基于負(fù)面清單的連云港市區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)

茍富剛　李明亮　陸華　瞿婧晶　蔡田露　李明

關(guān)鍵詞：城市地質(zhì);地質(zhì)環(huán)境;適宜性評(píng)價(jià);建設(shè)用地;負(fù)面清單

中國(guó)經(jīng)濟(jì)近年來(lái)快速增長(zhǎng)促進(jìn)了城鎮(zhèn)化水平的快速提高，建設(shè)用地的需求缺口也不斷加大（梁武等，2016）。大規(guī)模開(kāi)發(fā)建設(shè)誘發(fā)了一系列環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，因此如何科學(xué)合理地利用寶貴的建設(shè)用地已成為政府決策者的一個(gè)重要挑戰(zhàn)（張?jiān)娨莸龋?015）。建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)是一個(gè)空間綜合決策問(wèn)題，評(píng)價(jià)過(guò)程中會(huì)涉及多個(gè)層次中的多種因素，一般涉及自然地理因素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素及生態(tài)敏感因素。社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素包括土地利用現(xiàn)狀、人口、交通可達(dá)性等;生態(tài)敏感因素包括生態(tài)紅線、基本農(nóng)田及生態(tài)敏感性等（張雪飛等，2019）。一般建設(shè)用地地質(zhì)環(huán)境適宜性評(píng)價(jià)主要涉及自然因素（鄭桂森等，2018），以前工程建設(shè)過(guò)程中遇到的各類(lèi)工程地質(zhì)問(wèn)題和環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，均以定性評(píng)價(jià)為主（劉輝等，2017）。GIS空間信息技術(shù)為建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)提供了可操作平臺(tái)，可以對(duì)多個(gè)層次的評(píng)價(jià)要素進(jìn)行空間疊加分析，實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)定量化評(píng)價(jià)（陸張維等，2016）?；贕IS的適宜性評(píng)價(jià)在國(guó)土空間開(kāi)發(fā)（高立等，2019）、海綿城市建設(shè)（范峻愷等，2019）、動(dòng)植物棲息（Wisely et al.，2012）等方面都有大量應(yīng)用。研究方法由定性走向定量，出現(xiàn)了多因子疊加分析法（江思義等，2019）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（范峻愷等，2019）、物質(zhì)元素模型（Gong Jianzhou，et al.，2012）等方法。但這些方法在實(shí)際區(qū)域開(kāi)發(fā)建設(shè)中對(duì)地質(zhì)條件概化過(guò)多，對(duì)地質(zhì)本底尤其是影響開(kāi)發(fā)建設(shè)的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)不夠直接，對(duì)實(shí)際工程建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)顯得不足。其中多因子疊加分析法的應(yīng)用最為廣泛，它的關(guān)鍵在于因子權(quán)重的確定（CJJ 57—2012）。目前缺少?gòu)V泛認(rèn)可的建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和其權(quán)重確定方法（Chen Zhilong et al.，2011）。權(quán)重確定方法主要有專家打分法、層次分析法（AHP）（茍富剛，2012）、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法及成對(duì)明智比較法（宗躍光等，2007）。張茂省等（2018）采用經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的負(fù)面清單管理模式評(píng)價(jià)了縣級(jí)國(guó)土空間開(kāi)發(fā)適宜性。

連云港市是“一帶一路”交匯點(diǎn)，具有重要的戰(zhàn)略意義，連云港市也被稱為新亞歐大陸橋東方橋頭堡，2019年8月國(guó)務(wù)院同意設(shè)立連云港自由貿(mào)易試驗(yàn)片區(qū)。連云港地勢(shì)與地形多變，江蘇省的最高峰就分布在市區(qū)內(nèi)，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，特別是區(qū)內(nèi)厚層淺埋海相軟土（茍富剛等，2018a）和腐蝕性土（茍富剛等，2018b），嚴(yán)重制約該區(qū)工程建設(shè)。隴海線連云港地區(qū)東段中云一帶15年內(nèi)工后沉降最大達(dá)到了2.94m。由于軟土工后沉降誘發(fā)民房房屋裂縫;基坑開(kāi)挖后誘發(fā)臨近道路開(kāi)裂、樁體傾斜、邊坡失穩(wěn)等。連云港市區(qū)現(xiàn)土地資源開(kāi)發(fā)強(qiáng)度已達(dá)到適度開(kāi)發(fā)（黃賢金等，2016），隨著連云港經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及有利國(guó)家政策的驅(qū)動(dòng)，建設(shè)用地量未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)需求量加大，土地利用格局將發(fā)生變化。建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)是城鄉(xiāng)規(guī)劃布局的基礎(chǔ)（江思義等，2019），因此急需進(jìn)行連云港市區(qū)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)。本文基于連云港城市地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目以及江蘇沿海地區(qū)多個(gè)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目取得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，探索基于負(fù)面清單的建設(shè)用地地質(zhì)環(huán)境適宜性評(píng)價(jià)方法，采用層次分析法結(jié)合GIS平臺(tái)進(jìn)行適宜性分區(qū)評(píng)價(jià)，為連云港城市規(guī)劃提供基礎(chǔ)資料。

1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集及評(píng)價(jià)方法

1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

整合連云港市區(qū)已有地質(zhì)成果，開(kāi)展連云港市區(qū)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)，勘察和搜集鉆孔累計(jì)10857個(gè)，總進(jìn)尺達(dá)291117m（圖1）。土工測(cè)試數(shù)據(jù)包括基本物理指標(biāo)（含水率、干密度、濕密度、塑限、液限、液性指數(shù)等）和力學(xué)指標(biāo)（壓縮、剪切、回彈等），合計(jì)35914條（表1）。進(jìn)行了大量原位測(cè)試和地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作。

1.2評(píng)價(jià)方法

首先根據(jù)評(píng)價(jià)區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件篩選出評(píng)價(jià)因子，再對(duì)各因子按照影響程度通過(guò)專家打分法，分為4類(lèi)區(qū)進(jìn)行打分，評(píng)價(jià)因子權(quán)重賦值采用層次分析法（AHP），最后基于GIS平臺(tái)建立適宜性評(píng)價(jià)模型進(jìn)行建設(shè)用地地質(zhì)環(huán)境適宜性分區(qū)評(píng)價(jià)。其中地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)、永久基本農(nóng)田、建設(shè)用地已開(kāi)發(fā)區(qū)域等都是影響或限制工程建設(shè)，建設(shè)用地分區(qū)評(píng)價(jià)基于最壞情境理論進(jìn)行。適宜性評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型見(jiàn)式（1）。

2工程實(shí)例

2.1地質(zhì)背景

根據(jù)區(qū)域構(gòu)造單元分階段劃分特征，連云港地區(qū)地層屬蘇魯造山帶地層分區(qū)（圖2）。中新世以來(lái)沉降明顯，形成現(xiàn)今隆坳格局（陳安定，2010）。第四系最厚超過(guò)了120 m，發(fā)育多個(gè)沉積旋回。

2.2評(píng)價(jià)因子的選擇

2.2.1地形地貌

市區(qū)地貌類(lèi)型比較復(fù)雜，低山丘陵、平原地貌、海岸帶微地貌等均有分布。江蘇省內(nèi)最高峰玉女峰（海拔625 m）也分布于市區(qū)。低山區(qū)坡度一般大于10%（圖3a）。平原區(qū)地勢(shì)平坦且地表水系發(fā)育，地面標(biāo)高2～3 m。

2.2.2工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件對(duì)建設(shè)用地適宜性影響較大，不但直接影響地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，而且還與工程造價(jià)密切相關(guān)。根據(jù)連云港具體情況，選擇地基承載力、樁端持力層埋深及土體腐蝕性等作為建設(shè)用地適宜性的評(píng)價(jià)因子。

1）地基承載力。地基承載力是影響建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果的關(guān)鍵因素之一。評(píng)價(jià)區(qū)分布淺埋厚層海相軟土，頂板埋藏深度平均值為2m，厚度平均值為14.61m，標(biāo)貫擊數(shù)小于1擊，壓縮系數(shù)（平均值為1.36 MPa^-1）遠(yuǎn)大于0.5 MPa^-1，為高壓縮性土，具有蠕變特性，必然影響建設(shè)用地質(zhì)量，工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)很大（圖3b）。

2）樁端持力層埋深。由于市區(qū)存在淺埋厚層軟土和深層軟黏土，不適宜做工程建筑物持力層，須利用樁基礎(chǔ)將建筑物荷重傳遞到更深部的持力層。在基巖埋深不是很大的地段宜選擇基巖作為樁基持力層?；鶐r埋深很大的區(qū)域.建議選擇分布穩(wěn)定的密實(shí)砂層或選擇硬塑狀態(tài)的黏性土層作為樁基持力層。圖3c為建議最短樁長(zhǎng)圖。

3）土體腐蝕性問(wèn)題。鹽漬土在連云港濱海地區(qū)廣泛分布，土體鹽分主要為NaCl，土體含鹽量平均值為1.42%。土體腐蝕性主要表現(xiàn)在Cl^-對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性。評(píng)價(jià)區(qū)中腐蝕性—強(qiáng)腐蝕性分布廣泛，需要注意樁基的防腐（圖3d）。

2.2.3水文地質(zhì)條件

1）地下水埋深。地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性與地下水埋深關(guān)系密切，地下水埋深直接關(guān)系到施工的難易程度與工程建設(shè)的投資。市區(qū)地下水埋深較淺，對(duì)建筑施工的影響較大（圖3e）。

2）含水層富水性。市區(qū)潛水層富水一般，地下水補(bǔ)給能力一般，僅在贛榆地區(qū)涌水量較大，圖3f為潛水富水性分區(qū)圖。

2.2.4不良地質(zhì)作用

評(píng)價(jià)區(qū)分布地面沉降、崩滑、采空塌陷3種類(lèi)型災(zāi)害，地質(zhì)災(zāi)害對(duì)城市規(guī)劃布局影響很大，在地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)不宜進(jìn)行工程建設(shè)，采用一票否決制。

1）地面沉降。市區(qū)內(nèi)在連云港徐圩新區(qū)和連云新城兩地出現(xiàn)多處明顯地面沉降跡象（圖3g），朝陽(yáng)鎮(zhèn)、云山鄉(xiāng)及徐圩鎮(zhèn)等存在大范圍沉降，平均沉降速率達(dá)29 mm·a^-1，沉降速率最大值達(dá)到了40mm·a^-1。

2）崩塌滑坡。查明市區(qū)內(nèi)分布崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)84處，高易發(fā)區(qū)主要分布在市區(qū)云臺(tái)山低山區(qū)，中易發(fā)區(qū)主要分布在贛榆低山丘陵區(qū)（圖3h）。

3）地面塌陷。市區(qū)分布地面塌陷點(diǎn)5處，均為采空地面塌陷。錦屏磷礦和新浦磷礦目前均已停采，但地下采礦遺留大量空洞，仍有塌陷隱患。高易發(fā)區(qū)分布在兩處礦體開(kāi)采影響區(qū)（圖31）。

2.2.5活動(dòng)斷裂與地震效應(yīng)

1）活動(dòng)斷裂。市區(qū)屬于地殼基本穩(wěn)定區(qū)，評(píng)價(jià)區(qū)歷史地震震級(jí)均小于4級(jí)，強(qiáng)度弱且發(fā)生頻度低。其中震源主要集中在板橋斷裂附近。但當(dāng)市區(qū)未來(lái)遭遇郯廬斷裂帶外圍地區(qū)的強(qiáng)震，所遭受的地震動(dòng)峰值加速度最大可達(dá)0.30g，烈度可達(dá)Ⅷ度，局部甚至更高（圖3m）。

2）砂土液化。評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)20 m以淺粉土、砂土液化判別結(jié)果顯示：液化土層主要分布在云臺(tái)山山麓及濱海地帶，成條帶狀分布。液化等級(jí)為輕微和中等，且液化等級(jí)以輕微為主（圖3n）。

2.2.6平面空間約束管控單元

平面空間約束管控單元包括三類(lèi)空間區(qū)域，即生態(tài)空間區(qū)域、農(nóng)業(yè)空間區(qū)域和城鎮(zhèn)空間區(qū)域（圖30）。其中城鎮(zhèn)建設(shè)用地現(xiàn)狀、永久基本農(nóng)田、水源保護(hù)區(qū)等都是限制或影響工程建設(shè)的，基于最壞情境理論進(jìn)行建設(shè)用地分區(qū)評(píng)價(jià)。

2.3評(píng)價(jià)因子權(quán)重計(jì)算和打分

經(jīng)綜合考慮，評(píng)價(jià)因子體系由一級(jí)和二級(jí)評(píng)價(jià)因子組成?；谪?fù)面清單（主要考慮自然因素）建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，考慮表2中的11個(gè)評(píng)價(jià)因子（表2）。負(fù)面因素可以分為影響因素與限制因素，以清單的方式羅列出評(píng)價(jià)的負(fù)面因素，明確負(fù)面因素的賦值評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，厘清規(guī)劃區(qū)內(nèi)存在的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表3）。

構(gòu)建5個(gè)判斷矩陣（表4、表5），求出5個(gè)矩判斷矩陣的最大特征值。一致性比率CR小于0.1，說(shuō)明構(gòu)建的判斷矩陣合理性通過(guò)一致性檢驗(yàn)，否則要從新構(gòu)造判斷矩陣并循環(huán)這一過(guò)程。一致性通過(guò)后，通過(guò)判斷矩陣計(jì)算因子權(quán)重。

基于GIS平臺(tái)和式（1）計(jì)算適宜性指數(shù)，根據(jù)適宜性指數(shù)進(jìn)行適宜性分區(qū)，給出適宜性判定標(biāo)準(zhǔn)（表6）。

2.4評(píng)價(jià)結(jié)果分析

連云港市區(qū)建設(shè)用地地質(zhì)環(huán)境適宜區(qū)占比高達(dá)54.82%（表7），天然地基條件好，區(qū)內(nèi)有多個(gè)樁基持力層可供選擇。較適宜區(qū)占比29.48%，工程建設(shè)條件較好，有薄層軟土分布在評(píng)價(jià)區(qū)、局部分布輕微液化砂土，工程建設(shè)施工難度和風(fēng)險(xiǎn)不大。適宜性一般的區(qū)域占比12.29%，分布有淺埋厚層軟土、鹽漬土（腐蝕性土）及局部分布深層軟黏土，在該區(qū)工程建設(shè)宜先進(jìn)行地基處理消除軟土對(duì)工程建設(shè)的影響，或采取樁基礎(chǔ)穿越軟土層，且要避免深層軟黏土，一般工程投資較大。適宜性差的區(qū)域?yàn)橥话l(fā)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，應(yīng)建立群專結(jié)合監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，在群測(cè)群防的基礎(chǔ)上統(tǒng)籌兼顧“技防與人防”。建設(shè)用地適宜性除了自然因素外，還受政策、工程技術(shù)、資金等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的制約。圖4為基于地質(zhì)問(wèn)題防范的負(fù)面清單進(jìn)行的工程建設(shè)適宜性分區(qū)圖。

考慮平面空間約束的負(fù)面清單（圖30），根據(jù)江蘇省城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院等（2017）編制的《連云港市市域空間管制規(guī)劃圖（2015—2030）》，平面空間約束的負(fù)面清單包括城鎮(zhèn)建設(shè)用地現(xiàn)狀、永久基本農(nóng)田和水源保護(hù)區(qū)等，這些區(qū)域都是影響或限制工程建設(shè)的，進(jìn)行最壞情景分析，最終得到考慮平面空間約束的連云港市區(qū)建設(shè)用地適宜性分區(qū)圖（圖5）?？梢钥闯龉こ探ㄔO(shè)區(qū)主要分布在適宜性一般區(qū)，面積為304km²，占比43%;工程建設(shè)區(qū)分布在適宜區(qū)的面積為156 km²，占比22%;工程建設(shè)區(qū)分布在較適宜區(qū)的面積為98km²，占比14%;工程建設(shè)區(qū)分布在適宜性差的區(qū)域面積為141 km²，占比20%。目前重點(diǎn)工程建設(shè)主要分布在適宜性一般區(qū)，但該區(qū)地基條件差，不僅建設(shè)成本高，而且存在發(fā)生工程事故的概率。適宜區(qū)主要分布在西部城鎮(zhèn)，建議下一輪規(guī)劃建設(shè)可以向適宜區(qū)和較適宜區(qū)傾斜。

3討論

適宜性評(píng)價(jià)方法的選擇對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠程度起著決定性作用。以往的研究中多采用評(píng)價(jià)要素進(jìn)行線性或非線性疊加計(jì)算適宜性指數(shù)，這樣會(huì)導(dǎo)致忽略各評(píng)價(jià)因子之間的關(guān)聯(lián)性，會(huì)降低限制性評(píng)價(jià)因子的約束作用，最終導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果不符合。本文對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)、建設(shè)用地現(xiàn)狀、永久基本農(nóng)田、水源保護(hù)區(qū)等基于最壞情境理論進(jìn)行建設(shè)用地區(qū)域評(píng)價(jià)，使得建設(shè)用地適宜評(píng)價(jià)與地方發(fā)展規(guī)劃相結(jié)合，提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的實(shí)用性。地質(zhì)問(wèn)題防范的負(fù)面清單與平面空間約束的負(fù)面清單相比，平面空間布局約束的負(fù)面清單具有較大的彈性，可以為城市規(guī)劃和建設(shè)用地開(kāi)發(fā)預(yù)留有一定的空間。

本次建設(shè)用地適宜性分區(qū)采用4分法。規(guī)范CJJ57-2012適宜性分級(jí)最差一級(jí)為“不適宜”，這可能與空間管制政策對(duì)接有關(guān)，出現(xiàn)了不適宜建設(shè)區(qū)域，這與工程建設(shè)實(shí)際不相符合。本文將建設(shè)用地適宜性最差一級(jí)劃分為適宜性差區(qū)。建設(shè)用地開(kāi)發(fā)建設(shè)應(yīng)優(yōu)先考慮適宜區(qū)及較適宜區(qū)。

對(duì)空間沖突的討論。截至2019年底，連云港市區(qū)建設(shè)用地總面積達(dá)到了950 km²，2010—2019年建設(shè)用地年均增長(zhǎng)速率為19 km²（圖6）。其中居民及工礦用地穩(wěn)步增長(zhǎng)。交通和水利設(shè)施用地變化較為劇烈。市區(qū)建設(shè)用地的擴(kuò)展類(lèi)型逐漸由無(wú)序、粗放型向有序、集約型轉(zhuǎn)變。市區(qū)重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)區(qū)域位于連云港濱海地區(qū)，其中徐圩新區(qū)總規(guī)劃面積約467 km²，連云新城規(guī)劃總面積58.8 km²。國(guó)家發(fā)展改革委（ 2009）提出打造“東中西區(qū)域合作示范區(qū)”（連云港徐圩片區(qū)），總體建設(shè)方案國(guó)務(wù)院于2011年6月同意批復(fù)。但基于自然因素評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，這些地區(qū)建設(shè)用地地質(zhì)環(huán)境適宜性一般，空間沖突較為強(qiáng)烈，重點(diǎn)建設(shè)區(qū)域與生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)具有空間一致性。

連云港土地利用變化主要受控于人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及國(guó)家宏觀政策。圖7顯示連云港人口增幅較小。圖7顯示市區(qū)生產(chǎn)總值在2010年以后增幅速率較大，截至2019年末，市區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)到3139億元。所以經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是驅(qū)動(dòng)連云港建設(shè)用地增長(zhǎng)的最主要?jiǎng)恿?。此外?guó)家宏觀政策也是驅(qū)動(dòng)地下空間工程建設(shè)的主要?jiǎng)恿Γ热缧燠?、贛榆地區(qū)綜合管廊建設(shè)。建議以國(guó)家及地區(qū)政策為導(dǎo)向，城市規(guī)劃及城市建設(shè)可以向適宜區(qū)及較適宜區(qū)（西部城鎮(zhèn)）傾斜。

4結(jié)論

1）基于地質(zhì)問(wèn)題防范的負(fù)面清單和平面空間約束的負(fù)面清單兩個(gè)維度構(gòu)建了建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。以連云港市區(qū)為例，地質(zhì)問(wèn)題防范負(fù)面清單細(xì)分為11個(gè)因素，分別為地形坡度、土體腐蝕性、地下水埋深、潛水涌水量、地面沉降速率、崩滑、地面塌陷、抗震設(shè)防烈度、砂土液化等。平面空間約束的負(fù)面清單基于城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)3個(gè)維度進(jìn)行約束分析。

2）地質(zhì)問(wèn)題防范負(fù)面清單評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，建設(shè)用地地質(zhì)環(huán)境適宜區(qū)及較適宜區(qū)分布廣泛，占比84.31%;適宜性一般區(qū)占比12.29%，工程建設(shè)受控于淺埋厚層軟土，工程投資較高;適宜性差區(qū)分布在突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，應(yīng)建立群專結(jié)合監(jiān)測(cè)預(yù)警體系。

3）平面空間約束的負(fù)面清單包括：城鎮(zhèn)建設(shè)用地現(xiàn)狀、永久基本農(nóng)田、水源保護(hù)區(qū)等，這些區(qū)域都是影響或限制工程建設(shè)的，用于進(jìn)行最壞情景分析。目前工程建設(shè)區(qū)主要集中在適宜性一般區(qū)，重點(diǎn)建設(shè)區(qū)域與生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)具有空間一致性，空間沖突較為強(qiáng)烈，建議城市建設(shè)可以向適宜區(qū)及較適宜區(qū)傾斜。