南京市地下空間資源開發(fā)利用潛力評估與規(guī)劃管控

中圖分類號：TU984.113；P64 文獻標志碼：A

0 引言

地下空間資源作為城市空間資源的重要組成，統(tǒng)籌考慮城市地上、地表與地下空間資源，需要建立統(tǒng)一規(guī)劃、全域管控、依法治理的管控機制。為統(tǒng)籌優(yōu)化國土空間規(guī)劃布局，開展城市地下空間資源綜合開發(fā)利用評價，深人推進江蘇省礦地融合創(chuàng)新實踐，2020年9月南京市成功申報了礦地融合試點項目《南京城市地下空間資源綜合開發(fā)利用評價》。近年來，南京市在城市地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，組織開展城市地下空間資源調(diào)查，在調(diào)查精度和深度、三維模型構(gòu)建、地下空間資源評價、多種地下資源協(xié)同利用、地下空間數(shù)據(jù)庫與平臺建設(shè)等方面先行先試，該實踐對推進江蘇省礦地融合創(chuàng)新具有典型示范意義。

1南京市區(qū)域地質(zhì)的分析

南京市區(qū)域中生代以前構(gòu)造活動受揚子板塊控制，構(gòu)造形式以近東西向的基底褶皺和塑性流變構(gòu)造為特征；區(qū)內(nèi)發(fā)育的褶皺主要有老山復背斜、幕府山復背斜、棲霞山復背斜、范家塘復向斜、仙鶴門（靈山）-寶華山背斜、江寧-孟家塘復向斜、青龍山-湯山-倉山復背斜，斷裂主要呈北東向、北西向以及近東西向展布。

2開發(fā)利用潛力評價

南京市在地質(zhì)特征地質(zhì)災(zāi)害風險評價、危險性區(qū)域評估與應(yīng)用方面，研究還不夠系統(tǒng)全面[1-2]。國內(nèi)一些城市和地區(qū)開展了地下空間開發(fā)建設(shè)的研究，分析了城市地下空間資源開發(fā)利用的難點、對策，如上海市、青島市、雄安市等[3-9]。本文以南京市為研究范圍，分重點區(qū)、一般區(qū)、示范區(qū)，基于城市建設(shè)的地下空間開發(fā)利用評價，采用層次分析法模型，結(jié)合地質(zhì)評價結(jié)果和負面清單，利用GIS軟件進行疊加分析，取得綜合評價結(jié)果。通過地質(zhì)資料收集和分析，地質(zhì)環(huán)境問題總結(jié)為地形地貌、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)災(zāi)害、地震效應(yīng)5個方面。開展了地層劃分地方標準的編制、工程地質(zhì)鉆孔動態(tài)管理框架以及工程建設(shè)采挖砂石土料協(xié)同利用研究等工作[10]。依據(jù)《南京市城市地下空間開發(fā)利用總體規(guī)劃》（2015—2030年）[1]，地下空間豎向?qū)哟蝿澐譃闇\層 0～-15m 中層 -15～-40m 深層 -40m 三個豎向?qū)哟巍８鶕?jù)地下空間資源開發(fā)難度評價模型、指標量化標準以及指標權(quán)重，得到評價單元開發(fā)難易度等級，將開發(fā)條件等級劃分為好、較好、一般、較差，得到地下空間開發(fā)地質(zhì)環(huán)境適宜性評價結(jié)果。

淺層地下空間開發(fā)難度總體較小。南京市該區(qū)以崗地為主，淺層地下空間范圍內(nèi)土體以下蜀土為主，強度較高，穩(wěn)定性較好，地下水埋深大，含水層不發(fā)達，富水性差，地下空間開發(fā)地質(zhì)條件好，開發(fā)難度小。沿江的臨江、八卦洲、孔莊等地區(qū)由于富水砂層厚度普遍超過 10m ，地下空間開發(fā)面臨基坑涌水涌砂的風險較高，難度一般。中層地下空間開發(fā)難易性與淺層地下空間趨勢相似，但難度一般區(qū)域增加且出現(xiàn)難度較大地區(qū)，開挖難度逐漸提高。其中，難度小區(qū)范圍與淺層基本一致，主要以崗地為主。該區(qū)中層地下空間范圍內(nèi)基本以巖體為主，強度高，穩(wěn)定性好，地下空間開發(fā)地質(zhì)條件好。深層地下空間開發(fā)隨著深度的增加，難度相對更大，難度小與較小區(qū)范圍與中層基本一致，難度一般與較大區(qū)范圍有所擴大。在沿江的臨江、八卦洲、戴莊、孔莊等地區(qū)除了軟土和富水砂層厚度較大，卵礫石層厚度也較大，給盾構(gòu)施工帶來基坑塌陷、邊坡失穩(wěn)、基坑排水困難、刀具磨損等一系列問題，適宜性較差。

3建立管控體系

建立地質(zhì)模型的二、三維數(shù)據(jù)庫，分析地下空間規(guī)劃和資源評價成果，從工程建設(shè)的視角出發(fā)，推動規(guī)劃落地性和資源適宜性的進一步融合，分析地下空間開發(fā)建設(shè)影響因素，提出基于地下工程建設(shè)開發(fā)利用的管控方法和建議策略，滿足規(guī)劃管理的需要[12]

3.1地質(zhì)模型的數(shù)據(jù)建庫分析

南京市位于江南丘陵區(qū)的東北邊緣、寧鎮(zhèn)山脈的西端，長江從西南向東北橫貫北區(qū)，完成全市三維地質(zhì)模型建模，范圍包括南京市全域，面積 6587km² ，共完成62個片元的三維模型構(gòu)建并進行拼接。針對南京市重建立了主城區(qū)、江北新區(qū)、六合、溧水、高淳重點區(qū)模型，對重點區(qū)進行了三維網(wǎng)格剖分，建立了多種屬性模型，形成了一套網(wǎng)格加屬性的標準化大數(shù)據(jù)集，為數(shù)值模擬、歷史擬合、機器學習技術(shù)的應(yīng)用做好了鋪墊。

3.2地下空間開發(fā)建設(shè)影響因素

地下空間開發(fā)利用相關(guān)地質(zhì)因素很多，如地形地貌、區(qū)域穩(wěn)定性與活動斷裂、軟土沉陷、砂土液化、流砂管涌、地質(zhì)災(zāi)害等，影響地下空間選址、規(guī)劃布局、工程設(shè)施、道路選線、建筑物和構(gòu)筑物布置等諸方面。開展城市地下空間資源評價、開發(fā)利用適宜性評價、需求分析、潛力挖掘、規(guī)劃策略研究方面，存在不同調(diào)查研究方法[13-17]

南京市有低山、丘陵、崗地、平原和洲地等類型，地質(zhì)條件復雜，城市地下空間資源利用時需要重點關(guān)注砂土、軟土、卵礫石層、膨脹土4大地質(zhì)問題。南京市的地下空間綜合開發(fā)位居全國第一，但仍存在地下空間開發(fā)無序、淺層開發(fā)為主的特點。地下空間資源利用需防范軟土地基和邊坡失穩(wěn)問題。軟土層是南京地區(qū)特有的巖土類型，廣泛見于平原工程地質(zhì)區(qū)，是不良工程地質(zhì)之一。地下空間資源利用需防范砂土液化問題。地下空間利用需防范基坑邊坡失穩(wěn)、工程結(jié)構(gòu)失效等風險。南京市淺層地下空間膨脹土分布較廣。對膨脹土地基，應(yīng)做好地表的防滲與排水措施。地下空間利用需防范富水砂礫卵石層基坑塌陷、邊坡失穩(wěn)等風險。地下空間開發(fā)利用過程中建議做好科學降水、圍巖加固和工藝改進。

3.3示范區(qū)地下空間開發(fā)地質(zhì)資料

本文綜合利用自然、地質(zhì)、人文、社會經(jīng)濟等各種資料，進行城市地下空間三維模型構(gòu)建，研究了地下空間資源綜合開發(fā)利用適建性評估方法，對其他區(qū)域地下空間資源綜合開發(fā)利用分析起到示范作用。本文基于示范區(qū)地形地貌數(shù)據(jù)、地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)等構(gòu)建示范區(qū)基巖地質(zhì)模型、工程地質(zhì)模型和第四紀地質(zhì)模型，融合示范區(qū)人工建構(gòu)筑物三維模型，形成自然與人工對象融合的地上下一體化三維模型，搭建了清涼門示范區(qū)工程地質(zhì)模型大層三維模型，如圖1所示。

圖1清涼門示范區(qū)工程地質(zhì)模型大層示意

4地質(zhì)資料在國土空間規(guī)劃中的應(yīng)用建議

（1）充分利用特色地質(zhì)資源服務(wù)鄉(xiāng)村振興。利用特色富硒資源，因地制宜規(guī)劃種植區(qū)域，打造特色產(chǎn)業(yè)基地，服務(wù)鄉(xiāng)村振興。南京市已查明了富硒特色土地資源分布，結(jié)合土地利用現(xiàn)狀，明確其他富硒優(yōu)勢農(nóng)作物品種，因地制宜規(guī)劃種植區(qū)域，豐富富硒產(chǎn)品種類，提高集聚效應(yīng)，依托富硒資源打造特色產(chǎn)業(yè)基地。

（2）依托土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查成果推進耕地資源保護與安全利用。南京市農(nóng)用地土壤質(zhì)量總體良好，養(yǎng)分中等偏上水平，局部存在重金屬超標。劃分成不同區(qū)域，包括優(yōu)先保護區(qū)、安全利用區(qū)、嚴格管控區(qū)，根據(jù)不同的區(qū)域特征，推進耕地資源保護與安全利用。

（3）充分利用綜合地質(zhì)調(diào)查成果推進地面沉降風險評估，構(gòu)建多部門協(xié)同的地面沉降防控體系。南京市一直開展地面沉降調(diào)查相關(guān)工作，通過高精度InSAR監(jiān)測全覆蓋，精確掌握地面沉降現(xiàn)狀。了解地面沉降現(xiàn)狀，南京市出臺了地面沉降防治管理辦法，建立規(guī)劃與多部門聯(lián)動機制，互相協(xié)同配合，提高地面沉降防治與減災(zāi)能力。

（4）建設(shè)地質(zhì)資料共享平臺，倡導公眾參與。2012年，上海市搭建了上海地質(zhì)資料信息共享平臺[18-20]。2022年，南京市搭建了地質(zhì)信息共享平臺，實現(xiàn)了對城市地質(zhì)調(diào)查、蘇南（南京）綜合地質(zhì)調(diào)查及地質(zhì)成果數(shù)據(jù)的集成管理，建立了典型應(yīng)用示范區(qū)應(yīng)用研究技術(shù)路線，如圖2所示。平臺承載南京市全區(qū)、重點區(qū)、示范區(qū)等各精度三維地質(zhì)體模型，基于三維分析功能開發(fā)了三維地質(zhì)體模型進行剖切、開挖、爆炸等空間分析功能，更直觀展示地層結(jié)構(gòu)，不良地質(zhì)體分布范圍，提供可視化的地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息展示。

圖2典型應(yīng)用示范區(qū)應(yīng)用研究技術(shù)路線

5結(jié)語

地下空間建設(shè)和開發(fā)過程中，應(yīng)重視地質(zhì)環(huán)境與工程相結(jié)合，關(guān)注地下工程運行造成地層的不良互饋蠕變等。綜合考慮地質(zhì)時代、成因類型、物質(zhì)成分等因素，查明地下空間開發(fā)地質(zhì)條件。采用鉆孔-剖面聯(lián)合建模方法構(gòu)建了地質(zhì)三維模型，透視地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地下構(gòu)筑物。

本文開展城市地下空間資源管控原理與方法研究，多學科多領(lǐng)域協(xié)作推進以地下多深度、多要素地下空間協(xié)同規(guī)劃，從不同角度評價了地下空間資源開發(fā)潛力，建立了多層級地下空間管控體系。

本文依托江蘇省礦地融合試點項目《南京城市地下空間資源綜合開發(fā)利用評價》，研究開展地下空間資源利用管控體系，建立管控措施，研究引導對策，建設(shè)一體化數(shù)據(jù)庫，進行南京地下空間資源特色分析，試圖尋求地質(zhì)與規(guī)劃融合的規(guī)律，助推城市綜合開發(fā)利用評價。

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（編輯姚鑫）

Abstract：Inthe process of underground space construction and development，geological environment should be fully considered，and problems should be viewed with a connected perspective，emphasizing the combination of geological environment and engineering.The article conducts research on the principles and methods of urban underground space resource management，extensively collects，organizes research and application data，combinesqualitativeand quantitative analysis，focuses on theaccumulationof data throughout the entire lifecycle，promotescolaborative planning across multiple disciplines and fields，conductsresearch on the managementand control system of underground space resource utilization，establishes control measures for urban underground space resource utilization， studies the constraint mechanism and guidance measures for underground space development，constructs an integrated database of management and control system，analyzes the characteristics of Nanjing's underground space resources， andattempts toseek the laws ofintegration between geologyand planning basedonthecurrent problems，and conducts comprehensive development and utilization evaluation.

Key words： underground space resources; spatial planning; potential evaluation; control system; geology and mining integration