、可持續(xù)發(fā)展的角度,對城市存在的不良地質(zhì)因素的危害性、地下空間可承載強度、城市地質(zhì)地下三維模型進行綜合性分析,對城市的地質(zhì)資源保障程度進行分析評價(王志敏等,2020;杜蕾等,2018)。隨著GIS、RS、GPS等空間信息技術的發(fā)展,有關城市地質(zhì)資源環(huán)境承載力的研究逐漸增多(楊樂等,2014;虎陳霞等,2018;王維等,2017),引入新的技術方法進行空間優(yōu)化配置研究,對實現(xiàn)自然資源合理利用和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

        嘉興市作為長江三角洲南翼腹地,是長三角城市群和上海大都市圈重要城市、環(huán)杭州灣大灣區(qū)核心城市,隨著近年來城鎮(zhèn)化進程進一步加快,城市空間拓展具有明顯的階段特征,不同功能用地之間的配置關系也越來越復雜(榮月靜等,2015;孫強等,2018)。近年來,嘉興市城鎮(zhèn)建設規(guī)模不斷擴大,城市空間資源需求日益增大,城市建設開始從平面轉(zhuǎn)向立體,特別是“杭州—嘉興—上?!蓖菓?zhàn)略的實施,對城市土地利用適宜性決策研究提出了更高的需求。土地利用空間擴張和結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整與生態(tài)型用地保護性利用,都迫切需要地質(zhì)資源環(huán)境承載力強度研究成果支撐。

        本文依托浙江海洋經(jīng)濟發(fā)展示范區(qū)城市群(嘉興)地質(zhì)調(diào)查工作,以地學要素為主要因子,通過對城市地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)的分析研究,綜合考慮地質(zhì)環(huán)境、經(jīng)濟地理條件、自然生態(tài)資源等對土地利用適宜性的影響,選取評價因子,構(gòu)建城市地質(zhì)環(huán)境承載力評價體系,開展城市地質(zhì)環(huán)境承載力強度綜合評價,為進一步深化城市地質(zhì)調(diào)查成果服務國土空間規(guī)劃管理、城市規(guī)劃等提供基礎資料。

        1研究區(qū)概況

        嘉興市位于浙江省東北部、長江三角洲南翼(圖1),總面積約3915 km2,是我國沿海地區(qū)第四系厚度較大的沉積區(qū)之一。嘉興市東臨大海,南倚錢塘江,北負太湖,地表江河橫縱,湖泊密布,地勢低平,為太湖邊的淺碟形洼地,地勢大致呈東南向西北傾斜,平均海拔2.8 m。區(qū)內(nèi)屬江南古陸外緣杭州灣凹陷的沖積平原,主體為沖湖積平原,其次為湖沼積平原,土地利用率達90%以上。嘉興市是浙江海洋經(jīng)濟發(fā)展示范區(qū)的重要城市和9個沿海產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)之一,憑借良好的區(qū)位、資源和集疏運網(wǎng)絡等優(yōu)勢,以嘉興港為依托,以濱海新區(qū)為主平臺,建設杭州灣宜居型濱海新市和沿杭州灣北岸海洋新興產(chǎn)業(yè)帶,其城市發(fā)展和規(guī)劃的功能定位對長三角南翼地區(qū)或浙江環(huán)杭州灣地區(qū)城市建設和產(chǎn)業(yè)帶的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

        2多要素地質(zhì)環(huán)境承載力評價體系構(gòu)建

        分析地質(zhì)環(huán)境對城市環(huán)境質(zhì)量和容量的影響、地質(zhì)環(huán)境要素與生態(tài)因子之間的相互關系、確定評價指標等是指標體系構(gòu)建的核心要素。根據(jù)合理、主導、差異、獨立、實用和可行的原則,對嘉興地質(zhì)環(huán)境進行綜合分析,將嘉興城市地質(zhì)環(huán)境承載力評價的指標確定為工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、土地利用適宜性、地質(zhì)災害、天然地基、生態(tài)資源、城鎮(zhèn)聚集度、區(qū)位經(jīng)濟等級等8個方面。

        城市地質(zhì)環(huán)境承載力評價指標體系構(gòu)建由目標層、要素層和指標層3個部分組成(表1),三者是隸屬關系,即:把構(gòu)建評價指標體系作為目標層(A),目標層之下劃分若干要素層(B),每一個要素層之下又劃分若干指標項(C)。本文運用層次分析法對評價指標進行篩選,選取評價指標和確定要素權(quán)重(孫金輝等,2018;駱延青等,2016;劉超等,2018)。

        目標層(A):嘉興市地質(zhì)環(huán)境承載力評價指標體系。

        要素層(B):包含8個要素,即工程地質(zhì)B1、天然地基B2、水文地質(zhì)B3、地質(zhì)災害B4、土地利用適宜性B5、生態(tài)資源B6、城鎮(zhèn)集聚度B7、區(qū)位經(jīng)濟等級B8。

        指標層(C):共16個,即工程地質(zhì)B1之下的指標項3個(C1-C3);水文地質(zhì)B3之下的指標項3個(C5-C7);土地利用適宜性B5之下的指標項2個(C8-C9);生態(tài)資源B6之下的指標項2個(C10-C11);城鎮(zhèn)集聚度B7之下的指標項3個(C12-C14)。嘉興地區(qū)第四系覆蓋層厚,天然地基作為主要持力層評價指標,要素層B2和指標層C4對應;嘉興市主要地質(zhì)災害為地面沉降,即要素層B4和指標C8層對應;區(qū)位經(jīng)濟等級按區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平量化,即要素層B8和指標層C16對應。

        3單要素評價分值計算

        嘉興市開展的浙江海洋經(jīng)濟發(fā)展示范區(qū)城市群(嘉興)地質(zhì)調(diào)查工作,獲取了2010—2016年地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)和研究資料,包括9871個工程地質(zhì)鉆孔資料、787個水文地質(zhì)鉆孔資料、125個基巖地質(zhì)孔資料和54個第四系鉆孔資料,結(jié)合不同時期的基礎地理、區(qū)域地質(zhì)、水工環(huán)、物化遙、地質(zhì)災害、天然地基、土地利用規(guī)劃、國土規(guī)劃、城市規(guī)劃、社會經(jīng)濟、生態(tài)質(zhì)量、農(nóng)用地分等定級等有效數(shù)據(jù),借助ArcGIS、MapGIS和SPSS等數(shù)據(jù)處理和空間分析軟件系統(tǒng)集成,進行各類地質(zhì)環(huán)境因子的單要素分值計算,方法為:(1)按因子分值圖提取分值;(2)以分值乘以因子的權(quán)重,計算分值數(shù)據(jù);(3)采用K-Means聚類方法進行綜合評級,對綜合評級分為5級,評價分值計算方法參考已有研究成果(浙江省地質(zhì)調(diào)查院,2016;何政偉等,2011;趙天石等,2003;王莉莉等,2019),生成地質(zhì)環(huán)境承載力評價各類因子的單要素分值圖。評價結(jié)果見圖2。

        4基于K-Means聚類的地質(zhì)環(huán)境承載力評價

        4.1評價模型構(gòu)建

        采用快速聚類(K-Means)對數(shù)據(jù)進行初始分類,并逐步調(diào)整,得到最終分類。即先明確聚類數(shù)量,采用SPSS軟件計算所有樣本數(shù)據(jù)點到K個類中心點的歐氏距離,并根據(jù)距離最短原則把全部樣本分到各中心點,形成一個新的K類,依次迭代。

        4.2地質(zhì)環(huán)境承載力綜合評價

        根據(jù)對嘉興城區(qū)建設用地的地質(zhì)環(huán)境條件綜合評價(彭苗枝等,2019;張麗琴等,2009),將嘉興市建設用地地質(zhì)環(huán)境承載力強度進行4級劃分,即分為建設用地地質(zhì)環(huán)境承載力強度Ⅰ級區(qū)、Ⅱ級區(qū)、Ⅲ級區(qū)、Ⅳ級區(qū),其中I級區(qū)規(guī)模288.07 km2,Ⅱ級區(qū)規(guī)模408.62 km2,Ⅲ級區(qū)規(guī)模207.37 km2,Ⅳ級區(qū)規(guī)模53.61km2。綜合統(tǒng)計結(jié)果見表2。

        除建成區(qū)以外的區(qū)域,為本次研究的決策適宜擴張用地。適宜城市建設擴張的用地中,地質(zhì)環(huán)境條件差異性顯著。對決策適宜擴張用地進行綜合評價,其中:地質(zhì)環(huán)境承載力強度Ⅰ級區(qū)適宜超高層和高層建筑,占決策適宜擴張用地的27.17%,適宜擴張用地的規(guī)模為182.60 km2;地質(zhì)環(huán)境承載力強度Ⅱ級區(qū)規(guī)模最大,適宜高層和中層建筑,占決策適宜擴張用地的44.11%;宜擴張用地的規(guī)模為296.33 km2。地質(zhì)環(huán)境承載力Ⅲ級區(qū)適宜多層、中層、低層建筑,規(guī)模占決策適宜擴張用地的22.10%,宜擴張用地的規(guī)模面積為148.52 km2。評價結(jié)果見圖3。

        5結(jié)論

        (1)通過城市地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù),構(gòu)建了多要素地質(zhì)環(huán)境承載力評價體系,結(jié)合不同地質(zhì)環(huán)境影響因素和因子權(quán)重,可建立城市地質(zhì)環(huán)境承載力強度的綜合分值法評價模型。

        (2)根據(jù)地質(zhì)環(huán)境承載力強度綜合評價,嘉興市地質(zhì)環(huán)境條件較好,宜建設用地面積957.67 km2,地質(zhì)環(huán)境承載力強度Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級分別占宜建設用地的30.08%、42.67%、21.65%,嘉興市總體適宜土地利用的地質(zhì)環(huán)境承載力條件較好。

        (3)借助地質(zhì)環(huán)境單因子開展地質(zhì)環(huán)境承載力強度綜合評價,通過與現(xiàn)行規(guī)劃相比,可從地質(zhì)環(huán)境承載力強度和土地利用適宜性綜合角度提供更為合理的城市規(guī)劃優(yōu)化方案和決策建議,讓城市土地利用空間配置和布局更具科學性。

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