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1、第11章 城镇建设的环境地质问题11.1 城市环境地质学的发展城市环境地质学的发展11.2 城市地质环境与城市地质作用城市地质环境与城市地质作用11.3 城市环境地质学研究的主要内容城市环境地质学研究的主要内容11.4 城市地质环境的研究方法城市地质环境的研究方法11.1 11.1 城市环境地质学的发展城市环境地质学的发展全世界人口在不到100a的时间内增长了3倍，而城市又是人类最集中的生产和生活的聚集区。未来世界都市化已成为主导思潮，半个世纪前全球30%人口居住在城镇，现接近50%，2015 年将达到2/3。中国城镇化水平由改革开放时的17.9%提高到2005年的43.0%,城镇人口由1.7
2、2亿增加到5.62亿。由于中国城市发展面临的规划建设、土地利用、地下水资源、地下空间开发利用等领域都涉及到城市地质工作，中国城市地质工作的前景非常广阔。“城市地质学”这一概念最早是由R.F.Iegget提出的,是一门关于在城市及周边地区或潜在城市化地区的特定空间范围内，综合考虑各种地质要素，研究这些要素为城市发展所提供的资源、施加的约束条件和城市发展对各种地质要素所产生的影响，为城市规划、建设和管理服务的学科。作为促进城市可持续发展的基础性工作，城市地质工作越来越显示出其重要地位。国外城市地质工作进展国外城市地质工作进展国国外外城城市市地地质质工工作作进进展展近年来加拿大、澳大利亚的城市地质工
3、作非常活跃。加拿大开展了首都区的城市地质工作,并逐渐扩大到Vancouver、Calgary、Halifax等市;澳大利亚对悉尼、Darwin、Toowoomba、Cairns等市的地质情况进行了比较系统的调查。发达国家城市地质工作的基础好,城市地质调查和填图任务已基本完成,开始向广度和深度发展。国国外外城城市市地地质质工工作作进进展展“动态化、超前化”是近年来这些国家城市地质工作的特点。例如，建立了城市地质环境监测体系，将能够反映城市地质条件动态变化的指标体系与城市经济、社会等方面的指标结合起来，整体考虑城市发展问题，并使城市地质工作能够快速响应城市发展的需求。一些发达国家开始实施“全面保护
4、城市地质环境、超前服务于城市可持续发展”的工作方针，积极开展城市地质评价和风险管理，从过去的“被动反应”转变为“主动预防”。国国外外城城市市地地质质工工作作进进展展近10年来发达国家的城市地质工作总结如下:系统性强系统性强：城市地质涉及工程地质、环境地质、水文地质等，任何单独的一个方面都难以满足城市规划建设的要求。由于发达国家的城市地质调查等基础性工作扎实，部门之间的协调机制比较顺，近年来面向问题的综合性城市地质工作开展得比较多。针对性强针对性强：与城市规划、土地利用、环境保护、防灾减灾等工作结合比较紧密。国国外外城城市市地地质质工工作作进进展展信息化、标准化程度高信息化、标准化程度高GPS、
5、RS、GIS已经广泛应用于城市地质数据的获取、分析、处理、管理、服务等工作环节，商业化的三维地质建模软件就有20多个；基于长期的工作积累，能够梳理出一套比较详细的工作规范，数据资料的标准化程度高。向纵深发展向纵深发展工作区不局限于单个城市，而是扩大到城市群和潜在的城市化地区；工作内容不再是简单的地质填图，更注重分析评价。国国外外城城市市地地质质工工作作进进展展国内城市地质工作进展国内城市地质工作进展近年来，中国的城市地质环境问题和城市地质调查工作越来越受到重视。从1999年开始，中国地质调查局启动了广州、武汉、成都的城市地球化学填图试点工作。2001年底，中国大城市活断层探测与地震危险性评价项
6、目启动，计划用10年左右的时间，对人口100万以上、存在活断层且地震危险性大的大城市分阶段进行活断层探测,查明活断层的准确空间位置、规模、活动性和地震危险性，并提出针对性的防范对策和工程措施。从20世纪末以来，在中国东部地区主要城市开展了环境地质调查和环境脆弱性评价，编制了城市垃圾填埋场选址适宜性评价图、土地利用评价图、滑坡危险性评价图、地下水脆弱性评价图、城市建设场地评价图等。浙江台州、温州开展了城市水土污染、地质灾害和固体废弃物处置场地调查等环境地质调查工作。南昌完成了土壤环境质量评价图、城市建设用地适宜性评价图、地下水污染现状图的编制，九江完成了城市建设用地适宜性评价图、地下水脆弱性评价
7、图的编制。国国内内城城市市地地质质工工作作进进展展2005年，浙江、江西、海南、云南、四川、黑龙江、甘肃的主要城市环境地质问题调查评价工作启动。目前，全国正在重点查清330个地级以上城市、三大城市群和巨型城市的环境地质问题及其成因，进行社会、经济影响和损失评估，编制环境地质系列图件，建立数据库和评价系统,提出防治对策和建议。2006年3月，河南省安阳市的城市规划区活断层探测项目完成，并在安阳500 kV变电站工程选址中得到初步运用。国国内内城城市市地地质质工工作作进进展展中国城市圈地质调查工作也已经起步。2005年1月，武汉城市圈(含8个市,面积约61347 km2)的地质环境评价项目启动，最
8、终将提出与武汉城市圈发展和建设有关的地质资源的优化配置与合理利用、地质灾害防治、地质环境保护等方面的对策和建议。国国内内城城市市地地质质工工作作进进展展空间信息技术已成为城市地质工作的主流技术空间信息技术已成为城市地质工作的主流技术2004年以来，国土资源部相继与上海、北京、杭州、南京、天津、广州6个城市的市政府签署了关于合作开展城市地质调查项目的协议书，目标是全面调查各市的城市地质情况，建立城市地质数据库和城市信息管理、服务系统，为城市规划、建设和管理提供基础资料，为企事业单位和社会公众提供城市地质信息服务。2005年，广东省顺德市建立了城市地质勘查信息系统，该系统由数据编辑、工程勘查成果管
9、理、查询统计、数据维护、系统管理维护5个子系统组成。2005年8月，北京大学地质信息系统实验室完成了辽宁省鞍山市地质灾害评价与预警系统的开发，利用GIS对该市的泥石流、岩溶塌陷灾害进行了评价与预警。2005年12月,天津经济技术开发区西区综合地质评价系统通过验收。国国内内城城市市地地质质工工作作进进展展中国城市地质工作发生了如下一些变化中国城市地质工作发生了如下一些变化:从过去的“资源型”(找矿、找水)转变到“资源-环境并重型”，城市地质灾害防治、城市地质环境调查等工作取得了很大成绩从过去的“调查型”转变到“调查-评价并重型”，城市地质条件评价工作逐渐兴起。从过去的“手工化”转变到“信息化”，
10、RS、GIS等在城市地质工作中逐渐普及，提高了城市地质工作的效率。国国内内城城市市地地质质工工作作进进展展2008年，城市地质工作向山地、矿业、黄土区等年，城市地质工作向山地、矿业、黄土区等地区城市拓展地区城市拓展六个城市（北京、天津、上海、南京、杭州、广州）的试点工作，初步建立的城市地质调查的技术规范和技术方法体系，为我国其他地区开展城市地质工作起到示范、指导作用。但是，我国地域辽阔，地形地貌复杂，城市地质背景多样，诸如矿山城市、山地城市、海岛城市、河湖岗地城市、黄土厚覆盖城市等目前的试点没有涵盖，缺乏相应的工作方法和技术要求，需要进一步扩大示范。国国内内城城市市地地质质工工作作进进展展20
11、08年，我国的城市地质调查工作将重点对城市地质调查过程、方法、技术、内容、综合研究、综合评价、数据集成与管理、成果的应用和社会化等方面进行全面的总结，为后续开展城市地质调查提供借鉴。选择矿山城市、山地城市、海岛城市、湖泊丘陵城市、黄土厚覆盖城市等不同类型扩大试点，以便更加全面地总结不同类型区城市地质调查的方法技术体系和完善技术要求。国国内内城城市市地地质质工工作作进进展展由于中国城市发展面临的规划建设、土地利用、地下水资源、地下空间开发利用等领域都涉及到城市地质工作，中国城市地质工作的前景非常广阔。中国的城市地质学研究取得了许多成绩，但仍然面临一些问题。例如，研究内容不够深入，研究方法比较落后
12、，专业人才培养滞后等。国国内内城城市市地地质质工工作作进进展展存在的问题与前景存在的问题与前景 随着世界人口的增加，城市的规模和数量在急剧增加，也即出现了城市化的趋势。城市已成为人类活动对地壳表层施以强烈影响的地区。城市化趋向有以下特点：高层建筑增多；地下工程数量、规模和深度增加、增大；城市功能走向多元化，集居住、工业、农业于一体，要求更合理的城市规划和土地利用；中心城市与卫星城相结合。11.2 城市地质环境与城市地质作用城市地质作用科特洛夫研究了国内外几十个城市地区以后，总结出六大类城市地质作用；由城市热力场变化引起的地热地质作用；由地下水圈变化引起的水成地质作用，由静力负载引起的重力地质作
13、用；由动力负载引起的岩石动力地质作用，由开采矿产和地下建筑引起的地质作用；人为的岩石成因作用。他认为，城市地质作用受区城地质环境、气候分带条件和人类对环境的作用因素所制约。它们的关系可概括为图111。11.3 城市环境地质学研究的主要内容城市环境地质学研究的主要内容 城市地质研究涉及两大方面的问题，一是城市选址、规划布局和建筑所诅到的工程地质环境问题；二是城市初步建成后及发展过程中因地质环境反作用出现的一些问题，它们又可分成以下几方面。(1)区域地壳稳定性评价区域地壳稳定性评价 它是城市区域工程地质环境质量的主要问题。它涉及活动断裂、的地裂缝、火山活动及其它不良地质作用的强度等主要因紊。目前，
14、的区域地壳稳定性评价体系和一整套实践经验。(2)地形地貌条件地形地貌条件 主要是微地貌、岩土体结构及其物理力学性质 城城市市环环境境地地质质研研究究主主要要内内容容(3 3)水水文文地地质质条条件件(4)地质构造地质构造(5)岩土体工程地质特征岩土体工程地质特征(6)地质灾害地质灾害 自然灾害包括地震、火山、滑坡、海啸、泥石流等。人为工程经济活动诱发的地质灾害有地面沉降、海水入浸、地面塌陷、滑坡、垃圾流(废物流)等。城市地质调查不仅要对城市地区的自然地质作用进行评价面且要求预测城市地区在人为活动影响下可能产生的新的地质作用的趋势和强度。城城市市环环境境地地质质研研究究主主要要内内容容(7)地质
15、资源地质资源(8)地下空间开发利用地下空间开发利用(9)城市垃圾等废弃物城市垃圾等废弃物城市生活垃圾和工业废物对城市构成了直接或潜在的危害。这种危害可分为：即地表污染、地下岩土体中渗流运移污染和酿成泥石流(垃圾流)等灾害。城城市市环环境境地地质质研研究究主主要要内内容容(10)城市地区人为物理化学场城市地区人为物理化学场 在城市地区，各种人类工程经济活动将导致自然物理场的变化，它涉及重力场、热力场、水动力场、地球化学场、地电场、辐射场、声场、地磁场和地震效应场等多方面。这些场的变化将影响到大气圈、生物圈、水圈、地壳表层岩土体状态，也会影响改变某些地质现象，改变和转化城市的自然工程地质环境质量、
16、容量和生态乎衡条件，甚至于人类和动物的行为与健康。城市地区人口密集、经济工程活动规模大、强度高，热力场的改变形成“热岛效应”。目前，上海市区比朗区的温度高34。高温时，对居民健康、情绪好多方面会产生不利影响。“热岛效应”会导致“灾岛效应”个城市的魅力不仅在于工业、农业和文化设施的繁荣，生态环境的均衡协调将是更为重要的。城城市市环环境境地地质质研研究究主主要要内内容容11.4 城市地质环境的研究方法一一)不同城市环境的研究不同城市环境的研究不同地质环境、不同发展历史的城市，其不同地质环境、不同发展历史的城市，其相关的工程地质问题也是各异的相关的工程地质问题也是各异的 二)城市地质研究的成图比例尺
17、 由于地质环境研究程度和城市建设的要求各不相同，各国城市地质调查所用的比例尺也不尽一致，如原苏联城市总体规划利用1：1万一1：2.5万，详细规划用1：5000一1：10000.三)城市地质图特点城市地质图是城市地质内容的具体体现，是以有形图件，采用各类线条、符号、颜色、数码等形式表达出来的地质文件。它的最主要特点应包括以下几点:(1)城市地质图服务对象的特点:首先应直接服务于城市总体规划，为政府进行城市建设决策；其次，为城市建设工程设计和施工服务；再次，为城市防灾和环境保护服务。（2)城市地质图内容的特点:充分反映出城市地区(含辐射区)自然地质环境基本特征(如地层岩性、地质构造、基岩埋深或出露
18、状况、第四纪松散沉积物特征及分布、河流及其他地表水体分布状况、新构造活动特点等)重点反映对城市建设和发展起制约作用的地质要素(如地下水资源储备和分布状况、百米以上岩土埋藏类型及分布特征、矿产种类及埋藏状况、灾害性地质因素滑坡、泥石流、活断层等)（2)城市地质图内容的特点:对城市建设和发展具有重要影响的人类工程经济作用(如城市水源地分布、矿产开采工程作用、地下水和地热资源开发工程效应、城市废物堆放、水土污染及填挖作用等)城市土地资源开发利用现状的空间分布特征(功能用地平面配置、土地利用深度展示)未来城市建设和发展中面临的潜在地质灾害种类和强度预测(如地震作用、地面沉降、海水入侵与海平面上升作用、
19、断层与地裂缝活动、岩溶塌陷、滑坡、泥石流、采矿塌陷等)城市地质环境质量评估城市土地资源功能潜力(或称潜能)评估对城市建设和发展的地质对策与建议。（2)城市地质图内容的特点:(3)城市地质图是城市地质系统多个层面的空间系统其一，平面上中心区与辐射区的整体性；其二，垂向上的层次性：一般城市地质着眼于表层地质条件，实际上对大城市都存在着表层、中浅层和深层空间三个层带的可利用性。四）城市地质图的种类四）城市地质图的种类(1)按服务对象分类按服务对象分类:基本上可分为专业性地质图类、非专业性简明地专业性地质图类、非专业性简明地质图类和概念性管理型地质图类。质图类和概念性管理型地质图类。专业性地质图类:为
20、满足多功能目的用图,地质资料全面、系统、深入、严格地遵从地质专业图件编制技术要求所编制的城市地质图件,它属认识性基础性地质图,面向所有部门,但使用对象主要是专业地质人员。非专业性简明地质图类:以满足非地质专业的城市建设规划、工程设计、施工工程师对地质的需求为目的的分析评价性图件,在内容上以反映与规划、设计、施工直接相关的地质资料,对非直接相关的地质专业技术性较强的概念性资料进行必要的简化,文字表述也应尽量做到地质术语与工程术语融合、易懂、易用。决策、管理型地质图类:该类图也可称城市地质管理图,主要服务对象为政府决策者和管理部门用图。其内容应具有强烈的综合性,涵盖地质规划和工程多重要素,且应突出
21、规划和工程设计的指标和意图。(2)按服务功能分类按服务功能分类:这是一类根据需求差别提出来的分类,其中包括:地质行业专业性地质图。地质行业专业性地质图。完全按地质科学定义、理论、方法和相应规范编制的图件,为从事地质专业研究和工程技术部门所使用的地质图类。本身又可依地学学科体系进一步划分出不同类图件,如:基岩地质图、第四纪地质图、地貌图、水文地质图、工程地质图、灾害地质图等等。规划与建设工程地质图。规划与建设工程地质图。专门服务于城市规划和各类工程建设的地质图类，充分反映城市规划和建设工程意图,以满足城市规划与建设对地质的需求为最高限度填绘出包容有客观和主观分析评价的相关的地质内容，建立起地质与
22、建设规划、工程设计、施工之间的系统关系。如：城市规划地质图、城市土地利用规划图、城市地下空间开发利用地质图、城市地下管网系统地质图、城市水源地配置工程地质图、城市环境地质与规划地质图等。政府决策和管理性地质图。政府决策和管理性地质图。面向政府和职能管理部门,提供用于土地资源、水资源、矿产资源、环境潜力评估、合理开发利用、资源与环境保护及防灾对策等多方面决策目标和建立多功能城市系统起控制作用的地质内容的图件。如:城市土地使用现状与合理利用图、城市水资源开发现状与储备图、城市地质环境容量图、城市建设规划地学建议图等。(3)按图件精度按图件精度(比例尺比例尺)分类分类:可划分为大、中、小比例尺三种，
23、分别称为城市地质详图、城市地质城市地质详图、城市地质图、城市地质略图。图、城市地质略图。其精度选择主要根据目的要求、工作阶段和用途以及制图范围等确定，一般从小到大相应采用1:25000 1:5 0000、1:5000 1:10000、1:1000 1:2 000。如:城市区域地质图、城市总体规划地质图和城市环境地质图类比例尺一般采用1:25000 1:50000；适用于城市工程地质图、城市水文地质图及城市详细规划等类用图比例尺采用1:5000 1:10000 为宜；适用于工程设计和施工阶段用图以比例尺1:1000 1:2000 为宜。城市地质图等级与编制程式系统图由基础地质图类-评价地质图类-决策建议图类的程序进行