茍富剛　李明亮　陸華　瞿婧晶　蔡田露　李明

關鍵詞：城市地質(zhì);地質(zhì)環(huán)境;適宜性評價;建設用地;負面清單

中國經(jīng)濟近年來快速增長促進了城鎮(zhèn)化水平的快速提高，建設用地的需求缺口也不斷加大（梁武等，2016）。大規(guī)模開發(fā)建設誘發(fā)了一系列環(huán)境地質(zhì)問題，因此如何科學合理地利用寶貴的建設用地已成為政府決策者的一個重要挑戰(zhàn)（張詩逸等，2015）。建設用地適宜性評價是一個空間綜合決策問題，評價過程中會涉及多個層次中的多種因素，一般涉及自然地理因素、社會經(jīng)濟因素及生態(tài)敏感因素。社會經(jīng)濟因素包括土地利用現(xiàn)狀、人口、交通可達性等;生態(tài)敏感因素包括生態(tài)紅線、基本農(nóng)田及生態(tài)敏感性等（張雪飛等，2019）。一般建設用地地質(zhì)環(huán)境適宜性評價主要涉及自然因素（鄭桂森等，2018），以前工程建設過程中遇到的各類工程地質(zhì)問題和環(huán)境地質(zhì)問題，均以定性評價為主（劉輝等，2017）。GIS空間信息技術(shù)為建設用地適宜性評價提供了可操作平臺，可以對多個層次的評價要素進行空間疊加分析，實現(xiàn)了評價定量化評價（陸張維等，2016）?；贕IS的適宜性評價在國土空間開發(fā)（高立等，2019）、海綿城市建設（范峻愷等，2019）、動植物棲息（Wisely et al.，2012）等方面都有大量應用。研究方法由定性走向定量，出現(xiàn)了多因子疊加分析法（江思義等，2019）、神經(jīng)網(wǎng)絡模型（范峻愷等，2019）、物質(zhì)元素模型（Gong Jianzhou，et al.，2012）等方法。但這些方法在實際區(qū)域開發(fā)建設中對地質(zhì)條件概化過多，對地質(zhì)本底尤其是影響開發(fā)建設的地質(zhì)環(huán)境問題認識不夠直接，對實際工程建設適宜性評價顯得不足。其中多因子疊加分析法的應用最為廣泛，它的關鍵在于因子權(quán)重的確定（CJJ 57—2012）。目前缺少廣泛認可的建設用地適宜性評價指標體系和其權(quán)重確定方法（Chen Zhilong et al.，2011）。權(quán)重確定方法主要有專家打分法、層次分析法（AHP）（茍富剛，2012）、數(shù)理統(tǒng)計法及成對明智比較法（宗躍光等，2007）。張茂省等（2018）采用經(jīng)濟領域的負面清單管理模式評價了縣級國土空間開發(fā)適宜性。

連云港市是“一帶一路”交匯點，具有重要的戰(zhàn)略意義，連云港市也被稱為新亞歐大陸橋東方橋頭堡，2019年8月國務院同意設立連云港自由貿(mào)易試驗片區(qū)。連云港地勢與地形多變，江蘇省的最高峰就分布在市區(qū)內(nèi)，地質(zhì)條件較為復雜，特別是區(qū)內(nèi)厚層淺埋海相軟土（茍富剛等，2018a）和腐蝕性土（茍富剛等，2018b），嚴重制約該區(qū)工程建設。隴海線連云港地區(qū)東段中云一帶15年內(nèi)工后沉降最大達到了2.94m。由于軟土工后沉降誘發(fā)民房房屋裂縫;基坑開挖后誘發(fā)臨近道路開裂、樁體傾斜、邊坡失穩(wěn)等。連云港市區(qū)現(xiàn)土地資源開發(fā)強度已達到適度開發(fā)（黃賢金等，2016），隨著連云港經(jīng)濟的快速發(fā)展及有利國家政策的驅(qū)動，建設用地量未來一段時間內(nèi)需求量加大，土地利用格局將發(fā)生變化。建設用地適宜性評價是城鄉(xiāng)規(guī)劃布局的基礎（江思義等，2019），因此急需進行連云港市區(qū)建設用地適宜性評價。本文基于連云港城市地質(zhì)調(diào)查項目以及江蘇沿海地區(qū)多個地質(zhì)調(diào)查項目取得的基礎數(shù)據(jù)，探索基于負面清單的建設用地地質(zhì)環(huán)境適宜性評價方法，采用層次分析法結(jié)合GIS平臺進行適宜性分區(qū)評價，為連云港城市規(guī)劃提供基礎資料。

1基礎數(shù)據(jù)采集及評價方法

1.1基礎數(shù)據(jù)采集

整合連云港市區(qū)已有地質(zhì)成果，開展連云港市區(qū)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評價，勘察和搜集鉆孔累計10857個，總進尺達291117m（圖1）。土工測試數(shù)據(jù)包括基本物理指標（含水率、干密度、濕密度、塑限、液限、液性指數(shù)等）和力學指標（壓縮、剪切、回彈等），合計35914條（表1）。進行了大量原位測試和地質(zhì)災害調(diào)查工作。

1.2評價方法

首先根據(jù)評價區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件篩選出評價因子，再對各因子按照影響程度通過專家打分法，分為4類區(qū)進行打分，評價因子權(quán)重賦值采用層次分析法（AHP），最后基于GIS平臺建立適宜性評價模型進行建設用地地質(zhì)環(huán)境適宜性分區(qū)評價。其中地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)、永久基本農(nóng)田、建設用地已開發(fā)區(qū)域等都是影響或限制工程建設，建設用地分區(qū)評價基于最壞情境理論進行。適宜性評價的數(shù)學模型見式（1）。

2工程實例

2.1地質(zhì)背景

根據(jù)區(qū)域構(gòu)造單元分階段劃分特征，連云港地區(qū)地層屬蘇魯造山帶地層分區(qū)（圖2）。中新世以來沉降明顯，形成現(xiàn)今隆坳格局（陳安定，2010）。第四系最厚超過了120 m，發(fā)育多個沉積旋回。

2.2評價因子的選擇

2.2.1地形地貌

市區(qū)地貌類型比較復雜，低山丘陵、平原地貌、海岸帶微地貌等均有分布。江蘇省內(nèi)最高峰玉女峰（海拔625 m）也分布于市區(qū)。低山區(qū)坡度一般大于10%（圖3a）。平原區(qū)地勢平坦且地表水系發(fā)育，地面標高2～3 m。

2.2.2工程地質(zhì)條件

場地的工程地質(zhì)條件對建設用地適宜性影響較大，不但直接影響地基基礎的穩(wěn)定性，而且還與工程造價密切相關。根據(jù)連云港具體情況，選擇地基承載力、樁端持力層埋深及土體腐蝕性等作為建設用地適宜性的評價因子。

1）地基承載力。地基承載力是影響建設用地適宜性評價結(jié)果的關鍵因素之一。評價區(qū)分布淺埋厚層海相軟土，頂板埋藏深度平均值為2m，厚度平均值為14.61m，標貫擊數(shù)小于1擊，壓縮系數(shù)（平均值為1.36 MPa^-1）遠大于0.5 MPa^-1，為高壓縮性土，具有蠕變特性，必然影響建設用地質(zhì)量，工程建設安全風險很大（圖3b）。

2）樁端持力層埋深。由于市區(qū)存在淺埋厚層軟土和深層軟黏土，不適宜做工程建筑物持力層，須利用樁基礎將建筑物荷重傳遞到更深部的持力層。在基巖埋深不是很大的地段宜選擇基巖作為樁基持力層?；鶐r埋深很大的區(qū)域.建議選擇分布穩(wěn)定的密實砂層或選擇硬塑狀態(tài)的黏性土層作為樁基持力層。圖3c為建議最短樁長圖。

3）土體腐蝕性問題。鹽漬土在連云港濱海地區(qū)廣泛分布，土體鹽分主要為NaCl，土體含鹽量平均值為1.42%。土體腐蝕性主要表現(xiàn)在Cl^-對混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性。評價區(qū)中腐蝕性—強腐蝕性分布廣泛，需要注意樁基的防腐（圖3d）。

2.2.3水文地質(zhì)條件

1）地下水埋深。地基基礎的穩(wěn)定性與地下水埋深關系密切，地下水埋深直接關系到施工的難易程度與工程建設的投資。市區(qū)地下水埋深較淺，對建筑施工的影響較大（圖3e）。

2）含水層富水性。市區(qū)潛水層富水一般，地下水補給能力一般，僅在贛榆地區(qū)涌水量較大，圖3f為潛水富水性分區(qū)圖。

2.2.4不良地質(zhì)作用

評價區(qū)分布地面沉降、崩滑、采空塌陷3種類型災害，地質(zhì)災害對城市規(guī)劃布局影響很大，在地質(zhì)災害高發(fā)區(qū)不宜進行工程建設，采用一票否決制。

1）地面沉降。市區(qū)內(nèi)在連云港徐圩新區(qū)和連云新城兩地出現(xiàn)多處明顯地面沉降跡象（圖3g），朝陽鎮(zhèn)、云山鄉(xiāng)及徐圩鎮(zhèn)等存在大范圍沉降，平均沉降速率達29 mm·a^-1，沉降速率最大值達到了40mm·a^-1。

2）崩塌滑坡。查明市區(qū)內(nèi)分布崩塌、滑坡地質(zhì)災害點84處，高易發(fā)區(qū)主要分布在市區(qū)云臺山低山區(qū)，中易發(fā)區(qū)主要分布在贛榆低山丘陵區(qū)（圖3h）。

3）地面塌陷。市區(qū)分布地面塌陷點5處，均為采空地面塌陷。錦屏磷礦和新浦磷礦目前均已停采，但地下采礦遺留大量空洞，仍有塌陷隱患。高易發(fā)區(qū)分布在兩處礦體開采影響區(qū)（圖31）。

2.2.5活動斷裂與地震效應

1）活動斷裂。市區(qū)屬于地殼基本穩(wěn)定區(qū)，評價區(qū)歷史地震震級均小于4級，強度弱且發(fā)生頻度低。其中震源主要集中在板橋斷裂附近。但當市區(qū)未來遭遇郯廬斷裂帶外圍地區(qū)的強震，所遭受的地震動峰值加速度最大可達0.30g，烈度可達Ⅷ度，局部甚至更高（圖3m）。

2）砂土液化。評價區(qū)內(nèi)20 m以淺粉土、砂土液化判別結(jié)果顯示：液化土層主要分布在云臺山山麓及濱海地帶，成條帶狀分布。液化等級為輕微和中等，且液化等級以輕微為主（圖3n）。

2.2.6平面空間約束管控單元

平面空間約束管控單元包括三類空間區(qū)域，即生態(tài)空間區(qū)域、農(nóng)業(yè)空間區(qū)域和城鎮(zhèn)空間區(qū)域（圖30）。其中城鎮(zhèn)建設用地現(xiàn)狀、永久基本農(nóng)田、水源保護區(qū)等都是限制或影響工程建設的，基于最壞情境理論進行建設用地分區(qū)評價。

2.3評價因子權(quán)重計算和打分

經(jīng)綜合考慮，評價因子體系由一級和二級評價因子組成?；谪撁媲鍐危ㄖ饕紤]自然因素）建立評價指標體系，考慮表2中的11個評價因子（表2）。負面因素可以分為影響因素與限制因素，以清單的方式羅列出評價的負面因素，明確負面因素的賦值評判標準，厘清規(guī)劃區(qū)內(nèi)存在的環(huán)境地質(zhì)問題，建立評價指標體系（表3）。

構(gòu)建5個判斷矩陣（表4、表5），求出5個矩判斷矩陣的最大特征值。一致性比率CR小于0.1，說明構(gòu)建的判斷矩陣合理性通過一致性檢驗，否則要從新構(gòu)造判斷矩陣并循環(huán)這一過程。一致性通過后，通過判斷矩陣計算因子權(quán)重。

基于GIS平臺和式（1）計算適宜性指數(shù)，根據(jù)適宜性指數(shù)進行適宜性分區(qū)，給出適宜性判定標準（表6）。

2.4評價結(jié)果分析

連云港市區(qū)建設用地地質(zhì)環(huán)境適宜區(qū)占比高達54.82%（表7），天然地基條件好，區(qū)內(nèi)有多個樁基持力層可供選擇。較適宜區(qū)占比29.48%，工程建設條件較好，有薄層軟土分布在評價區(qū)、局部分布輕微液化砂土，工程建設施工難度和風險不大。適宜性一般的區(qū)域占比12.29%，分布有淺埋厚層軟土、鹽漬土（腐蝕性土）及局部分布深層軟黏土，在該區(qū)工程建設宜先進行地基處理消除軟土對工程建設的影響，或采取樁基礎穿越軟土層，且要避免深層軟黏土，一般工程投資較大。適宜性差的區(qū)域為突發(fā)地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)，應建立群專結(jié)合監(jiān)測預警體系，在群測群防的基礎上統(tǒng)籌兼顧“技防與人防”。建設用地適宜性除了自然因素外，還受政策、工程技術(shù)、資金等社會經(jīng)濟因素的制約。圖4為基于地質(zhì)問題防范的負面清單進行的工程建設適宜性分區(qū)圖。

考慮平面空間約束的負面清單（圖30），根據(jù)江蘇省城市規(guī)劃設計研究院等（2017）編制的《連云港市市域空間管制規(guī)劃圖（2015—2030）》，平面空間約束的負面清單包括城鎮(zhèn)建設用地現(xiàn)狀、永久基本農(nóng)田和水源保護區(qū)等，這些區(qū)域都是影響或限制工程建設的，進行最壞情景分析，最終得到考慮平面空間約束的連云港市區(qū)建設用地適宜性分區(qū)圖（圖5）?？梢钥闯龉こ探ㄔO區(qū)主要分布在適宜性一般區(qū)，面積為304km²，占比43%;工程建設區(qū)分布在適宜區(qū)的面積為156 km²，占比22%;工程建設區(qū)分布在較適宜區(qū)的面積為98km²，占比14%;工程建設區(qū)分布在適宜性差的區(qū)域面積為141 km²，占比20%。目前重點工程建設主要分布在適宜性一般區(qū)，但該區(qū)地基條件差，不僅建設成本高，而且存在發(fā)生工程事故的概率。適宜區(qū)主要分布在西部城鎮(zhèn)，建議下一輪規(guī)劃建設可以向適宜區(qū)和較適宜區(qū)傾斜。

3討論

適宜性評價方法的選擇對評價結(jié)果的可靠程度起著決定性作用。以往的研究中多采用評價要素進行線性或非線性疊加計算適宜性指數(shù)，這樣會導致忽略各評價因子之間的關聯(lián)性，會降低限制性評價因子的約束作用，最終導致評價結(jié)果與實際結(jié)果不符合。本文對于地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)、建設用地現(xiàn)狀、永久基本農(nóng)田、水源保護區(qū)等基于最壞情境理論進行建設用地區(qū)域評價，使得建設用地適宜評價與地方發(fā)展規(guī)劃相結(jié)合，提高了評價結(jié)果的實用性。地質(zhì)問題防范的負面清單與平面空間約束的負面清單相比，平面空間布局約束的負面清單具有較大的彈性，可以為城市規(guī)劃和建設用地開發(fā)預留有一定的空間。

本次建設用地適宜性分區(qū)采用4分法。規(guī)范CJJ57-2012適宜性分級最差一級為“不適宜”，這可能與空間管制政策對接有關，出現(xiàn)了不適宜建設區(qū)域，這與工程建設實際不相符合。本文將建設用地適宜性最差一級劃分為適宜性差區(qū)。建設用地開發(fā)建設應優(yōu)先考慮適宜區(qū)及較適宜區(qū)。

對空間沖突的討論。截至2019年底，連云港市區(qū)建設用地總面積達到了950 km²，2010—2019年建設用地年均增長速率為19 km²（圖6）。其中居民及工礦用地穩(wěn)步增長。交通和水利設施用地變化較為劇烈。市區(qū)建設用地的擴展類型逐漸由無序、粗放型向有序、集約型轉(zhuǎn)變。市區(qū)重點規(guī)劃建設區(qū)域位于連云港濱海地區(qū)，其中徐圩新區(qū)總規(guī)劃面積約467 km²，連云新城規(guī)劃總面積58.8 km²。國家發(fā)展改革委（ 2009）提出打造“東中西區(qū)域合作示范區(qū)”（連云港徐圩片區(qū)），總體建設方案國務院于2011年6月同意批復。但基于自然因素評價的評價結(jié)果顯示，這些地區(qū)建設用地地質(zhì)環(huán)境適宜性一般，空間沖突較為強烈，重點建設區(qū)域與生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)具有空間一致性。

連云港土地利用變化主要受控于人口增長、經(jīng)濟的發(fā)展以及國家宏觀政策。圖7顯示連云港人口增幅較小。圖7顯示市區(qū)生產(chǎn)總值在2010年以后增幅速率較大，截至2019年末，市區(qū)生產(chǎn)總值達到3139億元。所以經(jīng)濟的發(fā)展是驅(qū)動連云港建設用地增長的最主要動力。此外國家宏觀政策也是驅(qū)動地下空間工程建設的主要動力，比如徐圩、贛榆地區(qū)綜合管廊建設。建議以國家及地區(qū)政策為導向，城市規(guī)劃及城市建設可以向適宜區(qū)及較適宜區(qū)（西部城鎮(zhèn)）傾斜。

4結(jié)論

1）基于地質(zhì)問題防范的負面清單和平面空間約束的負面清單兩個維度構(gòu)建了建設用地適宜性評價指標體系。以連云港市區(qū)為例，地質(zhì)問題防范負面清單細分為11個因素，分別為地形坡度、土體腐蝕性、地下水埋深、潛水涌水量、地面沉降速率、崩滑、地面塌陷、抗震設防烈度、砂土液化等。平面空間約束的負面清單基于城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)3個維度進行約束分析。

2）地質(zhì)問題防范負面清單評價結(jié)果顯示，建設用地地質(zhì)環(huán)境適宜區(qū)及較適宜區(qū)分布廣泛，占比84.31%;適宜性一般區(qū)占比12.29%，工程建設受控于淺埋厚層軟土，工程投資較高;適宜性差區(qū)分布在突發(fā)地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)，應建立群專結(jié)合監(jiān)測預警體系。

3）平面空間約束的負面清單包括：城鎮(zhèn)建設用地現(xiàn)狀、永久基本農(nóng)田、水源保護區(qū)等，這些區(qū)域都是影響或限制工程建設的，用于進行最壞情景分析。目前工程建設區(qū)主要集中在適宜性一般區(qū)，重點建設區(qū)域與生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)具有空間一致性，空間沖突較為強烈，建議城市建設可以向適宜區(qū)及較適宜區(qū)傾斜。