北京门头沟新城规划分区地质环境适宜性探讨

赵忠海

（北京市地质研究所，北京 100120）

0 引言

为适应首都现代化建设的需要，解决城市发展中面临的诸多矛盾和问题，实现北京市经济社会的持续快速发展，北京市于2004年编制了《北京城市总体规划（2004～2020年）》，提出了“两轴 －两带 －多中心”和城市次区域划分的设想，将全市从总体上划分为首都功能核心区、城市功能拓展区、城市发展新区和生态涵养发展区四类区域。门头沟规划新城是《北京城市总体规划（2004～2020年）》中确定的11个新城之一，地处北京“两轴—两带—多中心”城市空间结构中的一轴（东西轴）、一带（西部发展带）、一中心（西部的综合服务中心）上。为了给新城的规划及建设提供详尽的地质依据，确保今后新城的科学和可持续发展，减少因水文地质、工程地质及环境地质问题给新城的建设和发展带来重大危害或造成不必要的经济损失，防灾于未然，受北京市政府委托，笔者参与并主持完成门头沟规划新城前期区域工程地质勘查工作，并在此基础上，对该新城规划分区的地质环境适宜性进行了探讨［1］。

1 门头沟新城的规划分区

根据《门头沟新城规划（2005～2020年）》，规划新城位于门头沟区东部，新城范围主要包括龙泉、永定两镇，总面积为87km2，规划人口规模为25万人，城镇建设用地规模约25km2。新城的总体布局为“两带两区”格式：“两带”为沿西部浅山的山带和沿永定河的水带；“两区”为以葡萄嘴为界的北部龙泉镇老城区和南部永定镇新城区。规划新城以构筑首都西部生态屏障、打造区域性综合服务基地和建设现代化的宜居新城为重点，划分为居住、生态休闲、文化娱乐、旅游、服务、行政办公、康体运动、商贸、市政、交通、商业、科研、工业以及仓储等 21个功能区（图1）［2］。

2 门头沟新城的地质环境背景

2.1 地形地貌特征

规划新城区地处太行山北端与华北平原西北隅的交汇部位，主要以中低山、丘陵及山前冲积平原为主，总体地势表现为西北高、东南低。区内海拔最高为990.3m，（刺茅花坨）最低为70m。（东沿河）地貌成因类型主要包括侵蚀构造地貌、剥蚀构造地貌以及堆积地貌等。

2.2 区域地质概况

规划新城区内出露的主要地层有石炭系～二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系以及第四系，其周边地区还出露有蓟县系、青白口系、寒武系以及奥陶系等。区内的地质构造较发育，主要有谷积山复式背斜、九龙山～香峪大梁向斜、石景山南向斜等褶皱构造以及永定河断裂和八宝山断裂等断裂构造等。

图1 门头沟新城规划功能分区图Fig.1 Functionplanningmapofthe newMentougoutowncity

2.3 水文地质概况

新城规划区内中低山区的水文地质分为碳酸盐岩溶裂隙含水岩组、碳酸盐岩岩溶水—碎屑岩裂隙含水岩组以及碎屑岩裂隙含水岩组，其中碳酸盐岩溶裂隙含水岩组的富水性较好，单井出水量500～2000m3/d，地下水位埋深由南向北逐渐加大，如规划区南部丁家滩一带的地下水位埋深为21.5m，而北部南园村一带的水位埋深则变为140m左右。碎屑岩裂隙含水岩组和碳酸盐岩岩溶水—碎屑岩裂隙含水岩组的富水性较差。一般单井涌水量50～500m3/d，水位埋深30～150m不等。

本区地下水的化学类型一般为HCO3－Ca·Mg型水。其pH值一般为6.9～8.1，总矿化度一般为152～926mg/L，总硬度一般为 105～535mg/L，地下水水质总体属Ⅱ级水。

规划区内地下水的补给方式主要为大气降水，以渗入方式补给。地下水有良好的迳流条件，受地形影响，由西北向东南流动。地下水排泄方式主要是自然蒸发、地下迳流及人工开采。

2.4 工程地质概况

新城规划区内的岩土体类型大致可分为三类，分别为松散岩类、软弱岩类和半坚硬－坚硬岩类。其中，半坚硬－坚硬岩类的岩性主要为细砂岩、粉砂岩、细砂岩等，岩石质地坚硬，抗压强度较强，承载力较大；软弱岩类的岩性主要为页岩、硬绿石角岩、泥岩等，岩石软硬相间，随粘土矿物的增加易软化，浸水后抗压强度降低；松散岩类主要为素填土及第四系坡洪积物，其中，素填土回填时间短，固结度低，工程地质条件较差，为不良工程地质层；第四系坡洪积物主要为松散的粉质粘土、粘质粉土、卵石等。

2.5 地质灾害发育情况

新城规划区内的主要地质灾害有塌陷、地裂缝以及崩塌等。其中塌陷和地裂缝主要发育于区内东龙门、横岭、东辛房以及中门寺一带，主要是由采矿活动引起；崩塌主要发育于区内主要交通干道沿线，主要是由修路削坡引起。除此之外，在规划区南部的戒台寺－秋坡村一带还发育一处滑坡灾害，主要也是由采矿活动所导致。

3 门头沟新城规划区地质灾害适应性分析评价

3.1 分析评价原则

本次工作对门头沟新城规划区的地质灾害适应性评价遵循以下几个原则：

（1）突出重点兼顾一般原则

组成地质环境的有利因素和不利因素很多，各因素受自然及人类活动的影响程度也不相同，本次评价主要考虑与工程建设及人类居住密切相关的地质环境条件、水文地质条件、工程地质条件以及地下水环境影响等因素，并适当考虑了地形地貌及地震烈度分区等其它因素。

（2）有限时空原则

地质环境是一个开放、复杂的动态系统，特别是在人类活动的影响下，有时变化十分强烈和迅速，有时则是一个缓慢演化的过程，本次评价主要是基于2002年至今各项地质工作所获取的相关信息。

（3）因地制宜原则

城市的发展应依托自然地质环境条件，充分利用现有的地形、地貌、地质构造及自然地理等地质空间，从而使地质环境与人类活动、环境容量及城市发展相和谐。

（4）预测性原则

地质环境是人类活动作用的重要客体和载体，同一地质环境对不同形式的人类活动的反应不同，所以要在充分考虑自然地质条件的基础上，研究组成地质环境的各种组分特征，研究规划区建成后对其地质环境的影响，使地质环境既能与人类经济活动相适应，又不致发生环境地质问题。

（5）相对性原则

本次地质环境适宜性评价，仅相对门头沟新城规划区而言，与其它不同区域规划的地质环境适宜性无可比性［3］。

3.2 分析评价方法

3.2.1 评价指标的选取及各专题层的建立

评价指标即参与评价的影响因素。本次工作通过两两对比法，对影响规划区地质环境适宜性评价的各项指标进行了筛选，最终确定了工程地质条件、水文地质条件、地质灾害危险性、工程建设场地适宜性以及规划建设对地质环境的影响程度作为评价指标，并分别建立专题层。

（1）工程地质条件（K1）

本次工作通过对地形地貌、岩土体地层岩性及分布特征、地下水影响及抗震设计条件等四方面分析，对规划区的工程地质条件进行了综合分区，共划分出工程地质条件良好、较好、一般和差等四个区（表1、图2）。

表1 工程地质综合分区标准Table1 Syntheticalsubareastandardontheengineeringgeology

（2）水文地质条件（K2）

水文地质条件对城市的建设及可持续发展的影响非常大，故本次工作将水文地质条件作为评价新城规划分区地质环境适宜性的主要因素之一。由于本区地下水的水质总体属于Ⅱ级，故工作主要根据单井日出水量将规划区划分为地下水富水性好（单井日出水量≥5000m3/d）、较好（单井日出水量3000～5000m3/d）、一般（单井日出水量 1500～3000m3/d）和差（单井日出水量≤1500m3/d）等四个区（图2）。

（3）地质灾害危险性（K3）

根据地质灾害的易发性和易损性，本次工作将新城规划区划分为地质灾害危险性大、中、小和无四个区。（表2、图3）

表2 地质灾害危险性分级标准Table2 Graduatestandardofthegeologichazardrisk

（4）工程建设场地适宜性（K4）

本次工作根据场地稳定性、地基稳定性、地下水情况以及场地排水条件等四方面因素，将新城规划区工程建设场地适宜性划分为适宜、较适宜、适宜性差和不适宜四类（表3、图3）。

图2 门头沟新城规划区工程地质和水文地质条件分区图Fig.2 Engineeringgeologyandhydrogeological conditionssubareaofthenewMentougoucity

表3 工作区场地适宜性分区指标及分级标准表Table3 Indexandgraduatestandardoftheyardfeatsubarea

（5）规划建设对地质环境的影响程度（K5）

本次工作依据新城的功能规划及区内的地质环境特点，将各功能规划区建设对地质环境的影响程度划分为大、中、小和无四类。其中将市政、交通、工业等规划建设（图1中的17、18、21功能区）对地质环境的影响程度确定为大，将居住、商业、金融、办公等规划建设（图1中的3～11、14～16、20功能区）对地质环境的影响程度确定为中，将休闲、度假、文化产业等规划建设（图1中的1、12、13功能区）对地质环境的影响程度确定为小，将旅游、文化娱乐等规划建设（图1中的2、19功能区）对地质环境的影响程度确定为无［4］。

图3 门头沟新城规划区地质灾害危险性和建设场地适宜性评价图Fig.3 Geologichazardriskandyardfeatevaluation ofthenewMentougoucity

对上述各评价指标的赋值情况见表4。

表4 地质环境适宜性评价指标Table4 Indexofthegeologicalenvironmentfeatevaluation

3.2.2 评价模型的建立

（1）采用层次分析法（AHP）确定各影响因素的权重系数

层次分析法是美国运筹学家 T.L.saaty教授于20世纪70年代提出的一种实用的多方案或多目标的决策方法，是一种将决策者对复杂系统的决策思维过程模型化和数量化的过程，决策者可将复杂问题分解为若干层次和若干因素，在各因素之间进行简单的比较和计算，就可确定不同方案的权重［5］。本文通过对影响规划区地质环境适宜性评价的各因素进行分析，确定了如下判断矩阵：

经AHP法计算，确定了工程地质条件、水文地质条件、地质灾害危险性、工程建设场地适宜性以及规划建设对地质环境的影响程度的权重系数分别为0.37、0.11、0.06、0.18 和 0.28；经检验，CI=0.029，CR=0.026＜1，故权重系数的计算结果较为合理。

（2）建立规划区地质环境适宜性分析评判模型

在分别建立了各评价指标专题层的基础上，本文通过GIS强大的空间分析和处理功能，进行多元信息的复合与叠加，从而实现对规划区地质环境适宜性的分析评价。其数学评判模型为：

式中，Pj——第j个单元的评价指数；

i——评价指标；

aj——第i个评价指标在第 j个评价单元中的赋值；

bi——第i个评价指标的权重；

n——单元数；

m——评价指标的数量。

3.2.3 分析评价的步骤

本次工作对新城规划区地质环境适宜性的评价主要遵循以下步骤（图4）：

图4 规划区地质环境适宜性评价流程图Fig.4 Flowsheetofthegeologicalenvironmentfeatevaluation

3.3 分析评价结果

依据上述步骤，本次工作对门头沟新城所规划的21个功能区逐一进行了评价（表2），大部分规划功能区的地质环境比较适宜（Pj≥3），部分规划功能区的地质环境基本适宜（3＞Pj≥1.5）（局部不适宜），极少数规划功能区的地质环境不适宜（Pj＜1.5）。评价结果见表5。

4 结论

在城市建设的规划阶段，进行地质环境适宜性的分析与评价，可有效预防和减少工程建设过程中及工程建成投入使用后地质灾害的发生及其导致的各项损失，对城市的规划、布局及后期建设也具有重要指导意义。本文在门头沟规划新城前期区域工程地质勘查工作基础上，通过对区域工程地质条件、水文地质条件、地质灾害危险性、工程建设场地适宜性以及规划建设对地质环境的影响程度等主要因素进行综合分析与研究，对门头沟新城规划分区的地质环境适宜性进行了评价与探讨，并对该新城所规划的21个功能区分别进行了评价。评价认为，门头沟新城规划分区的地质环境总体来说是适宜或基本适宜（局部地区存在一定地质环境问题）的，但个别功能分区的地质环境不适宜。对于基本适宜及不适宜的功能分区，本文指出了其存在的主要地质环境问题，并提出了有针对性的建议，为当地政府在今后的城市建设和经济发展决策提供了科学的参考依据，具有重要的指导意义。

表5 新城规划功能区地质环境适宜性评价结果Table5 Resultofthegeologicalenvironmentfeatevaluation

［1］北京市人民政府，北京城市总体规划（2004～2020年）［R］.2006：1－22.BeijingMunicipalPeople＇sGovernment.Beijingoverallcity plans（2004～2020）［R］.2006：1 －22.

［2］北京市门头沟区人民政府.门头沟新城规划（2005～2020 年）［R］.2005：4 －40.Beijing Mentougou Countypeople ＇sgovernment，new Mentougoucityplans（2005 ～2020）［R］.2005：4 －40.

［3］宋印胜，等.山东省枣庄市新城规划区地质环境适宜性分区探讨［J］.上海地质，2002（80）：20 －22.SONGYinsheng，etal.DiscusseflofFittingDivisionOil theGeologicalEnvironmentin PlanningAreaofNew Zhaozhuang in Shangdong Province ［J］. Shanghai Geology，2002（80）：20－22.

［4］北京市地质研究所.北京门头沟规划新城前期区域工程地质勘查报告［R］.2010：1－173.Geological Institute of Beijing.The prior regional engineeringgeologicalsurveyreportonthenewcityofthe MentougouCounty［R］.2010：1 －173.

［5］赵焕臣，许树柏，和金生.层次分析法 ［M］.北京.科学出版社，1986：10 －25.ZHAOHuanchen，XUShubai，HEJinsheng. Analytic hierarchicprocess［M］.Beijing.Sciencespress，1986：10－25.