面向城市規劃的地質環境質量評價

容穗紅,張慶華

(廣州市城市規劃勘測設計研究院,廣東廣州 510060)

面向城市規劃的地質環境質量評價

容穗紅?,張慶華

(廣州市城市規劃勘測設計研究院,廣東廣州 510060)

根據面向城市總體規劃階段和詳細規劃階段地質環境質量評價的要求,提出評價的工作內容,并通過具體的工程實例探討面向城市規劃地質環境質量量化評價方法,目的是為城市規劃建設、土地利用和防災減災提供具有針對性、實用性和超前性的詳細地質數據資料成果。實現合理開發利用城市地質環境、加強城市的建設管理、地質災害的風險管理,從而謀求城市地質環境的可持續利用。

城市規劃;地質環境;地質災害

1 引 言

城市地質環境評價是城市規劃中一項重要且必要的基礎性工作,其主要任務是研究城市建設與地質環境的相互制約、相互依存關系,評價與城市布局、工程建設及運營、土地功能區劃等有關的地質環境質量,預測城市作用下的次生工程地質問題、環境問題及地質災害問題并提出防治措施,實現城市規劃與地質環境條件優化組合,避免城市盲目發展[1～4]。

2 評價要求

地質環境評價應在充分認識工程地質環境的基礎上,對特定地質環境下的城市工程建設進行適宜性評價,并對工程建設及工程運營過程中可能產生的地質環境效應作出評估和預測,實現地質災害的風險管理。

因此,需要跳出以界定地質環境對人類工程經濟活動滿足程度為主要內容的適宜性評價的狹隘視角,探索滿足各階段城市規劃要求的地質環境評價體系與方法,即涵蓋城市地質環境工程功能區劃、城市地質環境工程容量評價、地質災害防治風險管理研究等系列內容[2]。通過該系列研究和評價,合理規劃利用地質環境,確定恰當的開發方式、功能布局和地質環境功能區的包容能力,測算每個規劃功能區遭遇地質災害風險的概率及其可接受性,提出一旦發生超出可接受風險等級的地質災害而如何減輕的指導意見。

3 工作內容

根據《中華人民共和國城鄉規劃法》,一般城市規劃分為總體規劃和詳細規劃兩個階段。在不同的規劃階段,地質環境評價的深度和廣度有很大的差別,評價的內容亦不同,據此可分為總體規劃階段的地質環境評價和詳細規劃階段的地質環境評價。

3.1 總體規劃階段

總體規劃階段地質環境質量評價,以工程地質測繪和調查為主,并輔以必要的地球物理勘探、鉆探、原位測試和室內試驗工作,調查規劃區的工程地質條件,對規劃區的場地穩定性和工程建設適宜性進行總體評價。

評價應根據總體規劃階段編制要求,結合各場地地質環境質量綜合分析與評價成果,對規劃區內用地選擇、功能分區、建設項目布置、地質環境保護和防災減災等提出建議。

3.2 詳細規劃階段

詳細規劃階段分為控制性詳細規劃和修建性詳細規劃,主要采用綜合勘察手段,結合總體規劃勘察成果,對規劃區場地穩定性和工程建設適宜性、環境容量,界定地質環境對人類工程經濟活動方式、規模和強度及持續時間的響應能力,地質環境功能區的包容能力進行分析評價。

在修建性詳細規劃階段,應對規劃區范圍內存在的地質災害現象提出預防與避讓措施,劃定重點預防的地段;對各類適應性分區內的規劃用地的性質、建筑強度等強制性指標提出相對應的控制要求;對重要基礎設施、交通能源設施及其他對地質條件有特殊要求的規劃建設用地提出防治地質災害規劃的控制要求。

4 地質環境質量量化評價研究

根據《城鄉規劃工程地質勘察規范》(CJJ57-2012)方法及理念,本文旨在探討采用層次分析法、多因子分級加權指數法定量評價地質環境質量。

4.1 計算公式確定

采用評價單元的多因子分級加權指數和法,按式(1)進行計算評價單元的適宜性指數(IS)。

式中:n—參評一級因子總數;

m—隸屬于第i項一級因子的參評二級因子總數;

ω′i—第i項一級因子權重;

ω″ij—隸屬于第i項一級因子下的第j項二級因子的權重。

計算結果為百分制評分,IS值越大,則說明每個單元對應的地質環境質量越好。參照表1的判定。

表1 評價單元的地質環境質量判定標準

4.2 確定評價單元的定量評價因子體系

評價單元的定量評價因子體系由一級因子層和二級因子層組成。綜合考慮廣州市地質環境因素,經專家打分,圈定一級因子層包括:地形地貌、水文、工程地質、水文地質、不良地質作用和地質災害、活動斷裂和地震效應等;二級因子層為反映一級因子主要特征的具體指標。如表2所示:

表2 評價因子的量化標準表

續表2

4.3 權重的確定與一致性檢驗

(1)權重的確定

評價指標的相對權重,按其對場地工程建設適宜性的影響程度確定。確定一級因子權重(ω′i)、二級因子權重(ω″ij)時應滿足下列要求:

表3 因子權重取值

一級指標權重采用層次分析法,根據權重判斷矩陣確定。通過對規劃區各因素相對重要性的判斷,并引入合適的標度進行定量化,形成判斷矩陣。判斷矩陣表示上一層次的某一因素與本層次有關因素之間相對重要性的比較。

判斷矩陣K中各元素{Kij}表示在對上層因素Bk有聯系的因素中,第i因素與第j因素相比較,對于Bk因素相對的重要性程度。為使判斷定量化,采用Saaty提出的1～9標度方法,如表4所示。

上一步形成的判斷矩陣K,計算其最大特征根。最大特征根及其特征向量的精確算法可以用求矩陣特征根的方法求出所有特征根,然后再找一個最大的非零特征根,及其對應的特征向量ωk。

表4 判斷矩陣標度及其含義

(2)判斷矩陣的一致性檢驗

各評價因子排序形成后,還要檢驗單排序的一致性,即當隨機一致性比率CR=CI/RI＜0.10時,認為層次單排序的結果有滿意的一致性,否則需要調整判斷矩陣的元素取值。其中CI=(λmax-n)/(n-1),稱為一致性指標。

RI稱為平均隨機一致性指標,它是用隨機方法構造500個樣本矩陣,分別以n=1～9為階數,計算其一致性指標CI=(λmax-n)/(n-1)的值,然后平均,即得到上述平均隨機一致性指標,其值按下列的RI表5取值。

表5 RI取值

5 工程實例

廣州市某重點區及周邊地塊地質環境質量評價[6],屬于詳細規劃階段的地質環境質量評價,位于廣州北部,面積約21.7 km2。要求進行1∶2.5萬～1∶5萬比例尺的工程地質分區和建設工程適宜性評價,并在此基礎上進行地質環境質量量化評價和工程建設經濟性分析評價。

5.1 項目工作程序及流程

項目工作程序及流程如圖1所示。

圖1 項目工作程序及流程

5.2 地質環境質量綜合評價

(1)劃分場地單元

以地形地貌、地層結構特征及巖性等特征,結合地質災害分區界線劃分特征單元。采用物理疊加的方法,以數字地形圖為基礎,將多源、多尺度的數據進行復合疊加處理,提取特征因素。綜合各因素特征(在本規劃區,巖性是主要控制因素),共劃分為62個特征單元。

(2)確定指標因子權重

根據區內的工程地質特征,采用專家打分法確定區內各指標權重如表6所示:

表6 各級指標權重表

續表6

(3)確定地質環境質量評價一級指標判斷矩陣如表7所示。

表7 地質環境質量判斷矩陣

經過式(2)計算得到該矩陣的特征向量(即為權重向量):

ωk=[0.50,0.20,0.10,0.07,0.05,0.04,0.04]

進行判斷矩陣的一致性檢驗,經計算得CR的值為0.04＜0.10,說明構建的規劃區地質環境質量判斷矩陣滿足一致性要求。

(4)地質環境質量綜合評價

利用式(1)對本區62個評價單元進行地質環境質量量化評分,結果如圖2、圖3所示。根據地質環境質量評分成果,研究區主要得分在40分～90分,碎屑巖分布區(無煤礦采空區)得分高,得分在75分～90分之間。石灰巖分布區及采空區得分低,得分在40分～45分之間。

Ⅰ區—地質環境質量優良區:

面積約10.16 km2,地質環境質量量化評分在75分～90分之間,地質環境條件優良,為碎屑巖分布區(無煤礦采空分布亞區),地質災害不易誘發區。適合高強度開發。可規劃布置各類住宅、商業、文化教育或工業等建筑和市政工程。

圖2 規劃區地質環境質量分區評分圖

圖3 規劃區地質環境質量綜合評價圖

Ⅱ區—地質環境質量較差區:

Ⅱ1區:面積約1.59 km2,地質環境質量量化評分在40分～42分之間,為碎屑巖分布區(有煤礦采空分布亞區),屬地質災害高易發區。本區地質環境條件較差,淺層采空區應限制開發利用,不宜高強度開發。建議規劃布設多層或小高層建筑、柱荷載不大的工業廠房等,應限制超高層等重大工程建設。可布設各種類型地下工程,應避開淺埋采空區。

Ⅱ2區:面積約9.95 km2,為石灰巖分布區,地質災害高易發區。不宜高強度開發。開展建設應對巖溶區進行穩定性評估,建議規劃布設多層或小高層建筑,超高層等重大工程宜避開溶洞發育地段。可布設淺埋地下工程,應限制挖深超過15 m的地下工程。

6 結 語

本文結合城市規劃各階段提出開展城市地質環境評價的思路、內容與工作方法。目的是通過對地質環境質量的綜合評價,為城市規劃、建設、土地利用和防災減災等提供具有針對性、實用性和超前性的詳細地質數據資料成果,有效避免城市土地開發的盲目性;在開發建設和調整內部用地結構時可以予以指導,合理利用土地,提高土地經濟效益和生態效益。還可根據地質環境的制約因素,提高地質環境優勢區域利用率,控制地質環境劣勢,治理主要的地質災害;地質環境評價工作讓城市規劃設計管理者合理地選擇較為經濟、安全的城市規劃方案,因地制宜利用土地,實現地質災害“以防為主,防治結合”,防止地質災害的發生或減輕地質災害的影響。

[1] 劉傳正.論地質環境變化與地質災害減輕戰略[J].地質通報,2005,24(7):597-602.

[2] 劉傳正,張明霞,劉艷輝.區域地質環境可持續利用評價體系初步研究[J].地學前緣,2006,13(1):242-245.

[3] 李德華.城市規劃原理[M].中國建筑工業出版社,

[4] 劉傳正.環境工程地質學導論[M].北京:地質出版社,1995.

[5] CJJ57-2012.城市規劃工程地質勘察規范[S].

[6] 容穗紅.廣州市工程地質分區研究[R].廣州市城市規劃勘測設計研究院,2003

[7] 謝小榮.廣州市規劃用地重點發展區—白云新城北部延伸區核心區及周邊地塊工程地質勘察與地質環境質量評價報告[R].廣州市城市規劃勘測設計研究院,2011.

Evaluating Quality to Geological Environment for Urban Planning

Rong Suihong,Zhang Qinghua
(Guangzhou Urban Planning&Design Survey Research Institute,Guangzhou 510600,China)

Considering different stages of urban planning,the guideline,content and working method of urban-planning objected geological environment assessment is discussed in this paper by cace studies.The comprehensive assessment is to provide particular,applicable and advanced data in detail to urban planning and construction,land utilization and disasters reduction,which finally is to realise reasonable development and utilization of urban geological environment,strengthen urban construction management,and risk management of geological disasters,thus seek sustainable usage of urban geological environment.

urban planning;geological environment;geological disasters

2014—04—11

容穗紅(1968—),女,高級工程師,從事城市工程地質、環境地質與GIS信息系統等方面的研究與技術工作。

廣州市城維計劃基金(ZX044550-2011;ZX038713-2010)