城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料定量化篩選技術(shù)研究與示范

高鵬鑫，史維鑫，回廣驥

(自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心，河北 三河 065201)

城市地質(zhì)有著特定的任務(wù)和工作內(nèi)容，其任務(wù)是應(yīng)用地質(zhì)科學(xué)的理論和方法，以城市地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)為主要研究對(duì)象，將所獲得的地質(zhì)資料和認(rèn)識(shí)應(yīng)用于城市的規(guī)劃、建設(shè)和管理，其實(shí)質(zhì)是地質(zhì)科學(xué)和地質(zhì)學(xué)家直接參與城市的規(guī)劃、建設(shè)和管理工作，為城市發(fā)展與控制提供可靠的科學(xué)依據(jù)[1]。按照工作手段，城市地質(zhì)大體可分為區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、清潔能源勘查等幾個(gè)方面。

城市地質(zhì)工作過(guò)程中將形成大量巖芯、標(biāo)本、副樣等實(shí)物地質(zhì)資料，這些實(shí)物地質(zhì)資料具有不同程度的二次開(kāi)發(fā)利用價(jià)值、歷史檔案價(jià)值和地質(zhì)文化價(jià)值?？紤]到城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完成后，幾乎不可能再次在原址獲取實(shí)物地質(zhì)資料，需要在地質(zhì)工作部署之初，提前規(guī)劃好實(shí)物地質(zhì)資料的保管等事宜。但實(shí)物地質(zhì)資料具有體積大、重量大、數(shù)量多等特點(diǎn)，將所有實(shí)物地質(zhì)資料不加以區(qū)分地全部入庫(kù)保管是不科學(xué)的，也不符合經(jīng)濟(jì)合理的原則。因此需要對(duì)實(shí)物地質(zhì)資料進(jìn)行篩選，選擇最具有典型性、代表性、特殊性的部分妥善保管。

以往在開(kāi)展實(shí)物地質(zhì)資料篩選過(guò)程中，大多基于篩選專(zhuān)家的個(gè)人認(rèn)識(shí)、工作經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)積累等，對(duì)不同項(xiàng)目產(chǎn)生的實(shí)物地質(zhì)資料的重要程度進(jìn)行定性的評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果確定是否收藏[2-4]。這種篩選模式的缺點(diǎn)是主觀性過(guò)強(qiáng)，不符合科學(xué)管理的要求。城市地質(zhì)是一門(mén)新的學(xué)科，在全國(guó)尚未成體系、大批量地開(kāi)展城市地質(zhì)工作之前，提前做好城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料定量化篩選技術(shù)研究工作，為城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料管理工作提供參考，也為礦產(chǎn)勘查、海洋地質(zhì)、地質(zhì)科學(xué)研究等其他各類(lèi)地質(zhì)工作實(shí)物地質(zhì)資料管理工作提供借鑒。

1 我國(guó)城市地質(zhì)工作開(kāi)展情況

中國(guó)城市地質(zhì)工作起步相對(duì)較晚，2000～2008年，開(kāi)展了北京、上海、杭州、天津、南京、廣州6個(gè)城市以基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查為主的試點(diǎn)工作；2010年以來(lái)，開(kāi)展了全國(guó)主要經(jīng)濟(jì)區(qū)和城市群地質(zhì)調(diào)查工作，進(jìn)一步擴(kuò)展了城市地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容和區(qū)域，在上述城市地質(zhì)工作基礎(chǔ)上，城市地質(zhì)逐步發(fā)展為一門(mén)新的學(xué)科[5]。目前，我國(guó)城市地質(zhì)工作主要解決的問(wèn)題：一是城市資源環(huán)境承載能力綜合評(píng)價(jià)；二是基巖土的工程地質(zhì)條件；三是與城市有關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害防治；四是城市清潔能源，尤其是地?zé)豳Y源的綜合利用。

2017年黨中央宣布成立雄安新區(qū)，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局系統(tǒng)地在雄安新區(qū)部署開(kāi)展城市地質(zhì)調(diào)查工作，為雄安新區(qū)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行管理提供全過(guò)程地質(zhì)解決方案。針對(duì)不同地下空間、資源利用目標(biāo)層位，調(diào)查地下0～10 000 m范圍內(nèi)土壤層、工程建設(shè)層、主要含水層、地?zé)醿?chǔ)層、深部地下層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)參數(shù)，建立不同空間尺度三維地質(zhì)模型[6]。這是城市地質(zhì)工作在城市規(guī)劃建設(shè)前，直接參與城市規(guī)劃、建設(shè)及后續(xù)運(yùn)營(yíng)管理的一次系統(tǒng)性的、全面嘗試，將為今后城市地質(zhì)工作提供標(biāo)桿與模范。

2 城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料類(lèi)別劃分

地質(zhì)資料分為成果地質(zhì)資料、原始地質(zhì)資料和實(shí)物地質(zhì)資料，其中，實(shí)物地質(zhì)資料是地質(zhì)工作形成的第一手資料，直接取自于地質(zhì)體，包括巖芯、標(biāo)本、光薄片和副樣等。根據(jù)城市地質(zhì)工作手段的不同，形成實(shí)物地質(zhì)資料的種類(lèi)也有所不同，具體見(jiàn)表1。

表1 城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料類(lèi)別劃分Table 1 Classifications of urban geologicalcores and samples

3 城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料篩選方法

3.1 篩選原則

原則上來(lái)說(shuō)，所有實(shí)物地質(zhì)資料均具有保管價(jià)值，經(jīng)濟(jì)、庫(kù)房和人力條件允許的話，均應(yīng)入庫(kù)保管。但現(xiàn)實(shí)情況下，受保管單位經(jīng)費(fèi)、庫(kù)容、和人員等因素限制，需要首先對(duì)實(shí)物地質(zhì)資料進(jìn)行篩選，按照“經(jīng)濟(jì)合理、留存適度”的原則確定篩選和保管的種類(lèi)、范圍和數(shù)量,這也是實(shí)物地質(zhì)資料管理與紙質(zhì)、電子類(lèi)地質(zhì)資料管理的重要區(qū)別之一。

參照易錦俊等提出的礦產(chǎn)類(lèi)實(shí)物地質(zhì)資料篩選準(zhǔn)則與方法，城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料篩選公式以資料的價(jià)值參數(shù)和獲取成本、二次獲取難度等一些其他重要參數(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)加權(quán)計(jì)算獲得優(yōu)先評(píng)分，按照分?jǐn)?shù)大小進(jìn)行排序，將達(dá)到一定分值標(biāo)準(zhǔn)的定為國(guó)家I類(lèi)或省級(jí)Ⅱ類(lèi)實(shí)物地質(zhì)資料，優(yōu)先篩選、保管，以便未來(lái)二次利用,隨著地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展需要，篩選參數(shù)和它們的權(quán)值可能會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變[7]。

3.2 篩選參數(shù)

實(shí)物地質(zhì)資料的價(jià)值可劃分為研究?jī)r(jià)值、生產(chǎn)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、商業(yè)價(jià)值和文化價(jià)值[8]。本文綜合考慮城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料的種類(lèi)與特點(diǎn)，將城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料的價(jià)值劃分為研究利用價(jià)值、歷史檔案價(jià)值和地質(zhì)文化價(jià)值。結(jié)合城市規(guī)模、實(shí)物地質(zhì)資料的獲取成本、二次獲取難易程度、前期研究程度和實(shí)物庫(kù)內(nèi)已有該城市類(lèi)似實(shí)物地質(zhì)資料的情況，共設(shè)置8個(gè)篩選參數(shù)，見(jiàn)表2。

表2 城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料篩選參數(shù)Table 2 Parameters for selection of urban geologicalcores and samples

3.3 篩選參數(shù)的權(quán)重值

為了更為科學(xué)地得出某類(lèi)實(shí)物地質(zhì)資料的評(píng)分，要對(duì)篩選參數(shù)賦予權(quán)重值，某些篩選參數(shù)在某一類(lèi)實(shí)物地質(zhì)資料中比在其他類(lèi)別的實(shí)物地質(zhì)資料中重要，其權(quán)重值大，反之則小。各篩選參數(shù)的權(quán)重值見(jiàn)表3。

3.4 篩選參數(shù)等級(jí)賦值

為了便于統(tǒng)一評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和要求，對(duì)各個(gè)篩選參數(shù)進(jìn)行分級(jí)，不同的級(jí)別賦予不同的分?jǐn)?shù)值，見(jiàn)表4。

表3 不同類(lèi)別實(shí)物地質(zhì)資料篩選參數(shù)的權(quán)重值Table 3 Weights for different parameters of urban geological cores and samples

表4 各篩選參數(shù)不同等級(jí)的賦值Table 4 Assignment of parameters

其中，各個(gè)篩選參數(shù)的含義和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下。

A.城市規(guī)模：城區(qū)人口1 000萬(wàn)人以上為超大城市，500萬(wàn)～1 000萬(wàn)人為特大城市，100萬(wàn)～500萬(wàn)為大城市，50萬(wàn)～100萬(wàn)為中等城市，50萬(wàn)以下為小城市[9]。

B.研究利用價(jià)值：實(shí)物地質(zhì)資料在未來(lái)城市規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中的二次觀察、取樣、分析測(cè)試等預(yù)期和價(jià)值。

C.歷史檔案價(jià)值：實(shí)物地質(zhì)資料在見(jiàn)證城市重要建設(shè)理念、重要建設(shè)時(shí)期、重要人物活動(dòng)、重大工程、標(biāo)志性建筑等方面所蘊(yùn)含的歷史見(jiàn)證價(jià)值。

D.地質(zhì)文化價(jià)值：實(shí)物地質(zhì)資料在闡述城市地質(zhì)特色、佐證建設(shè)成果、講述城市故事等方面具備的文化價(jià)值。

E.獲取成本：實(shí)物地質(zhì)資料獲取所消耗的人才、財(cái)力和物力。

F.二次獲取難以程度：今后再次獲取類(lèi)似實(shí)物地質(zhì)資料的可能性。

G.前期研究程度：該城市前期城市地質(zhì)工作的研究程度。

H.已有實(shí)物地質(zhì)資料情況：本單位庫(kù)存該城市類(lèi)似實(shí)物地質(zhì)資料的數(shù)量與豐富程度。

3.5 篩選公式

根據(jù)表1～4，確定用來(lái)給各類(lèi)城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料計(jì)算優(yōu)先評(píng)分的公式如下。其中，i為篩選參數(shù)等級(jí)賦值，n為篩選參數(shù)權(quán)重值，H為已有實(shí)物地質(zhì)資料情況等級(jí)賦值。

城市區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查副樣：優(yōu)先評(píng)分=(A×3+B×4+C×2+D×1+E×3+F×4+G×1)×H。

城市水文地質(zhì)巖芯：優(yōu)先級(jí)評(píng)分=(A×3+B×3+C×3+D×3+E×3+F×3+G×3)×H。

城市工程地質(zhì)巖芯：優(yōu)先級(jí)評(píng)分=(A×3+B×3+C×4+D×3+E×3+F×2+G×3)×H。

城市環(huán)境地質(zhì)巖芯：優(yōu)先級(jí)評(píng)分=(A×3+B×3+C×2+D×2+E×3+F×3+G×3)×H。

城市地?zé)豳Y源勘查巖芯：優(yōu)先級(jí)評(píng)分=(A×3+B×3+C×3+D×4+E×3+F×4+G×3)×H。

4 城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料分類(lèi)定級(jí)

實(shí)物地質(zhì)資料按照重要性的不同，可劃分為國(guó)家級(jí)、省級(jí)和基層級(jí)[10]。按照《實(shí)物地質(zhì)資料管理辦法》(國(guó)土資規(guī)〔2016〕11號(hào))，具有全國(guó)重要性、典型性和代表性的實(shí)物地質(zhì)資料為Ⅰ類(lèi)實(shí)物地質(zhì)資料；具有本省(區(qū)、市)重要性、典型性和代表性的實(shí)物地質(zhì)資料為Ⅱ類(lèi)實(shí)物地質(zhì)資料；除Ⅰ、Ⅱ類(lèi)外其他具有重要重復(fù)利用價(jià)值的為Ⅲ類(lèi)實(shí)物地質(zhì)資料。本文綜合實(shí)物地質(zhì)資料分類(lèi)、分級(jí)要求和前人研究成果，確定基于優(yōu)先評(píng)分的城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料分類(lèi)定級(jí)建議，見(jiàn)表5。

5 篩選范例

以北京**工程地質(zhì)勘查項(xiàng)目巖芯、沈陽(yáng)市**區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查項(xiàng)目副樣、雄安新區(qū)**地?zé)豳Y源勘查項(xiàng)目巖芯、承德市**環(huán)境地質(zhì)項(xiàng)目巖芯、拉薩市**水文地質(zhì)項(xiàng)目巖芯為例，通過(guò)該篩選公式，確定實(shí)物地質(zhì)資料的采集優(yōu)先順序。

表5 基于優(yōu)先評(píng)分的實(shí)物地質(zhì)資料分類(lèi)定級(jí)建議表Table 5 Suggestion table of classification for cores and samples based on priority rating

表6 城市地質(zhì)實(shí)物地質(zhì)資料篩選優(yōu)先評(píng)分表(示例)Table 6 Priority Assignment table of urban geological cores and samples selection

注：雄安新區(qū)城市規(guī)模按照遠(yuǎn)期規(guī)劃人口規(guī)模，已有實(shí)物資料情況根據(jù)本單位實(shí)際庫(kù)存實(shí)物地質(zhì)資料情況填寫(xiě)。

根據(jù)篩選結(jié)果，優(yōu)先采集雄安新區(qū)**地?zé)豳Y源勘查項(xiàng)目巖芯，建議定為國(guó)家級(jí)實(shí)物地質(zhì)資料(即Ⅰ類(lèi)實(shí)物地質(zhì)資料)，由國(guó)家級(jí)館藏機(jī)構(gòu)采集并保管；其次是沈陽(yáng)市**區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查項(xiàng)目副樣，建議定為省級(jí)實(shí)物地質(zhì)資料(即Ⅱ類(lèi)實(shí)物地質(zhì)資料)，由遼寧省省級(jí)館藏機(jī)構(gòu)采集并保管；再次是北京**工程地質(zhì)勘查項(xiàng)目巖芯和拉薩市**水文地質(zhì)項(xiàng)目巖芯建議定為基層單位級(jí)實(shí)物地質(zhì)資料(即Ⅲ類(lèi)實(shí)物地質(zhì)資料)，由基層地勘單位保管；承德市**環(huán)境地質(zhì)項(xiàng)目巖芯不建議入庫(kù)保管。每個(gè)項(xiàng)目接收實(shí)物地質(zhì)資料的數(shù)量，根據(jù)保管單位庫(kù)容量和每年入庫(kù)接收計(jì)劃確定，但應(yīng)系統(tǒng)、全面地反應(yīng)工作區(qū)地質(zhì)特征。