山地城市地下空間資源評價方法研究

劉興鑫 彭海游 董平 廖云平 張俊凡 李奕

摘? 要：文章以重慶市中央公園至悅來片區(qū)為例，分析了山地城市地下空間資源的特征。基于柵格網(wǎng)為基礎(chǔ)的平面分層法開展了研究區(qū)的地下空間資源的評價，分別對淺層（0～20m）、中層（20～50m）的地下空間資源評價，得出研究區(qū)地下空間資源量，并基于地質(zhì)環(huán)質(zhì)要素對可開發(fā)的地下空間資源進行了質(zhì)量評價。

關(guān)鍵詞：地下空間;資源評價;山地城市

中圖分類號：TU94+1? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）33-0097-04

Abstract： Taking the area from Chongqing Central Park to Yuelai District as an example， this paper analyzes the characteristics of underground space resources in mountainous cities. The evaluation of underground space resources in the study area is carried out based on the plane stratification method based on grid network. The underground space resources in the shallow layer （0～20m） and the middle layer （20～50m） are evaluated respectively， and the amount of underground space resources in the study area is obtained. The quality of exploitable underground space resources is evaluated based on the geological environmental elements.Keywords： underground space; resource evaluation; mountain city

1 概述

城市地下空間資源是作為一類“新型的國土資源”，具有稀缺性和不可逆性，一經(jīng)開發(fā)利用便很難再恢復(fù)，特別是在地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)。因此，在開展地下空間開發(fā)利用前，必須對地下空間資源進行調(diào)查與評價，在此基礎(chǔ)上結(jié)合相關(guān)功能定位進行科學(xué)合理的詳細規(guī)劃。目前，國內(nèi)外對下空間資源的調(diào)查評價工作還處于探索階段，相關(guān)研究還較少，應(yīng)用程度較低。本文以重慶市主城主區(qū)地下空間資源為研究對象，基于柵格網(wǎng)方式的平面分層評價法探索山地城市地下空間資源的評價方法。本文以重慶市中央公園至悅來片區(qū)為研究區(qū)域，開展了淺層（0～20m）、中層（20～50m）地下空間資源進行了評價運用。

2 山地城市地下空間資源評價方法

2.1 地下空間資源評價要素

地下空間資源評價要素可分為社會經(jīng)濟要素和地質(zhì)環(huán)境條件要素兩大類。城市的社會經(jīng)濟條件，如地理交通條件、經(jīng)濟社會發(fā)展程度等構(gòu)成地下空間資源需求與潛在價值的驅(qū)動要素。而地質(zhì)環(huán)境要素，如地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)等構(gòu)成了地下空間開發(fā)的宜適性條件。這些要素對地下空間資源的開發(fā)類型、開發(fā)利用難度和潛在開發(fā)價值等有不同程度的決定性和相關(guān)性，可作為地下空間資源調(diào)查和評估可開發(fā)程度及潛在價值的要素。本文主要從地質(zhì)環(huán)境要素來分析和研究地下空間資源的評價。

2.2 基于柵格網(wǎng)的平面分層評價法

在地下空間資源評估中恰當表達資源的空間信息特征是評估的基礎(chǔ)。在記錄和描述地下空間資源空間與屬性特征時常見如下三種數(shù)據(jù)模型進行信息的記錄和調(diào)查評估，分別是平面模型、“平面+豎向分層”模型、真三維數(shù)據(jù)模型。

本文將分別從平面分層法模型開展地下空間資源評價。平面分層法能夠緊密地與城市規(guī)劃的實際相結(jié)合。在城市地下空間總體規(guī)劃中，關(guān)鍵工作是確定地下空間設(shè)施在平面上的空間布局，其次是確定豎向?qū)哟巍５叵驴臻g資源隨深度的變化而在功能、使用頻率、開發(fā)成本等方面呈現(xiàn)一定的差異性，這種差異性導(dǎo)致地下空間資源的分層規(guī)劃和分層開發(fā)，故此對資源在豎向深度上分層，以表達地下空間資源隨深度變化的不同使用特性。柵格數(shù)據(jù)單元是實現(xiàn)平面分層法的一種平面單元劃分方法。在評估中，以柵格網(wǎng)的形式，以網(wǎng)格為單位表達某指標的屬性信息和空間分布，以不同的柵格圖層分別表達各不同深度相應(yīng)的指標信息，并以柵格單元作為評估計算單位。

3 地下空間資源評價

3.1 地下空間資源分層

《重慶市地下空間利用規(guī)劃導(dǎo)則》中對重慶主城區(qū)地下空間豎向分層功能的引導(dǎo)中指出，主城區(qū)地下空間的利用原則上以淺層地下空間（建筑樓面室外場地最低標高以下20m內(nèi)）開發(fā)利用為主，并穩(wěn)步向中、深層拓展，相關(guān)設(shè)施在地下空間豎向上的分布宜遵循以下原則。重慶市主城區(qū)地下空間資源開發(fā)利用根據(jù)開發(fā)深度基本可以分為三層：淺層（地下0～20m）、中層（地下20～50m）、深層（50m以下）。本文以重慶市中央公園至悅來片區(qū)為例，基于平面分層評價法，采用柵格網(wǎng)平面評價的手段，開展地下空間資源評估。中央公園至悅來片區(qū)位于重慶市主城區(qū)北部，區(qū)域主要位于重慶市渝北區(qū)，是近年來重慶城市發(fā)展新區(qū)，研究區(qū)范圍為面積約為85.3km2。

3.2 淺層地下空間資源評估

淺層地下空間資源主要受地形地貌、既有地表建構(gòu)筑物的影響為主，受地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造的影響為輔助。

基于坡度的淺層地下空間分析。如圖1所示，研究區(qū)坡高總體在0-30°之間，局部河流岸坡、山坡陡坎處坡于近30°，其他地形相對較為平坦。將研究區(qū)坡度分為平坦地形、較平坦地形和坡地地形，其地下空間開發(fā)利用形式如圖2所示。

（1）平坦地形：為地表局部起伏高差一般小于5m，整體地形坡度一般小于10°的地表形態(tài)，適用于開挖暗埋式地下空間。

（2）坡地地形：大于15°的地形，適用于開挖陡坡山洞式地下空間。

（3）較平坦地形：介于10-15°之間的地形，適用于開挖緩坡掩體式地下空間。

淺層地下空間資源評價。按淺層為0-20m范圍內(nèi)計算，得到研究淺層地下空間資源分布圖（圖3）及資源量表（表1）。

3.3 中層地下空間資源評估

中層地下空間資源的地質(zhì)環(huán)境控制要素不再受地形地貌控制，而主要受既有地表建構(gòu)筑物、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性等因素影響。

（1）基于建構(gòu)筑物影響的中層地下空間資源

研究區(qū)內(nèi)中層地下空間不可開發(fā)資源主要為：

a.嘉陵江以及其支流的220m以下為洪水淹沒或影響區(qū)。

b.地表水體為重要保護區(qū)域。

c.已建軌道交通保護線50m范圍內(nèi)軌道交通保護線。

除此之外，為可開發(fā)地下空間資源，分為受建筑物影響的可適度開發(fā)地下空間資源和不受建筑物影響的可充分開發(fā)地下空間資源。可得出研究區(qū)中層地下空間資源量表（表2）及中層地下空間資源分布圖（圖4），可知研究區(qū)中層地下空間可開發(fā)資源量較豐富，潛力較大。

（2）基于構(gòu)造的中層地下空間資源評價

地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度對地下空間開發(fā)的影響，背斜和向斜的核部是構(gòu)造最為集中的區(qū)域，巖層傾角變化大，裂隙較多，不利于地下空間的開發(fā)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度取高值，而在背斜和向斜中間的轉(zhuǎn)則部位，巖層的傾角變化較小，構(gòu)造復(fù)雜程度取低值。兩者之間的其他區(qū)域通過線性插值的方法取值，如表3所示。圖5為研究區(qū)地下空間構(gòu)造地質(zhì)因素指標量化分析圖，量化指數(shù)越大，構(gòu)造對地下空間資源開發(fā)的影響越大，地下空間資源質(zhì)量越差;量化指數(shù)越小，構(gòu)造對地下空間資源開發(fā)的影響越小，地下空間資源質(zhì)量越好。

（3）基于地層的地下空間資源分析

以地層為依據(jù)工程地質(zhì)條件設(shè)定評估標準值為[0，1]區(qū)間，對實測值進行標準化和歸一化處理，主要根據(jù)巖石強度指標確定，參照《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 5000722002）、《工程巖體分級標準》（GB 50218-94）等，確定以下表以標準值（表4）。根據(jù)研究區(qū)勘察資料，取得研究區(qū)不同巖性地層的巖石強度，再依據(jù)表4的得出研究區(qū)中層地下空間資源量基于地層巖性的工程地質(zhì)條件評量評價圖（圖6）。

4 結(jié)論

本文以重慶市中央公園至悅來片區(qū)為例，分析了山地城市地下空間資源的特征。基于柵格網(wǎng)為基礎(chǔ)的平面分層法開展了研究區(qū)的地下空間資源的評價，分別對淺層（0～20m）、中層（20～50m）的地下空間資源評價，得出研究區(qū)地下空間資源量，并基于地質(zhì)環(huán)質(zhì)要素對可開發(fā)的地下空間資源進行了質(zhì)量評價。

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