海南澄邁縣地下空間資源開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)

王妙云，吳多譽(yù)，符廣卷，張東強(qiáng)，張航飛, 2, 3

(1.海南省地質(zhì)綜合勘察院，海南 海口 570206；2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局二零七地質(zhì)隊(duì)，四川 樂山 614000；3.張金元?jiǎng)谀?chuàng)新工作室，四川 樂山 614000)

在城市化高速發(fā)展時(shí)期，澄邁縣同樣面臨著城市擴(kuò)張與土地資源供給矛盾[1]。開發(fā)利用城市地下空間，是城市功能向地下的延伸和拓展。地下空間開發(fā)涉及空間資源合理規(guī)劃、地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)控制、工程施工技術(shù)、建筑成本等諸多因素，地下空間工程建設(shè)施工工期長、技術(shù)難度大、建設(shè)成本高[2]。因此，分析區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)地下空間資源開發(fā)適宜性，對(duì)未來開展城市地下空間開發(fā)規(guī)劃具有十分重要的指導(dǎo)意義[3]。

目前，澄邁縣主要利用現(xiàn)有地上空間建有的各類工業(yè)工廠和園區(qū)，點(diǎn)狀開發(fā)利用地下空間資源，地下空間的功能主要表現(xiàn)在配建停車、人防設(shè)備等，大部分為獨(dú)立建設(shè)，未考慮連通性。總體上，區(qū)內(nèi)地下空間的利用處于萌芽階段，短時(shí)間內(nèi)優(yōu)先考慮的主要是利用淺層地下空間資源(0～-15 m)[4]。因此，本文將淺層地下空間資源(0～-15 m)作為地下空間資源開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)的對(duì)象。2015年以來，研究區(qū)開展的工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)等調(diào)查工作為本文提供了基礎(chǔ)研究資料[5～8]。

目前國內(nèi)的地下空間資源開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)研究，主要采用模糊綜合評(píng)價(jià)法、層次分析法、灰色綜合評(píng)價(jià)法等進(jìn)行開發(fā)適宜性分區(qū)[2,9～11]。基于GIS平臺(tái)，本文根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征，從工程地質(zhì)條件和環(huán)境地質(zhì)條件2個(gè)方面，基于專家-層次分析法對(duì)三亞市中心城區(qū)地下空間資源開發(fā)適宜性進(jìn)行了評(píng)價(jià)[12-13]，為其地下空間開發(fā)利用規(guī)劃和地下空間資源管控提供基礎(chǔ)地質(zhì)支撐。

1 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境概況

研究區(qū)位于海南島的北部，面積約483 km2(圖1)。地勢總體南東高、北西低。區(qū)內(nèi)地勢相對(duì)較為平緩，在玄武巖地區(qū)地形起伏較大，地面坡度一般5°～10°，標(biāo)高一般20～50 m。

區(qū)內(nèi)出露地層主要為新近系和第四系，其中新近系?？诮M(N2h)多呈隱伏狀，巖性主要為貝殼砂巖、貝殼礫巖和粘土，是瓊北地區(qū)重要的地下水含水巖組[14]。第四系主要為河流沖洪積物和濱海堆積物?；鹕綆r臺(tái)地區(qū)主要出露第四紀(jì)玄武巖和凝灰?guī)r。

區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較不發(fā)育，主要為東西向的光村-鋪前斷裂帶(F1)、長流斷裂(F4)和北西向的顏春嶺-道崖斷裂(F2)、瓊山-嶺南斷裂(F3)，沿?cái)嗔延幸幌盗谢鹕娇诔示€狀分布(圖1)。

區(qū)內(nèi)巖體分布廣泛，主要有碎屑巖巖性組和噴出巖巖性組兩類(圖1)。碎屑巖巖性組普遍被土體或噴出巖所覆蓋，巖性為貝殼碎屑砂礫巖、貝殼碎屑巖，鈣質(zhì)膠結(jié)或半膠結(jié)。噴出巖巖性組包括堅(jiān)硬-較堅(jiān)硬塊狀熔巖(橄欖玄武巖、橄欖拉斑玄武巖)和軟弱層狀火山碎屑巖(凝灰?guī)r、玄武質(zhì)凝灰?guī)r)兩亞型。土體包括出露的砂類土(礫砂、中粗砂、粉細(xì)砂、粘土質(zhì)砂)、粘土類土(粘土、玄武巖風(fēng)化殘坡積粉質(zhì)粘土)、特殊類土(淤泥類土、膨脹土)和隱伏的卵礫類土(細(xì)礫)。

圖1 研究區(qū)巖土體分布圖

2 評(píng)價(jià)模型的建立及指標(biāo)量化

2.1 評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型

采用“綜合指數(shù)評(píng)價(jià)模型”進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算。其數(shù)學(xué)模型為：

(1)

式中：Lk為k評(píng)價(jià)單元的城市地下空間資源開發(fā)適宜性質(zhì)量評(píng)價(jià)值；Wi為i評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值；Pi為i評(píng)價(jià)因子的評(píng)價(jià)值；n為評(píng)價(jià)因子數(shù)量。

2.2 評(píng)價(jià)單元評(píng)價(jià)因子賦值和計(jì)算

利用Arcgis軟件，將研究區(qū)范圍刪格化，劃分為30×30 m2的正方形小格，作為評(píng)價(jià)的基本單元[15]。評(píng)價(jià)單元的評(píng)價(jià)因子若存在多個(gè)質(zhì)量等級(jí)，分別按評(píng)價(jià)因子質(zhì)量等級(jí)對(duì)應(yīng)的賦值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行賦值后，對(duì)每個(gè)質(zhì)量等級(jí)對(duì)應(yīng)的面積進(jìn)行加權(quán)平均，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(2)

式中：Pk為評(píng)價(jià)因子的評(píng)價(jià)值；Xi為第i個(gè)質(zhì)量等級(jí)對(duì)應(yīng)的賦值標(biāo)準(zhǔn)賦值；Yi為評(píng)價(jià)因子第i個(gè)質(zhì)量等級(jí)對(duì)應(yīng)的面積；Y為評(píng)價(jià)單元面積；n為評(píng)價(jià)單元質(zhì)量等級(jí)個(gè)數(shù)。

2.3 指標(biāo)體系

根據(jù)熟悉研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件的專家意見，最終確定研究區(qū)地下空間資源開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，如表1。所選的評(píng)價(jià)因子，一是對(duì)地下空間資源開發(fā)適宜性具有一定的影響，二是在各評(píng)價(jià)網(wǎng)格單元的分布存在著較顯著的差異性。

表1 地下空間資源開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.4 指標(biāo)量化

按各評(píng)價(jià)因子對(duì)城市地下空間資源開發(fā)適宜性影響效果進(jìn)行分級(jí)，分為優(yōu)、良、中等、較差四個(gè)質(zhì)量狀態(tài)等級(jí)。根據(jù)實(shí)際調(diào)查成果提出評(píng)價(jià)因子的分級(jí)與賦值標(biāo)準(zhǔn)，賦值的目的是量化指標(biāo)，便于定量的評(píng)價(jià)。各評(píng)價(jià)因子分級(jí)賦值標(biāo)準(zhǔn)見表2。

3 評(píng)價(jià)結(jié)果

3.1 權(quán)重參數(shù)的確定

根據(jù)以上研究，采用專家咨詢的方法[13]，確定準(zhǔn)則層和各指標(biāo)層的判斷矩陣如下：

(1)

(2)

(3)

表2 評(píng)價(jià)因子分級(jí)、賦值標(biāo)準(zhǔn)表

表3 評(píng)價(jià)因子權(quán)重

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)上述綜合指數(shù)評(píng)價(jià)模型計(jì)算得到基本評(píng)價(jià)單元的評(píng)價(jià)值。然后按表4所示標(biāo)準(zhǔn)劃分，將基本評(píng)價(jià)單元按信息量重新分類后，得出研究區(qū)地下空間資源開發(fā)適宜性等級(jí)的分區(qū)圖，如圖2。

表4 地下空間資源開發(fā)適宜性分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)

圖2 研究區(qū)地下空間資源開發(fā)適宜性等級(jí)分區(qū)圖

(1)地下空間資源高開發(fā)適宜性區(qū)：主要分布于老城開發(fā)區(qū)、美安和儒揚(yáng)村一帶，面積為100.38 km2，占研究區(qū)面積的20.8%。區(qū)內(nèi)地形相對(duì)較為平坦，巖土體類型主要為堅(jiān)硬的玄武巖，地基承載力高，無軟土、膨脹土分布，地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，地下水水位較深，適宜進(jìn)行地下空間的開發(fā)與利用。

(2)地下空間資源較高開發(fā)適宜性區(qū)：主要分布于主要分布于橋頭鎮(zhèn) -大豐鎮(zhèn)、老城鎮(zhèn)東南側(cè)區(qū)域，面積為289.42 km2，占研究區(qū)面積的59.9%。區(qū)內(nèi)地形局部起伏較大，巖土體類型主要為堅(jiān)硬狀噴出巖、貝殼碎屑巖和粘土質(zhì)砂等，地層結(jié)構(gòu)較簡單，地質(zhì)構(gòu)造條件良好，局部地區(qū)有斷裂發(fā)育，地基承載力高，地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，橋頭鎮(zhèn)-福山鎮(zhèn)一帶有弱膨脹土分布，地下水埋藏稍淺，地下空間資源開發(fā)適宜性較高。

(3)地下空間資源中等開發(fā)適宜性區(qū)域：主要分布于昌堂村、福龍村、盈濱半島和后海一帶地區(qū)，面積為61.24 km2，占研究區(qū)面積的12.7%。區(qū)內(nèi)廣泛分布松散狀粉細(xì)砂、中粗砂等，區(qū)內(nèi)地形平坦，地勢較低，地層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，具多層結(jié)構(gòu)，地質(zhì)構(gòu)造條件良好，斷裂不發(fā)育，地基承載力中等，地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，福龍村一帶有膨脹土分布，昌堂村、盈濱半島、后海有飽和液化砂土分布，地下水埋藏極淺；工程建筑一般需要采取地基處理措施或采用樁基礎(chǔ)[16]，注意防范砂土液化，地下空間資源開發(fā)適宜性中等。

(4)地下空間資源低開發(fā)適宜性區(qū)域：分布于東水港沿岸等邊灣區(qū)域和南港-榮山鄉(xiāng)-老城鎮(zhèn)一帶的軟土分布區(qū)，面積為32.00 km2，占研究區(qū)面積的6.6%。區(qū)內(nèi)地形平坦，地勢低洼，地層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，具多層結(jié)構(gòu)，地質(zhì)構(gòu)造條件較差，斷裂發(fā)育，地基承載力低，地下水埋藏極淺；區(qū)內(nèi)軟土主要為全新統(tǒng)瀉湖相沉積的含貝殼淤泥或淤泥質(zhì)粘土等，多為流塑-軟塑狀，標(biāo)高一般1.0～4.0 m。淤泥頂板埋深一般0.0～7.76 m，單層厚度一般0.45～4.72 m，承載力特征值40～80 kPa，該類土不宜作天然地基持力層[17]。地下空間資源開發(fā)適宜性低，不適宜進(jìn)行地下空間開發(fā)和利用。

3.3 開發(fā)規(guī)劃建議

(1)老城開發(fā)區(qū)：具有得天獨(dú)厚的交通區(qū)位優(yōu)勢，距?？谑?8 km。距粵海鐵路、汽車輪渡碼頭和客運(yùn)站5 km，貨運(yùn)車站建在開發(fā)區(qū)內(nèi)，毗鄰?？诟垴R村港區(qū)，?？谥裂笃指咚俟窂膮^(qū)內(nèi)通過，是西線高速公路、工業(yè)大道、慶齡大道西沿線以及?？谑醒泳€的路網(wǎng)交匯處。區(qū)內(nèi)布局海南博士院士產(chǎn)業(yè)園暨湖南高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)、老城新城區(qū)、鐵路港口物流區(qū)、港口加工區(qū)等五大園區(qū)，區(qū)北側(cè)辟有盈濱半島旅游區(qū)。該區(qū)區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件優(yōu)良，開展地下空間資源開適宜性等級(jí)高。結(jié)合老城經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)“高科技、大港口、大工業(yè)、大物流”的發(fā)展戰(zhàn)略，可打造以地下倉儲(chǔ)、交通運(yùn)輸為核心，兼容發(fā)展商業(yè)、文娛、餐飲及服務(wù)等為一體的城市地下綜合體，形成點(diǎn)面相結(jié)合的城市地下空間體系，輻射整個(gè)老城開發(fā)區(qū)。

(2)美安科技新城區(qū)：距?？谥行某菂^(qū)約17 km，緊鄰老城經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、?？陂L流組團(tuán)。周邊現(xiàn)有主要交通道路有南海大道、椰海大道、疏港公路、和?？谑欣@城高速等，與?？诔鞘兄行膮^(qū)、美蘭機(jī)場、馬村港、新海港老城經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、綜合保稅區(qū)和長流行政中心區(qū)之間都有著便捷的交通。美安科技新城是未來?？趪腋咝聟^(qū)的主體園區(qū)，擁有產(chǎn)業(yè)發(fā)展、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、高端服務(wù)等綜合功能。作為新拓空間，美安科技新城區(qū)具有土地連片優(yōu)勢，擁有豐富的地下空間資源及優(yōu)越的環(huán)境條件，是地下空間重點(diǎn)開發(fā)區(qū)。目前該區(qū)域處于尚未開發(fā)的狀態(tài)，開發(fā)難度較低，建議在政策引導(dǎo)下，統(tǒng)一布局組團(tuán)式開發(fā)，因地制宜發(fā)展地下空間商業(yè)文娛、地下交通等公共設(shè)施。

(3)開發(fā)利用規(guī)劃：積極結(jié)合《澄邁縣總體規(guī)劃(空間類2015-2030年)》和港口集疏運(yùn)條件，編制城區(qū)統(tǒng)一的地下空間開發(fā)利用規(guī)劃。確定適宜開發(fā)的地區(qū)和開發(fā)的規(guī)模、功能、方式等，建設(shè)以倉儲(chǔ)、運(yùn)輸、商業(yè)及娛樂為主體的地下空間體系。在進(jìn)行土地出讓、批租過程中，要結(jié)合地面規(guī)劃和地下空間規(guī)劃，對(duì)相應(yīng)地塊的地下空間開發(fā)提出具體要求，包括開發(fā)的深度、規(guī)模、出入口、功能等，同時(shí)加強(qiáng)與地面城市功能的銜接；針對(duì)重點(diǎn)地區(qū)或近期開發(fā)區(qū)域編制詳細(xì)規(guī)劃和城市設(shè)計(jì)，使之成為地下空間開發(fā)利用的依據(jù)；將原先的“平面規(guī)劃”轉(zhuǎn)變?yōu)椤傲Ⅲw規(guī)劃”，指導(dǎo)城市的立體化開發(fā)，形成地上、地下空間協(xié)調(diào)發(fā)展的良好局面。

4 結(jié)語

(1)根據(jù)研究區(qū)的地質(zhì)環(huán)境特征，確定地下空間資源開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)因子為地形地貌、地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、地基承載力、地下水水位埋深、地質(zhì)災(zāi)害、軟土、膨脹土和砂土液化，對(duì)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行了量化，并采用專家-層次分析法來確定其權(quán)重。

(2)利用Arcgis軟件，采用綜合指數(shù)評(píng)價(jià)模型計(jì)算得到基本評(píng)價(jià)單元的評(píng)價(jià)值，并根據(jù)地下空間資源開發(fā)適宜性分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)重新分類。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)高開發(fā)適宜性區(qū)域占20.8%，較高開發(fā)適宜性區(qū)域占59.9%，中等開發(fā)適宜性區(qū)域占12.7%，低開發(fā)適宜性區(qū)域占6.6%?？傮w上，研究區(qū)地下空間資源開發(fā)適宜性較高-高。

(3)老城開發(fā)區(qū)和美安科技新城區(qū)的工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件優(yōu)良，區(qū)內(nèi)交通便利，經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力較強(qiáng)，地下空間資源開發(fā)適宜性等級(jí)高，應(yīng)優(yōu)先作為重點(diǎn)區(qū)域編制地下空間開發(fā)利用規(guī)劃。