面向城市规划的地质环境质量评价

容穗红,张庆华

(广州市城市规划勘测设计研究院,广东广州 510060)

面向城市规划的地质环境质量评价

容穗红∗,张庆华

(广州市城市规划勘测设计研究院,广东广州 510060)

根据面向城市总体规划阶段和详细规划阶段地质环境质量评价的要求,提出评价的工作内容,并通过具体的工程实例探讨面向城市规划地质环境质量量化评价方法,目的是为城市规划建设、土地利用和防灾减灾提供具有针对性、实用性和超前性的详细地质数据资料成果。实现合理开发利用城市地质环境、加强城市的建设管理、地质灾害的风险管理,从而谋求城市地质环境的可持续利用。

城市规划;地质环境;地质灾害

1 引 言

城市地质环境评价是城市规划中一项重要且必要的基础性工作,其主要任务是研究城市建设与地质环境的相互制约、相互依存关系,评价与城市布局、工程建设及运营、土地功能区划等有关的地质环境质量,预测城市作用下的次生工程地质问题、环境问题及地质灾害问题并提出防治措施,实现城市规划与地质环境条件优化组合,避免城市盲目发展[1～4]。

2 评价要求

地质环境评价应在充分认识工程地质环境的基础上,对特定地质环境下的城市工程建设进行适宜性评价,并对工程建设及工程运营过程中可能产生的地质环境效应作出评估和预测,实现地质灾害的风险管理。

因此,需要跳出以界定地质环境对人类工程经济活动满足程度为主要内容的适宜性评价的狭隘视角,探索满足各阶段城市规划要求的地质环境评价体系与方法,即涵盖城市地质环境工程功能区划、城市地质环境工程容量评价、地质灾害防治风险管理研究等系列内容[2]。通过该系列研究和评价,合理规划利用地质环境,确定恰当的开发方式、功能布局和地质环境功能区的包容能力,测算每个规划功能区遭遇地质灾害风险的概率及其可接受性,提出一旦发生超出可接受风险等级的地质灾害而如何减轻的指导意见。

3 工作内容

根据《中华人民共和国城乡规划法》,一般城市规划分为总体规划和详细规划两个阶段。在不同的规划阶段,地质环境评价的深度和广度有很大的差别,评价的内容亦不同,据此可分为总体规划阶段的地质环境评价和详细规划阶段的地质环境评价。

3.1 总体规划阶段

总体规划阶段地质环境质量评价,以工程地质测绘和调查为主,并辅以必要的地球物理勘探、钻探、原位测试和室内试验工作,调查规划区的工程地质条件,对规划区的场地稳定性和工程建设适宜性进行总体评价。

评价应根据总体规划阶段编制要求,结合各场地地质环境质量综合分析与评价成果,对规划区内用地选择、功能分区、建设项目布置、地质环境保护和防灾减灾等提出建议。

3.2 详细规划阶段

详细规划阶段分为控制性详细规划和修建性详细规划,主要采用综合勘察手段,结合总体规划勘察成果,对规划区场地稳定性和工程建设适宜性、环境容量,界定地质环境对人类工程经济活动方式、规模和强度及持续时间的响应能力,地质环境功能区的包容能力进行分析评价。

在修建性详细规划阶段,应对规划区范围内存在的地质灾害现象提出预防与避让措施,划定重点预防的地段;对各类适应性分区内的规划用地的性质、建筑强度等强制性指标提出相对应的控制要求;对重要基础设施、交通能源设施及其他对地质条件有特殊要求的规划建设用地提出防治地质灾害规划的控制要求。

4 地质环境质量量化评价研究

根据《城乡规划工程地质勘察规范》(CJJ57-2012)方法及理念,本文旨在探讨采用层次分析法、多因子分级加权指数法定量评价地质环境质量。

4.1 计算公式确定

采用评价单元的多因子分级加权指数和法,按式(1)进行计算评价单元的适宜性指数(IS)。

式中:n—参评一级因子总数;

m—隶属于第i项一级因子的参评二级因子总数;

ω′i—第i项一级因子权重;

ω″ij—隶属于第i项一级因子下的第j项二级因子的权重。

计算结果为百分制评分,IS值越大,则说明每个单元对应的地质环境质量越好。参照表1的判定。

表1 评价单元的地质环境质量判定标准

4.2 确定评价单元的定量评价因子体系

评价单元的定量评价因子体系由一级因子层和二级因子层组成。综合考虑广州市地质环境因素,经专家打分,圈定一级因子层包括:地形地貌、水文、工程地质、水文地质、不良地质作用和地质灾害、活动断裂和地震效应等;二级因子层为反映一级因子主要特征的具体指标。如表2所示:

表2 评价因子的量化标准表

续表2

4.3 权重的确定与一致性检验

(1)权重的确定

评价指标的相对权重,按其对场地工程建设适宜性的影响程度确定。确定一级因子权重(ω′i)、二级因子权重(ω″ij)时应满足下列要求:

表3 因子权重取值

一级指标权重采用层次分析法,根据权重判断矩阵确定。通过对规划区各因素相对重要性的判断,并引入合适的标度进行定量化,形成判断矩阵。判断矩阵表示上一层次的某一因素与本层次有关因素之间相对重要性的比较。

判断矩阵K中各元素{Kij}表示在对上层因素Bk有联系的因素中,第i因素与第j因素相比较,对于Bk因素相对的重要性程度。为使判断定量化,采用Saaty提出的1～9标度方法,如表4所示。

上一步形成的判断矩阵K,计算其最大特征根。最大特征根及其特征向量的精确算法可以用求矩阵特征根的方法求出所有特征根,然后再找一个最大的非零特征根,及其对应的特征向量ωk。

表4 判断矩阵标度及其含义

(2)判断矩阵的一致性检验

各评价因子排序形成后,还要检验单排序的一致性,即当随机一致性比率CR=CI/RI＜0.10时,认为层次单排序的结果有满意的一致性,否则需要调整判断矩阵的元素取值。其中CI=(λmax-n)/(n-1),称为一致性指标。

RI称为平均随机一致性指标,它是用随机方法构造500个样本矩阵,分别以n=1～9为阶数,计算其一致性指标CI=(λmax-n)/(n-1)的值,然后平均,即得到上述平均随机一致性指标,其值按下列的RI表5取值。

表5 RI取值

5 工程实例

广州市某重点区及周边地块地质环境质量评价[6],属于详细规划阶段的地质环境质量评价,位于广州北部,面积约21.7 km2。要求进行1∶2.5万～1∶5万比例尺的工程地质分区和建设工程适宜性评价,并在此基础上进行地质环境质量量化评价和工程建设经济性分析评价。

5.1 项目工作程序及流程

项目工作程序及流程如图1所示。

图1 项目工作程序及流程

5.2 地质环境质量综合评价

(1)划分场地单元

以地形地貌、地层结构特征及岩性等特征,结合地质灾害分区界线划分特征单元。采用物理叠加的方法,以数字地形图为基础,将多源、多尺度的数据进行复合叠加处理,提取特征因素。综合各因素特征(在本规划区,岩性是主要控制因素),共划分为62个特征单元。

(2)确定指标因子权重

根据区内的工程地质特征,采用专家打分法确定区内各指标权重如表6所示:

表6 各级指标权重表

续表6

(3)确定地质环境质量评价一级指标判断矩阵如表7所示。

表7 地质环境质量判断矩阵

经过式(2)计算得到该矩阵的特征向量(即为权重向量):

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

进行判断矩阵的一致性检验,经计算得CR的值为0.04＜0.10,说明构建的规划区地质环境质量判断矩阵满足一致性要求。

(4)地质环境质量综合评价

利用式(1)对本区62个评价单元进行地质环境质量量化评分,结果如图2、图3所示。根据地质环境质量评分成果,研究区主要得分在40分～90分,碎屑岩分布区(无煤矿采空区)得分高,得分在75分～90分之间。石灰岩分布区及采空区得分低,得分在40分～45分之间。

Ⅰ区—地质环境质量优良区:

面积约10.16 km2,地质环境质量量化评分在75分～90分之间,地质环境条件优良,为碎屑岩分布区(无煤矿采空分布亚区),地质灾害不易诱发区。适合高强度开发。可规划布置各类住宅、商业、文化教育或工业等建筑和市政工程。

图2 规划区地质环境质量分区评分图

图3 规划区地质环境质量综合评价图

Ⅱ区—地质环境质量较差区:

Ⅱ1区:面积约1.59 km2,地质环境质量量化评分在40分～42分之间,为碎屑岩分布区(有煤矿采空分布亚区),属地质灾害高易发区。本区地质环境条件较差,浅层采空区应限制开发利用,不宜高强度开发。建议规划布设多层或小高层建筑、柱荷载不大的工业厂房等,应限制超高层等重大工程建设。可布设各种类型地下工程,应避开浅埋采空区。

Ⅱ2区:面积约9.95 km2,为石灰岩分布区,地质灾害高易发区。不宜高强度开发。开展建设应对岩溶区进行稳定性评估,建议规划布设多层或小高层建筑,超高层等重大工程宜避开溶洞发育地段。可布设浅埋地下工程,应限制挖深超过15 m的地下工程。

6 结 语

本文结合城市规划各阶段提出开展城市地质环境评价的思路、内容与工作方法。目的是通过对地质环境质量的综合评价,为城市规划、建设、土地利用和防灾减灾等提供具有针对性、实用性和超前性的详细地质数据资料成果,有效避免城市土地开发的盲目性;在开发建设和调整内部用地结构时可以予以指导,合理利用土地,提高土地经济效益和生态效益。还可根据地质环境的制约因素,提高地质环境优势区域利用率,控制地质环境劣势,治理主要的地质灾害;地质环境评价工作让城市规划设计管理者合理地选择较为经济、安全的城市规划方案,因地制宜利用土地,实现地质灾害“以防为主,防治结合”,防止地质灾害的发生或减轻地质灾害的影响。

[1] 刘传正.论地质环境变化与地质灾害减轻战略[J].地质通报,2005,24(7):597-602.

[2] 刘传正,张明霞,刘艳辉.区域地质环境可持续利用评价体系初步研究[J].地学前缘,2006,13(1):242-245.

[3] 李德华.城市规划原理[M].中国建筑工业出版社,

[4] 刘传正.环境工程地质学导论[M].北京:地质出版社,1995.

[5] CJJ57-2012.城市规划工程地质勘察规范[S].

[6] 容穗红.广州市工程地质分区研究[R].广州市城市规划勘测设计研究院,2003

[7] 谢小荣.广州市规划用地重点发展区—白云新城北部延伸区核心区及周边地块工程地质勘察与地质环境质量评价报告[R].广州市城市规划勘测设计研究院,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

容穗红(1968—),女,高级工程师,从事城市工程地质、环境地质与GIS信息系统等方面的研究与技术工作。

广州市城维计划基金(ZX044550-2011;ZX038713-2010)