武漢市都市發展區規劃用地地質環境調查與評價

官善友，廖建生，龐設典，楊育文

(武漢市勘測設計研究院，湖北武漢 430022)

武漢市都市發展區規劃用地地質環境調查與評價

官善友?，廖建生，龐設典，楊育文

(武漢市勘測設計研究院，湖北武漢 430022)

在充分搜集資料、現場調查的基礎上，對武漢市都市發展區的區域地質、工程地質、水文地質、環境地質等做出了全面分析，并采用規范法、模糊綜合評判法對規劃用地的工程建設適宜性進行定量評價和適宜性分區，提出了各區規劃工程建設的類型和不良工程地質問題防治對策建議。

規劃用地；工程建設適宜性；地質環境

1 引 言

地質環境是自然環境的一種，指由巖石圈、水圈和大氣圈組成的環境系統。地質環境是整個生態環境的基礎，是自然資源主要的賦存系統，是人類最基本的棲息場所、活動空間及生活、生產所需物質來源的基本載體。人類和其他生物依賴地質環境生存發展，同時，人類和其他生物又不斷改變著地質環境。地質環境對于人類的生活、生產及生態之間的適應性如何，從根本上決定著人類生存發展環境的質量。人類與地質環境的協調和可持續發展研究，日益成為城市發展的重點。

武漢市城市總體規劃分為市域、城鎮地區和主城三個層次[1]，本專題研究的工作范圍為都市發展區，面積1 044.72 km2。武漢市都市發展區地質環境條件較復雜，存在的不良地質作用和地質災害類型主要有巖溶地面塌陷、滑坡、崩塌、軟土地面沉降等；部分區域屬巖溶地面塌陷地質災害易發區，上世紀中葉以來先后發生了中南軋鋼廠、倒口湖、陸家街、毛坦村、市司法學校等十余起巖溶地面塌陷地質災害；本世紀巖溶地面塌陷地質災害頻發，2006年4月9日，武昌長江紫都花園兩次發生巖溶地面塌陷，造成兩棟已建房屋拆除；2008年2月29日，漢南區紗帽街發生巖溶地面塌陷，威脅長江干堤安全；2008年～2009年兩年內，白沙洲大道沿線發生多處巖溶地面塌陷，造成了巨大的經濟損失和不良的社會影響。

《中華人民共和國城鄉規劃法》第25條規定:“編制城鄉規劃，應當具備勘察、測繪、氣象、地震、水文、環境等基礎資料”。因此，開展規劃用地地質環境質量調查與評價是編制城鄉規劃和實施城市規劃管理的基礎。

2 區域地質條件

2.1 地質構造

武漢市區位于淮陽山字型前弧西翼與新華夏構造體系的復合部位，屬淮陽山字型前弧西翼葛店－漢陽褶皺帶。區內大地構造跨及揚子準地臺和秦嶺褶皺系兩個一級構造單元[2]。由于區內經歷了大別、揚子、加里東、華力西－印支、燕山－喜馬拉雅等多次構造運動，使區內構造更趨復雜。新洲凹陷是在古老結晶基底上發展起來的中生代沉積盆地；武漢臺褶束由古生界及早三疊系組成的一系列北西西向或近東西向復式褶皺組成。區內斷層較發育，主要表現為北西西或近東西、北西、北北東、北東向及不同性質和不同規模的斷層，其中北西西向或近東西向、北西向斷層較為發育。

2.2 新構造運動

本區經歷了多旋回復雜的構造運動，斷裂構造發育。這些斷裂主要為北西西向和北北東向兩組方向，構成區域的主要構造格架。在新構造時期，由于受到印度洋板塊對青藏高原的碰撞擠壓和太平洋板塊俯沖推擠的影響，本區地殼構造運動由前期的強烈張性隆起和斷陷轉化為塊狀差異隆起和坳陷，斷裂活動也由前期的張性斷塊運動轉化為走滑活動。第四紀以來，本區主要受濱太平洋構造域的影響，北西西向斷裂只局限在少數北西西向斷裂帶上，大多數斷裂已無明顯活動；而北北東向斷裂發生右旋走滑運動，但其規模和活動性明顯弱于華北地區，且呈現出自東向西活動性逐步減弱的趨勢。工作區近場區主要斷層及其活動性見表1[3]，這些斷裂第四系早、中更新世均有過活動跡象，但全新世以來沒有活動。

近場區主要斷裂及其活動性 表1

2.3 地震

武漢市所處的地震活動環境主要有如下特點:

(1)武漢所在地區的地震活動主要屬于華北地震區南部地震活動相對弱的郯廬地震帶南部、華北平原地震帶南部和華南地震區長江中游地震帶的交界部位。地震活動相對較弱，沒有發生過級以上地震。

(2)區域范圍自公元319年至今共記到MS≥4.7地震34次，其中6.0級～6.5級地震2次；5.0級～5.9級地震25次。區域范圍自1970年以來記到現代小震(1.0≤MS≤4.6)1759次。

(3)工作區域內自1970年以來記到MS≥1.0級地震43次，其中2.0級～2.4級地震6次，其余均小于2.0級。工作區域地震活動強度和頻度都較弱。

3 地質環境條件

3.1 工程地質條件

(1)地層巖性

武漢市分布古生界至新生界地層。古生界地層地表出露不廣，多隱伏于新生界地層之下。上第三系地層地表未出露，埋于第四系松散堆積物之下。松散堆積物分布面積約占武漢市區總面積的三分之二。

由于武漢市地貌多樣、河湖發育，第四紀期間的氣候冷暖干濕多次變化及振蕩式的升降運動，致使第四紀沉積環境變遷頻繁，造成第四紀地層分布廣、類型多、相變大、物質成分復雜。第四系地層可劃分為下、中、上更新統和全新統地層。按照地層性質與工程建設關系為主的分區原則，將工作區分為軟土區、一般黏性土區、老黏性土區、基巖區、巖溶地面塌陷易發區。

工作區地下水類型及含水巖組劃分[1]表2

3.2 水文地質條件

按照地下水的性質及埋藏條件，將工作區地下水分為4種類型、8個含水巖組，如表2所示。

3.3 主要環境地質問題

影響工作區工程建設適宜性的環境地質問題主要有巖溶地面塌陷地質災害，軟土引發的環境地質問題，河流沖蝕塌岸等。

(1)巖溶地面塌陷

武漢市屬鄂東南巖溶地面塌陷易發區，近幾十年發生過十余起巖溶地面塌陷災害。武漢地區碳酸鹽巖在自然及人類工程活動(抽取地下水)作用下，自1931年以來，先后在武昌丁公廟、江夏區馬鞍山井田、漢陽中南軋鋼廠、武昌阮家巷、陸家街、毛坦港、市司法學校、青菱鄉烽火村、江夏區范湖鄉金水村、烏龍泉京廣線及漢南陡埠村等十多處地方發生了巖溶地面塌陷。工作區內已發生的巖溶地面塌陷地質災害，大部分集中在沿長江一帶。

(2)軟土環境地質問題

工作區內軟土主要為淤泥質土和淤泥，在一級階地及湖泊周邊地段都有較大范圍的分布，分析搜集的鉆孔資料，軟土厚度一般4.0 m～10.0 m，局部地段厚度達20.0 m以上，小者厚度僅0.3 m。軟土層一般為單層，局部地段(如北湖、漲渡湖等地段)有2層～3層。軟土含水量大、孔隙比大、呈流塑、軟塑狀態，具觸變性、高壓縮性和流變性的工程地質特征，易引發軟土地基不均勻沉降、地面沉降、軟土震陷等環境地質問題。

(3)河流沖蝕塌岸

武漢市踞長江與漢江交匯之地，江岸線長，且長江及漢江武漢段河床彎曲，局部存在迂回現象，受新構造運動和河水流態的影響，河道變遷擺動強烈，而岸坡多以土質岸坡為主，結構較松散、抗沖刷能力弱，在長江及漢江凹岸坡在江水沖刷侵蝕作用下，易掏蝕坡腳土體，形成臨空面，使土體穩定性降低、失穩而產生塌岸。

(4)其他地質災害

主要為滑坡、崩塌，分布于遠城區的丘陵地段，一般為降雨、風化等自然因素及切坡建房、開山采石等人為因素引發，災害規模較小。

4 工程建設適宜性分區與評價

人類活動與地質環境的協調與可持續發展研究，目前主要是研究地質環境承載能力及其工程建設適宜性。

4.1 評價方法

(1)規范法

《城鄉用地評定標準》(CJJ132－2009)規定，場地的工程建設適宜性采用基本指標多因子分級加權指數和法與特殊指標多因子分級綜合影響系數法，按式(1)規定的定量方法進行評判:

式中:P——評定單元綜合評定分值；

K——特殊指標綜合影響系數；

m——基本指標因子數；

ωi——第i項基本指標計算權重；

Xi——第i項基本指標分級賦分值。

場地工程建設適宜性可通過按式(1)定量計算得到的適宜性指數進行判定。當P≥60，工程建設適宜性為適宜；當30≤P<60，為較適宜；當10≤P<30，為適宜性差；當P<10，為不適宜。

(2)模糊綜合評判方法

工程建設適宜性評價是一個多因素的復雜系統，其內部諸要素之間的相互作用關系及各要素對系統功能的影響程度在量上比較難以精確衡量，即具有“模糊性”的特征；其次，工程建設適宜性是一個包含著若干不同層次(或若干個子系統)的復合系統，其系統功能從整體上來說是一種綜合功能，具有多“屬性”特點。因此，工程建設適宜性評價是一種多屬性或多準則評價問題。這就要求必須根據評價問題的性質、目標、要求等選擇適宜的評價模型和方法。在這方面綜合模糊評價方法為我們提供了一種有效的方法。模糊綜合評判方法，主要分為以下8個主要步驟:

①確定評判等級；

②根據評判等級劃分，確定評語集V＝{v1，v2，…，vm}，是一m維向量；

③確定評判因素集X＝{X1，X2，…，Xn}，是一n維向量；

④確定每一因素標準分度值c，c＝其中第二行至n行元素值與對應的第一行元素分度值相同；

⑤隸屬函數的確定

根據某一參評因素的實際分值xi，確定其隸屬度uij(0≤uij≤1，i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，m)。uij越大，表明該因素屬于某一等級程度越大。若uij＝0，則不屬于該等級。uij的表達式由下列線性函數決定(以列為序):

式(2)中，i＝1，2，…，n。

式(4)中，i＝1，2，…，n。

⑥建立模糊關系矩陣

由式(2)～(4)，確定任一因素的隸屬度，由此建立模糊關系矩陣R:

⑦確定權重集W

每個參評因素因目的不同，反映問題的程度不同，它們之間的重要性也不相同。在進行評估之前，應先確定權重，W＝{w1，w2，…，wn}，且∑wi＝1。目前有兩種方法確定權重:一是根據專家意見和經驗綜合確定；二是AHP法(Analytic Hierarchy Process)。后者是國際上公認的方法，即層次分析法。

⑧評判結果。由R與W進行模糊運算，確定B向量。根據B向量中的值，按最大隸屬度原則，判定評價結果。

4.2 分區結果及評價

根據規范法和模糊綜合評判法的評價結果對比分析，兩種方法得出的結論基本一致，確保了本次評價的科學性和合理性。武漢市都市發展區規劃用地工程建設適宜性分區及評價結果如表3所示。

工程建設適宜性分區及評價 表3

5 主要成果和結論

(1)搜集和整理了武漢市都市發展區地質構造、工程地質、水文地質、環境地質等資料，編制了鉆孔分布圖、軟土分布及等厚度圖、砂土頂板埋深等厚度圖、覆蓋層等厚度圖、工程地質圖等系列圖件；(2)系統論述了武漢市都市發展區區域地質、工程地質、水文地質、環境地質條件，并對影響規劃用地的不良工程地質問題和地質災害做出了分析評價；

(3)采用規范法、模糊綜合評判法對規劃用地工程建設適宜性進行了分析評價，將工作區劃分為適宜、較適宜、適宜性差3個大區和8個亞區，提出了城市用地選擇要求和地質災害防治對策建議。

[1] 官善友，龐設典，龍治國.論武漢市環境工程地質問題[J].工程地質學報，2007，Vol.15 SUPPL

[2] 湖北省地質礦產勘查開發局.武漢市基巖地質圖說明書(1∶50 000)，1990

[3] 官善友，廖建生，王甫強.武漢市都市發展區城市用地抗震適宜性分區研究[J].工程勘察，2010(z1)

[4] 龐設典，熊毅明，肖炎明.武漢市工程地質分區的構想[J].城市勘測，2005(2)

Investigation and Estimate for Geologic Enviroment of Planning Land in Wuhan Urban Development District

Guan Shanyou，Liao Jiansheng，Pang Shedian，Yang Yuwen
(Wuhan Geotechnical Engineering and Surveying Institute，Wuhan 430022，China)

Base on data collection and on－the－spot investigation，this paper analyse the areal geology，engineering geology，hydrogeololgy and environmental geology condition of of Wuhan urban development district.Using code method and fuzzy comprehensive judgement method，analyse the engineering construction suitability and suitable subarea of planning land.Put forward the suggestion for planning engineering construction type and control suggestion for Bad engineering geological problems.

planning land；engineering construction suitability；geoologic enviroment

2011—06—06

官善友(1968—)，男，正高職高級工程師，注冊土木(巖土)工程師，主要從事巖土工程勘察、設計及地質災害評估等技術管理工作。

1672－8262(2011)05－151－04

P642.5

A