嘉兴市城市地质环境承载力评价体系的构建与应用

林钟扬　荣一萍　管敏琳　吴鸣　顾明光　黄卫平

关键词：城市地质调查;地质要素;地质环境承载力;适宜性评价;嘉兴市

城市地质工作是城市规划建设的重要基础工作，是推动“智慧城市”建设和“地质+”服务的核心技术工作，为城市可持续发展提供了基础支撑（马传明等，2007;杨盼盼等，2020;邢怀学等，2020）。自然资源部《城市地质调查总体方案（2017—2025年）》提出，到2025年实现全国地级以上城市地质工作全覆盖。地质资源环境承载力强度综合评价是城市地质调查工作的一项重要工作，即从城市安全、可持续发展的角度，对城市存在的不良地质因素的危害性、地下空间可承载强度、城市地质地下三维模型进行综合性分析，对城市的地质资源保障程度进行分析评价（王志敏等，2020;杜蕾等，2018）。随着GIS、RS、GPS等空间信息技术的发展，有关城市地质资源环境承载力的研究逐渐增多（杨乐等，2014;虎陈霞等，2018;王维等，2017），引入新的技术方法进行空间优化配置研究，对实现自然资源合理利用和区域可持续发展具有重要的现实意义。

嘉兴市作为长江三角洲南翼腹地，是长三角城市群和上海大都市圈重要城市、环杭州湾大湾区核心城市，随着近年来城镇化进程进一步加快，城市空间拓展具有明显的阶段特征，不同功能用地之间的配置关系也越来越复杂（荣月静等，2015;孙强等，2018）。近年来，嘉兴市城镇建设规模不断扩大，城市空间资源需求日益增大，城市建设开始从平面转向立体，特别是“杭州—嘉兴—上海”同城战略的实施，对城市土地利用适宜性决策研究提出了更高的需求。土地利用空间扩张和结构优化调整与生态型用地保护性利用，都迫切需要地质资源环境承载力强度研究成果支撑。

本文依托浙江海洋经济发展示范区城市群（嘉兴）地质调查工作，以地学要素为主要因子，通过对城市地质调查数据的分析研究，综合考虑地质环境、经济地理条件、自然生态资源等对土地利用适宜性的影响，选取评价因子，构建城市地质环境承载力评价体系，开展城市地质环境承载力强度综合评价，为进一步深化城市地质调查成果服务国土空间规划管理、城市规划等提供基础资料。

1研究区概况

嘉兴市位于浙江省东北部、长江三角洲南翼（图1），总面积约3915 km²，是我国沿海地区第四系厚度较大的沉积区之一。嘉兴市东临大海，南倚钱塘江，北负太湖，地表江河横纵，湖泊密布，地势低平，为太湖边的浅碟形洼地，地势大致呈东南向西北倾斜，平均海拔2.8 m。区内属江南古陆外缘杭州湾凹陷的冲积平原，主体为冲湖积平原，其次为湖沼积平原，土地利用率达90%以上。嘉兴市是浙江海洋经济发展示范区的重要城市和9个沿海产业集聚区之一，凭借良好的区位、资源和集疏运网络等优势，以嘉兴港为依托，以滨海新区为主平台，建设杭州湾宜居型滨海新市和沿杭州湾北岸海洋新兴产业带，其城市发展和规划的功能定位对长三角南翼地区或浙江环杭州湾地区城市建设和产业带的发展具有重要的现实意义。

2多要素地质环境承载力评价体系构建

分析地质环境对城市环境质量和容量的影响、地质环境要素与生态因子之间的相互关系、确定评价指标等是指标体系构建的核心要素。根据合理、主导、差异、独立、实用和可行的原则，對嘉兴地质环境进行综合分析，将嘉兴城市地质环境承载力评价的指标确定为工程地质、水文地质、土地利用适宜性、地质灾害、天然地基、生态资源、城镇聚集度、区位经济等级等8个方面。

城市地质环境承载力评价指标体系构建由目标层、要素层和指标层3个部分组成（表1），三者是隶属关系，即：把构建评价指标体系作为目标层（A），目标层之下划分若干要素层（B），每一个要素层之下又划分若干指标项（C）。本文运用层次分析法对评价指标进行筛选，选取评价指标和确定要素权重（孙金辉等，2018;骆延青等，2016;刘超等，2018）。

目标层（A）：嘉兴市地质环境承载力评价指标体系。

要素层（B）：包含8个要素，即工程地质B₁、天然地基B₂、水文地质B3、地质灾害B4、土地利用适宜性B₅、生态资源B₆、城镇集聚度B₇、区位经济等级B₈。

指标层（C）：共16个，即工程地质B₁之下的指标项3个（C₁-C₃）;水文地质B₃之下的指标项3个（C₅-C₇）;土地利用适宜性B₅之下的指标项2个（C₈-C₉）;生态资源B₆之下的指标项2个（C₁₀-C₁₁）;城镇集聚度B₇之下的指标项3个（C₁₂-C₁₄）。嘉兴地区第四系覆盖层厚，天然地基作为主要持力层评价指标，要素层B₂和指标层C₄对应;嘉兴市主要地质灾害为地面沉降，即要素层B₄和指标C₈层对应;区位经济等级按区域经济发展水平量化，即要素层B₈和指标层C₁₆对应。

3单要素评价分值计算

嘉兴市开展的浙江海洋经济发展示范区城市群（嘉兴）地质调查工作，获取了2010—2016年地质调查数据和研究资料，包括9871个工程地质钻孔资料、787个水文地质钻孔资料、125个基岩地质孔资料和54个第四系钻孔资料，结合不同时期的基础地理、区域地质、水工环、物化遥、地质灾害、天然地基、土地利用规划、国土规划、城市规划、社会经济、生态质量、农用地分等定级等有效数据，借助ArcGIS、MapGIS和SPSS等数据处理和空间分析软件系统集成，进行各类地质环境因子的单要素分值计算，方法为：（1）按因子分值图提取分值;（2）以分值乘以因子的权重，计算分值数据;（3）采用K-Means聚类方法进行综合评级，对综合评级分为5级，评价分值计算方法参考已有研究成果（浙江省地质调查院，2016;何政伟等，2011;赵天石等，2003;王莉莉等，2019），生成地质环境承载力评价各类因子的单要素分值图。评价结果见图2。

4基于K-Means聚类的地质环境承载力评价

4.1评价模型构建

采用快速聚类（K-Means）对数据进行初始分类，并逐步调整，得到最终分类。即先明确聚类数量，采用SPSS软件计算所有样本数据点到K个类中心点的欧氏距离，并根据距离最短原则把全部样本分到各中心点，形成一个新的K类，依次迭代。

4.2地质环境承载力综合评价

根据对嘉兴城区建设用地的地质环境条件综合评价（彭苗枝等，2019;张丽琴等，2009），将嘉兴市建设用地地质环境承载力强度进行4级划分，即分为建设用地地质环境承载力强度Ⅰ级区、Ⅱ级区、Ⅲ级区、Ⅳ级区，其中I级区规模288.07 km²，Ⅱ级区规模408.62 km²，Ⅲ级区规模207.37 km²，Ⅳ级区规模53.61km²。综合统计结果见表2。

除建成区以外的区域，为本次研究的决策适宜扩张用地。适宜城市建设扩张的用地中，地质环境条件差异性显著。对决策适宜扩张用地进行综合评价，其中：地质环境承载力强度Ⅰ级区适宜超高层和高层建筑，占决策适宜扩张用地的27.17%，适宜扩张用地的规模为182.60 km²;地质环境承载力强度Ⅱ级区规模最大，适宜高层和中层建筑，占决策适宜扩张用地的44.11%;宜扩张用地的规模为296.33 km²。地质环境承载力Ⅲ级区适宜多层、中层、低层建筑，规模占决策适宜扩张用地的22.10%，宜扩张用地的规模面积为148.52 km²。评价结果见图3。

5结论

（1）通过城市地质调查数据，构建了多要素地质环境承载力评价体系，结合不同地质环境影响因素和因子权重，可建立城市地质环境承载力强度的综合分值法评价模型。

（2）根据地质环境承载力强度综合评价，嘉兴市地质环境条件较好，宜建设用地面积957.67 km²，地质环境承载力强度Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级分别占宜建设用地的30.08%、42.67%、21.65%，嘉興市总体适宜土地利用的地质环境承载力条件较好。

（3）借助地质环境单因子开展地质环境承载力强度综合评价，通过与现行规划相比，可从地质环境承载力强度和土地利用适宜性综合角度提供更为合理的城市规划优化方案和决策建议，让城市土地利用空间配置和布局更具科学性。