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城市地质为何备受青睐?

自然资源部接连发文、各省市已投入上亿元

发布时间:2018年10月24日
来源:自然资源之声公众号(2018-10-23) 作者:林小明

地质工作是城市规划、建设、运营和管理的重要基础性工作。国家高度重视,明确要求将城市地质工作作为战略任务来抓。本文对比了国内外城市地质工作的现状,分析了国内对于城市地质的研究进展及态势,指出了我国城市地质工作存在的主要问题。

 

城市地质工作简介

 

1、国外城市地质工作现状

 

为解决和减少城市地区出现的地质问题或灾害,世界各地积极开展城市及周边地区的地质工作,解决对城市人口和财产造成的物理和财政损害

 

1862年,城市地质学的鼻祖——奥地利著名的地质学家埃德沃德·休斯(Eduard Suess)研究了维也纳市的地质条件对居民生活的影响,撰写了专著《维也纳地质》

 

最早的城市地质工作可以追溯到二十世纪20年代末期,以德国出版的特殊土壤图用于城市规划为代表。

 

但现代意义上的城市地质工作主要是在二战以后发展起来的,以德国为代表的东欧国家实施了系统的城市地质填图计划 。编制了城市1:1万和1:5千的地质图、地基图和土地类型图,反映土壤和岩石的自然属性,图面内容以定性描述为主。

 

6070年代,欧洲各国,开展了针对如何使用最适当的方法在图上展现城市地区地质数据的研究,并随着水文地质和岩土模型的应用增加,进行了城市地质信息的定量描述和预测人类活动对城市发展的影响。这一时期的代表性成果:

 

①美国的“加利福尼亚城市地质总体规划”、“旧金山湾地区定量土地潜力分析”

 

②德国的“下萨克森州和不莱梅市自然环境潜力地质科学图系(1:20万)”

 

2、国外城市地质发展历史与研究现状

 

7080年代,欧洲各国及部分发展中国家相继开展了全新的主题城市填图工作,开展城市地区地质数据的专门研究,对地质数据进行多学科综合和理解,并进行定量描述和预测人类活动对地球圈层的影响,采用GIS信息技术与模型技术,用于解决城市地质环境问题及土地利用规划、土木工程建设等相关问题,为城市规划、政府决策提供比过去更通俗的城市地质主题图。

 

90年代以来,是国际城市地质工作目标进一步明确,工作思路和工作方法也有所创新。以保障人类生命财产安全、促进城市社会、经济、环境可持续发展为城市地质工作目标。

 

特点:注重以整体观点研究城市地质问题,保护城市地质环境、超前服务于城市可持续发展的战略

 

技术方法:多学科、多目标、多种技术方法的交叉配合 GISRSGPS技术 广泛应用。

 

3、世界城市地质工作的发展趋势

 

工作内容从早期的工程地质为主,向多内容的综合性研究发展,促进地学信息为城市规划和管理服务。

 

工作范围突破了单一城市的局限,扩展到更大的地域,出现了与国土区域规划接轨的趋势;

 

城市综合地学主题填图工作发展迅速,如荷兰、印度尼西亚、马来西亚和泰国等国的城市综合地学主题填图工作。

 

采集多学科地学信息,从区域填图、评价到局部监测,形成决策支持系统。如加拿大的“城市地质计划”,洛杉矶、东京、伦敦和莫斯科等城市的“地下深部调查和填图项目”等。 

 

利用现代信息技术和手段、以GIS为平台的数字化空间数据库和计算机成图,已成为现代城市地质工作新的主流工作模式。  

 

4、国内城市地质研究现状 

 

与国外相比,中国的城市地质工作起步较晚,80年代以来,中国城市地质工作发展迅速,成效显著。在地面沉降、海水入侵和岩溶塌陷等问题的研究已进入国际先进水平。

 

19841985年全国30多个中心城市开展了15万区域地质调查工作。

 

80年代后期,在100余座城市中开展了城市规划、建设和管理服务的综合勘查、地质论证、供水勘查、工程地质及环境地质勘查等的工作;北海、三亚、石家庄等38个城市开展了为城市规划决策服务的综合评价工作。

 

90年代以来,城市地质工作越来越多地考虑社会、经济、环境等因素,围绕着城市地下水资源的可持续利用、地面沉降、垃圾处置等为主题城市地质工作在中国东部地区有了较快的发展;上海、天津、苏锡常、杭嘉湖等地区和城市的地面沉降研究取得了重要进展 。

 

5、研究进展及态势

 

2001年,南京成立了城市环境研究中心,主要开展重要城市和经济发达区环境地质调查及评价,建立以数字空间数据库、计算机成图和GIS等现代技术为依托的为城市规划、建设、管理服务的决策支持系统等。

 

2003年,中国地质调查局启动了北京、上海、杭州,2005年又启动了天津、广州、南京共六个城市的多参数三维城市地质调查试点工作(城市地质调查1.0版)

 

这一轮城市地质调查在工作内容、方法技术上与以往的城市地质有很大差别,信息技术、深部探测技术、多参数、三维地质结构等理念的引入,标志着我国城市地质工作进入了一个新的历史时期。

 

当前,成都、武汉、上海等城市开启了多要素城市地质调查和地下空间探测与安全利用项目立项工作,进入了城市地质调查2.0版。

 

第一轮六个试点城市示意图


我国典型城市地质工作一览表

广东省典型城市地质工作一览表

 

城市地质试点项目组编制了中国城市地质调查技术指南

城市地质调查试点项目编制了中国城市地质调查系列丛书

 

6、我国城市地质工作存在的主要问题

 

整体而言,中国的城市地质工作水平仍落后于发达国家。主要表现在:

 

城市地质调查研究工作与城市规划结合不甚紧密,调查评价体系恪守固定模式,实用性较差,成果多被束之高阁。

 

缺乏超前服务意识,城市地质工作未主动地延伸到相关方面,成果不能及时转变为重大决策和规划服务的有效信息。

 

城市水文地质、工程地质、环境地质单一领域的研究成果多,综合性研究少、成果集成研究更少,对城市复杂的地质条件缺乏整体的研究和了解,成果信息不易转化

 

调查成果如大多数城市地质图(图系)主要表现纯地质内容,图面复杂,专业性强,城市规划和管理者难以应用。

 

城市地质工作的方法手段相对落后,建立城市地质空间数据库和信息系统的工作刚刚起步,地质资料标准化程度亟待提高。

 

勘查深度受限,不能满足城市规划、建设、管理的需求


城市地下空间调查和利用深度大都以50米以浅为主。勘查以工程地质钻为主,以钻孔为主,没能够很好地解决不确定性和抗干扰性的问题,深度和精度都有很大的局限性;

 

在地下空间安全利用的规划、法规、管理、技术等方面都还处在起步阶段,解决地下空间的安全利用问题也已迫在眉睫。


城市地质工作机制体制尚未建立,城市地质调查工作呈现碎片化发展

 

城市地质工作长期以来没有建立完善的工作机制,各省市未能实现系统部署和统一管理。出现项目承担单位技术水平良莠不齐,技术标准未能统一,城市地质工作市场较为紊乱,难以保证项目工作质量,难以避免地质单位内部的恶性竞争。

 

由于未形成政府部门、技术支撑单位、服务对象之间良性循环互动机制,由地质勘查单位实施完成的城市地质项目,缺乏相应的成果推广平台和联系渠道,成果难以广泛应用于城市规划、建设、管理、运行和防灾减灾工作当中。

 

地质工作转型升级的“阵痛期”未能提前谋划和合理处置

 

当前,地质工作从侧重以地质找矿为主服务于国土资源中心工作向以人为本服务于经济社会发展全局转变。服务于城市生态文明建设和保障城市安全的城市地质工作是地质工作重要的服务方向之一。但快速转型势必出现一系列的问题和“阵痛”。

 

大量的地勘单位在转型过程中需要重新定位,明确工作方向。不能形成“一窝蜂”“抢食”的局面,重大地质问题的解决需要部的技术指导,但地方地勘单位的转型发展也同样需要政府的政策支持、合理引导和项目支撑。

 

开展全面调查,需要稳定持续的经费支持

 

一直以来,一方面公益性、基础性、先导性地质工作经费以中央财政为主,地方财政对公益性地质工作经费投入严重不足,历史欠账多,加之城市地质需要调查的内容广,解决的问题多,资料更新速度快,这就要求城市地质工作需要大量、稳定持续的经费支持,而当前的经费投入和保障机制远不能满足经济社会发展对城市地质调查的要求。

 

7、城市地质工作的重要意义及下一步城市地质工作展望

 

城市地质调查是一项为城市规划、城市建设和管理提供科学依据的基础性工作,对高起点、高标准推进城市建设具非常重要的意义。

 

目前开展的多参数三维城市地质调查不仅是一项查清城市资源与环境家底的重要工作,而且可以通过对地质调查数据进行多学科的综合与理解,从根本上协调和缓解城市经济开发、空间开发与地质环境载体之间的矛盾,使之向良性方向发展

 

国家对城市地质工作提出了新要求,各级政府高度重视城市地质工作

 

国务院政府工作报告在2017年重点工作中提出了“统筹地上地下建设,加强城市地质调查”,“建立资源环境监测预警机制”;

国土规划纲要第六章:综合整治中明确提出“加强地质灾害综合防治,以长江三角洲、华北平原、松嫩平原、汾渭盆地等地区为重点,实施城市地质安全防治工程,开展地面沉降、地面塌陷和地裂缝治理,修复城市地质环境,保障人民群众生命财产安全。”

 

国土资源部制定了《关于加快推进城市地质工作服务引领新型城镇化发展的指导意见》,进一步加强了城市地质工作。

 

中国地质调查局对十三五期间城市地质工作也进行了具体部署

 

①中国地质调查局2017年六项重点任务

 

城镇规划建设区基础性综合地质调查、多要素城市地质调查示范、全面推进多要素城市地质调查、支撑服务地下空间规划利用编图示范、地下空间探测与安全利用科技项目申报、城市地质信息发布和应用宣传

 

关于城市地下空间开发,国土资源部实施了“三深一土”科技发展战略,申报科技部深地探测重大科技专项,要求上海率先开展相关工作,为全国做出示范。

 

紧紧围绕生态文明建设和新型城镇化目标任务,全面落实节约资源和保护环境的基本国策,坚持尊重自然、顺应自然、保护自然,拓展地质工作领域,创新技术、产品和服务,补齐城市规划、建设与管理的地质工作短板;

 

构建城市资源环境安全新体系,推动新型城镇化绿色、低碳、循环、安全、集约、智慧发展。到2020年,完成城市地质调查示范,基本形成与新型城镇化发展相适应的现代地质工作体系,基本建立城市地质资源环境规划、管理、保护与合理利用的制度体系,探索形成城市地下空间资源系统化、产业化、绿色化开发利用模式;

 

2025年,实现地级以上城市地质工作全覆盖,建立系统完备的地下空间资源开发利用管理制度,基本构建地质工作与新型城镇化发展深度融合的体制机制,地质工作服务保障更加有力,创新引领作用更加凸显。

 

③党的十九大

 

要求加快生态文明体制改革,建设美丽中国,加大生态系统保护力度,加强地质灾害防治。

 

8.下一步城市地质工作思考

 

进一步确立城市地质工作的地位和作用

 

城市地质工作是推进生态文明建设和新型城镇化的重要抓手,对于补齐城市规划、建设与管理的地质工作短板,拓展城镇化发展新空间,开辟城镇化建设新资源,构建城市资源环境安全新体系等方面工作具有重大意义。

 

出台城市地质工作的规范性文件

 

明确地质工作服务城市规划、土地管理方面的内容、程序和要求。纳入国土资源管理主流程,与国土规划、土地利用总体规划、土地出让、监测监督、执法监察等管理环节有机衔接,推动形成数据驱动型地下空间资源管理机制。将城市地质工作纳入国土资源规划、建设、运行、管理和防灾减灾主流程,为城市地表和地下一体化管理提供日常性服务

 

构建城市地质共享机制和持续更新机制

 

加快建立城市地质和地下空间资源开发利用相关资料信息汇交共享机制和地下空间基础信息平台,并创新城市地质信息资料汇交共享和动态更新机制,建立健全规章制度,实现成果共享,充分调动各方积极性,开展地质资料专题服务和定制服务,推进地质调查、工程勘察、地质环境监测、重大工程运营监测等地质资料的统一汇交管理

 

分类分步推进城市地质工作

 

依据工作基础,以问题和需求为导向,各省选择35个市进行试点,采取国家、省、地市合作的形式,共同推进,积累创新城市地质工作政策成果和技术方法。

 

20182020年,推动开展以空间、资源、环境、灾害为调查目标的多要素城市地质示范调查工作。并进一步开展城市群基础性综合地质填图示范,构建城市群三维地质结构模型,搭建各省城市地质工作统一大数据平台。形成由单一城市向城市群并向全省辐射的城市地质示范引领效应。

 

20202025年,在各省地级及以上城市全面推广城市地质调查工作,摸清主要城市资源环境和灾害等重大问题,最终构建各省资源环境监测预警网络。

 

加大资金保障的力度

 

在示范阶段应以省财政为主,考虑到各省地质情况差别、地级及以上城市多少,专业技术单位实力强等实际情况,市财政配套,积极争取中央财政支持,鼓励社会资本投入的原则,保证示范项目迅速开展。

 

在全面推广阶段建议以市(区)财政为主,省财政配套,积极吸纳社会资本加入的原则。按照“谁投资、谁受益”的原则,鼓励社会资本投资地下空间资源的探测与开发利用。在有条件的城市新区,重大工程场址,充分发挥财政资金的引导带动作用,健全政府和社会资本合作(PPP)模式,积极引导社会资本投入,探索构建“政府引导、政策扶持、社会参与、市场运作”的城市地质和地下空间资源开发利用新机制

 

加强城市地质工作队伍建设

 

发挥公益性、基础性地质专业队伍的优势,协助城市地质相关职能部门承担全省城市地质相关技术管理工作。包括城市地质调查与地下空间资源探测项目的日常管理、方法技术研究、技术指导,地质资料汇交管理、整理利用以及城市地质大数据平台日常维护与地质信息的实时更新。鼓励地勘单位充分发挥技术优势,按照市场规则,积极参与城市地质工作。

 

目标任务

 

1、当前城市建设亟待解决城市地质相关问题

 

区域稳定性及城市建设(地下空间利用和地面建设)的工程地质问题(如软土基)

 

地表水与地下水污染、城市固体废弃物的地质处置与重污染型旧厂址的污染危害性问题

 

岩溶塌陷、滑坡等地质灾害调查,城市周边矿产资源规划、利用及矿山环境治理

 

都市农业规划、布局选址及河湖淤积物的可利用性评价问题

 

海平面升降对未来城市发展的影响问题(河流变迁、海水入侵,咸潮频繁)

 

人与生态环境和谐问题

 

2、城市地质工作的特点

 

城市地质涉及社会、经济、地质、地理、环境、生态、信息等诸多领域,需要多学科联合,具有学科的综合性和方法的多样性;

 

受城市规模、类型、发展阶段等社会特征和地质环境特征的双重因素影响,不同城市地质调查评价的对象、内容、工作方法也有所不同,具有地域的独特性;

 

城市地质工作具有持久性;随着城市人口、资源、工程活动强度的改变,地质环境呈动态变化,需要投入的地质工作是不间断的,工作内容也是变化的

 

面对不同的服务对象,需要了解对方需求,获得对方支持,提供针对性、实用性强的成果,因此城市地质又具有开放性。

 

3、城市地质工作的目标任务

 

围绕制约城市可持续发展的地质资源、地质环境等综合因素,在城市行政区范围内,以先进地学理论为指导,在充分利用、整合已有地质资料和成果的基础上,综合运用地质、测绘、遥感、物探、化探、钻探、监测、测试和计算机等现代综合方法、手段,以已有地质资料为基础,开展多学科、多目标、多用途的综合城市三维地质调查。

 

全面调查城市地表与地下地质结构、地质资源、地质环境和地质灾害;

 

建立城市地质信息数据库与三维可视化数据管理服务系统,综合评价城市发展的资源保障与环境承载能力。为城市规划、建设、管理、防灾减灾、环境治理,为公众对地学知识需求、地学研究等提供基础资料和研究成果。

 

①任务分解

 

以科学发展观为指导,以服务于城市社会与经济可持续发展为宗旨;围绕城市发展战略和目前面临的紧迫地质问题,开展城市自然及空间资源、空间安全、环境质量及承载力的调查与评价

 

建立城市三维地质结构模型,评价与城市发展有关的国土资源潜力和地质环境容量与质量,建立开放、动态、综合的地学数据库和三维可视化的信息管理服务系统 

 

为城市规划、建设与管理提供基础数据和科学的决策平台

 

采用区域地质、水文地质与工程地质、环境地质、地球物理、地球化学和钻探等方法,查明区域基础地质特征、地质构造与区域稳定性状况、工程地质结构与参数、水文地质结构与地下水赋存状态、城市地质环境与地质灾害现状


查明城市地质结构特征,建立三维地质结构模型、工程地质结构模型、地下水结构模型,为城市地下空间资源的合理开发利用提供基础资料

 

建立三维可视化的城市地质信息管理系统,为城市规划、建设、管理提供决策平台

 

数字化:建立包含空间数据、拓扑关系及属性数据库在内的城市地质图、文数据库

 

立体化:在二维或三维空间内将不同的地质地理对象相互之间进行拓扑连接, 建立立体化的地质模型

 

可视化:在三维空间内展示地质体横纵向的变化

 

智能化:利用地理信息系统(GIS)的数据库和空间分析功能,针对城市建设对地质环境的要求, 建立评价的目标与指标体系,进行智能化评价 。 

 

②工作思路

 

以问题和需求为导向,以服务国民经济社会发展为目标、针对目标、揭示规律、支撑城市管理

 

项目工作重要过程

 

需求调研(广泛地了解城市规划、建设及管理部门对城市地质工作的需求情况,准确地定位城市地质调查工作的服务对象及现阶段的工作目标,广泛征询了建设、交通、规划、农林等有关部门的意见)

 

专题设置(通过需求调研,紧密结合问题与需求开展专题设置)

 

成果示范应用(重点结合新区规划、重点工程建设契机及时推广应用城市地质调查成果)

 

基础数据采集(收集各类钻孔资料,地质环境监测数据,地质图数据等等已有资料,补充钻探、采样和监测

 

主要工作内容

 

1.归纳起来,城市地质工作主要研究四个方面的问题:

 

一是城市的基础地质条件(资源开发利用条件)

 

二是城市选址、规划布局和建设过程中所遇到的工程地质问题(城市安全性)

 

三是城市发展过程中出现的城市环境地质问题(灾害与人居环境)

 

四是城市地质信息的服务与管理(信息集成)

 

2.城市基础地质调查

3.城市自然资源调查与评价 


4.城市地质环境调查与评价 

 

5.城市地质信息管理与服务系统

 

 

目标是建立三维立体地质平台,实现动态、定量、高精度地管理城市地质信息,及时、直观地为城市规划、建设和经济社会发展提供科学依据:

 

空间数据库建设,实现多元地学信息的一体化管理

 

建立三维可视化地质结构模型,实现地质过程的三维模拟和空间分析

 

开发综合分析、评价和决策系统,实现地质数据分析应用和动态交换

 

建立城市地质信息发布系统,实现城市地质信息的社会化服务和共享

 

工作部署与精度要求

 

1.工作部署

 

①空间上分层次部署

 

平面分区-重点调查区和一般调查区,并可以根据城市建设急需确定高精度的重点建设调查区

 

垂向分层-垂向上一般分为表层、工程建设层、松散沉积层和基岩地质层,并分别建立不同层、不同精度的三维地质结构、工程地质结构和水文地质结构

 

②内容上按专业部署

 

基础调查、

 

专业调查、

 

专题评价、

 

数据库与信息系统建设

 

③方法上统一协调部署

 

充分体现一法多用、一孔多用、一样多用的原则。

 

2.城市地质调查工作部署的基本原则

 

调查工作范围原则上与城市的行政区划一致,根据城市功能分区,重点开展城市建成区、新城规划区、经济开发区、重大工程建设区、环境保护区的调查评价工作;

 

依据城市不同功能区的地质特征、现有资料基础和不同调查深度,确定相应的调查比例尺和调查范围。一般按“平面分区、垂向分层”开展调查工作;一般情况下以15万作为基本比例尺;

 

在充分利用现有资料基础上进行工作部署,城市地区大多均进行过程度不同的区域地质、水文地质、工程地质、环境地质调查和大量的勘查工作,应充分利用已有地质和工程调查、勘查成果资料,在基本掌握已有资料的基础上,进行工作部署,避免重复;

 

应根据城市特点、需求和制约城市可持续发展的主要地质、资源与环境问题确定重点调查内容。

 

(一)工作精度(平面分区的工作精度)

 

基础地质调查:分为基岩出露区、松散沉积物覆盖区,三维地质调查原则上只针对松散沉积物层,基本比例尺为15万;

 

工程地质调查:一般在平面上划分为解剖区(重点建设区)、重点调查区(中心区或建成区、卫星城区、规划区)和一般调查区(上述两者之外的地区),原则上只调查松散沉积物层和较厚的基岩风化层。分别采取11万~12.5万、12.5万~15万、15万~110万等不同比例尺;

 

水文地质调查:可按水文地质单元分区或对地下水的不同需求区进行分区,采用1:5万~1:10万比例尺;

 

地质环境与地质灾害调查:应视不同的环境与灾害问题所涉及范围分别确定调查区域和调查比例尺。 

 

(二)垂向深度分层的工作精度

 

垂向可分为表层、工程建设层、松散沉积物层、基岩地质层四个层次:

 

表层:地表基础地质与环境地质调查,重点对土壤重金属污染、地表水污染、土地资源的综合利用及地质灾害进行调查与评价。 

 

工程建设层:重点调查0~-120米(其中以0-30米范围内与城市建设关系密切为主)岩土结构、性质,具体调查深度视调查城市工程建设需求而定

 

松散沉积层(与工程建设层可部分或全部重合):以调查第四纪地层结构与水文地质结构为主

 

基岩面地质层:调查断裂构造及新构造的活动、基岩起伏变化对第四纪沉积物、地下水的控制性、评价基底稳定性 

 

垂向上不同深度层的调查精度应与平面分区比例尺相协调。在松散沉积层厚度大的地区,100米深以下的部分,可适当降低调查的精度。

 

3.城市地质调查的资料收集与利用

 

资料收集与利用是城市地质调查中的重要内容,贯穿于立项、设计和实施的各个阶段,全面收集以往不同时期、不同单位形成的区域地质、矿产地质、水工环、物化探、遥感等各类地质资料,特别是各类钻孔和物探资料

 

收集、利用的资料种类主要包括:

 

原始资料:各类地质工作的实际材料图、采样位置图、实测剖面、各类测试资料、物性采样点位及物化探成图数据、矿点检查、异常查证、普查勘探原始资料等。

 

钻孔资料:应涵盖各类地质工作的钻孔资料,内容包括原始钻孔编录、孔位(含高程)、孔深、测井、原位测试、样品试验测试资料。

 

成果报告及附图:包括各种目的开展的专业勘查和研究成果报告及附图。

 

其它有关资料:城市规划、相关用户需求、城市历史沿革、气象、地震等资料。

 

设计编制阶段要分析和评估以往地质资料的可利用程度,为拟定待解决的主要地质问题、工作目标、主要工作内容和工作部署方案,初步确定主要工作量,经费框算等提供依据。

 

收集来的各类资料要进行标准化整理工作

 

资料来源不同工作单位,工作目的或工作时间不同,执行的规范也不同,必须进行系统整理

 

整理包括:名词、术语、符号、图示和坐标系统等的标准化;数据项的统一;填图单元、地质观点、认识、结论的梳理与统一。

 

区分可利用资料及资料可利用程度

 

资料是否能被利用,需要甄别。能利用的资料,也需分析以往资料中存在的问题和能被利用的程度。

 

可用资料重新建档

 

建立重要资料的电子档案,电子档案中除标明资料类型、名称、年代、施工单位、工作范围等内容外,要对资料的可利用程度和内容加以标注。

[责任编辑:dc]

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