城市地质调查是优化城市空间布局、拓展城市发展空间、推进绿色低碳城市建设的重要支撑^{[1, 2, 3]}。近年自然资源部发布的《关于加强城市地质调查工作的指导意见》指出, 要以城市地质调查成果为基础, 开展以地质资源、环境、生态、安全及土地利用等为主要内容的国土空间开发适宜性评价, 促进城市的开发建设与国土空间开发适宜性相协调。因此, 以城市地质调查成果为主要支撑的国土开发适宜性评价是当前城市地质调查的重点工作内容。

目前, 很多学者关注小尺度的国土空间开发适宜性, 并开展了相关工作, 如川江经济带^[4]、长江流域^[5]和四川省^[6], 也有学者对地级市的国土空间开发适宜性进行过评价^{[7, 8, 9]}。但是, 不同尺度、不同城市的适宜性评价中的评估框架、指标体系与判别标准尚无明确的结论^[10]。“ 泰州城市地质调查” 为江苏省自然资源厅和泰州市人民政府合作开展的城市地质调查项目^[11], 项目紧密围绕泰州城市建设和发展规划, 在深部地质结构探测、地质资源战略保障、地质环境安全防护等方面取得了系列成果^{[11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]}。在此, 笔者以该项目成果为主要支撑, 对泰州开展国土空间开发适宜性评价, 以提升地质工作主动服务社会经济发展的能力和水平。

研究区为泰州城市规划区, 位于江苏省中部, 是沿海与长江“ T” 型产业带的结合部, 面积1 568 km²。泰州建市近20 a来, 城市规模不断扩大, 城市面貌日新月异, 分别隶属于江苏省重点发展区带中的长江经济带和淮河生态经济带, 2018年获批第三批新型城镇化标准化试点城市, 是全国地级市中唯一一个国家新型城镇化标准化试点城市, 这为泰州新一轮发展提供了难得机遇, 同时也对城市定位提出了更高的要求。

研究区地表被新近纪以来的巨厚松散层覆盖, 地层区划属扬子地层区下扬子地层分区, 第四纪地层受长江、淮河两大水系共同影响, 分为南、北2个地层小区, 南为长江三角洲地层小区, 北为里下河地层小区, 二者大体以泰州新通扬运河一线为界(图1)。长江三角洲地层小区地表高程一般为3~6 m, 浅表地层属全新世如东组, 现代地貌, 沉积物较为单一, 沉积构造不发育, 基本以灰黄色粉砂、粉细砂或细砂为主; 里下河地层小区地表高程一般为1~2 m, 浅表地层属全新世淤尖组, 沉积物以细粒的粉砂质黏土— 黏土为主。

图1

Fig.1

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	图1 泰州市地质图Fig.1 Geological map of Taizhou City

在城市多要素综合调查基础上, 构建了泰州市三维地质结构模型, 全面总结了城市规划区地质资源保障程度与地质环境约束因素, 对地下空间开发适宜性进行了评价。

(1)从基岩、第四纪松散层、浅表3个层次揭示了基岩面起伏、第四纪地质结构和浅表沉积结构^{[12, 18, 19]}。在基础地质结构基础上, 划分了工程地质层和地下水含水层, 构建了研究区多参数多要素的三维地质结构(图2)。 结果显示, 受长江、淮河两大水系的共同影响, 研究区在地层空间分布、含水性、工程地质力学性质等方面有明显的差异。南侧长江流域分布着巨厚的砂层, 含水性好, 含水层上下贯通, 不良工程土体分布较广; 北侧淮河流域地层韵律清晰, 含水层、隔水层层次清楚, 工程地质条件较好。

图2

Fig.2

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	图2 泰州市0~300 m松散层岩性三维模型Fig.2 3D lithological model of 0-300 meters underground in Taizhou City

(2)对研究区地质资源的空间分布、资源量和质量进行了全面总结, 并对地下水资源分质利用^[13]、耕地资源保护^[14]和地热资源绿色开发^[15]开展了系统的研究(图3), 为地质资源的合理利用和保护提供了科学依据。

图3

Fig.3

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	图3 泰州市优质地质资源分布Fig.3 Distribution of premium geological resources in Taizhou City

地下水资源中符合可饮用水指标的地下水分布区可作为应急备用水源地选址区; 优质矿泉水分布区可优先建设医药产业和食品加工产业; 富硒土地是研究区发展绿色农业的基础, 应实施保护和利用并举, 结合泰州现代农业开发示范区建设情况, 科学开发优质耕地资源; 区内中深层地热资源丰富, 具有热储分布广、水量大、水温高等优点, 主要分布于海陵区、沈高镇、溱潼镇等地, 这些区域地热勘查条件良好、地热潜力大, 可建设地热综合利用示范区。

(3)系统研究了地下水环境安全^[13]、农田土壤污染和酸化^[14]等水土环境安全, 评价了区域地壳稳定性^[12], 分析了地质灾害现状和风险^[16], 并基于此分析了工程建设地质环境安全风险^[17] (图4)。

图4

Fig.4

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	图4 泰州市主要地质环境安全问题Fig.4 Major geological environmental issues in Taizhou City

受地质结构的影响, 南侧长江三角洲沉积区由于浅表地层渗透性好, 且水文地质天窗分布广泛, 深层承压水之间无稳定隔水层分布, 为地下水环境脆弱区, 易遭受外源污染, 应避免相关化工企业入驻。研究区内土壤污染面积较小, 且分布分散。

全区构造基本稳定, 地面沉降风险整体较低, 江岸整体表现稳定, 区内无重大地质灾害问题, 工程建设地质条件良好, 适宜工程建设开发。但沿江区域存在中等至严重液化的砂土, 局部地段软弱土的厚度较大, 地基承载力较低。在这些区域需采取必要的工程防护措施, 提前防范工程建设风险。

(4)结合区内的水域特点, 以土地利用类型、地表水域和空间格局等为主要影响因子, 开展生态敏感性评价。结果显示, 基本以区内各主干河道为中心, 由内向外依次为高敏感区、较高敏感区、中敏感区、较低敏感区和低敏感区(图5)。

图5

Fig.5

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	图5 泰州市生态敏感性Fig.5 Ecological sensitivity in Taizhou City

(5)地下空间开发适宜性综合考虑工程地质条件和水文地质条件, 对50 m以浅地下空间开发适宜性进行评价^[17](图6)。总体而言, 地下空间开发条件为北优南劣, 大致以白马镇— 白米镇为界, 北侧适宜性为好— 较好, 南侧适宜性为一般— 较差。适宜性较差的区域主要土层为粉土和粉砂, 围岩稳定性差, 地下水埋深浅, 含水层厚度大, 富水性好, 其绝大部分区域单井涌水量大于3 000 m³/d, 在该区域进行地下空间开发会面临流砂、涌水、软土变形等诸多风险, 地下空间开发工程造价高, 施工难度及风险较大。

图6

Fig.6

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	图6 泰州市地下空间开发适宜性Fig.6 Underground development suitability in Taizhou City

多指标的适宜性评价方法是当前适宜性评价研究的主流, 学者们往往从自然环境、区位及人文因素等多维度出发构建指标体系进行综合评价^{[20, 21, 22]}。由于自然条件和国家战略目标的不同, 每个城市的功能定位、发展目标均具备各自的特点, 不同城市的国土空间开发适宜性评价指标有所不同, 因此, 要充分结合城市的特色, 构建合适的评价指标体系。

本文聚焦城镇建设, 将农田属性、生态敏感性、地质资源环境等作为泰州城市规划区国土空间开发适宜性的主要考虑因素, 将永久基本农田保护区和生态保护红线作为强限制性因素, 将地质环境安全、地下空间开发地质条件和生态敏感性作为一般限制性因素, 将优势地质资源保障区和地下空间开发适宜区作为国土空间开发优先考虑的因素, 得到影响研究区国土空间开发适宜性的主要评价指标体系(表1)。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 研究区国土空间开发适宜性评价指标体系 Tab.1 Suitability evaluation index system of land space development in the study area 指标类别 指标 适宜性 限制性因子 强限制性 永久基本农田保护区 不适宜 生态红线一级管控区 较强限制性 一般耕地质量好区(含富硒耕地) 较不适宜 生态红线二级管控区 一般限制性 地下空间开发地质条件较差区 一般适宜 地质环境较不安全区 生态较高敏感区 非限制性因子 资源和空间保障能力一般区 较适宜 地质资源保障区 适宜 地下空间开发适宜区

表1 研究区国土空间开发适宜性评价指标体系 Tab.1 Suitability evaluation index system of land space development in the study area

本文基于泰州城市地质调查成果, 对泰州城市规划区国土空间开发适宜性进行了研究, 取得了如下成果。

(1)结合泰州城市发展特点, 全面分析了泰州城市规划区的地质资源本底、地质环境安全、生态敏感性和地下空间开发适宜性, 为国土空间开发适宜性评价提供了基础支撑。

(2)构建了泰州城市规划区国土空间开发适宜性评价指标体系, 以守住耕地保护红线、基本农田保护红线和生态保护红线为首要原则, 以地质环境安全、地下空间开发地质条件适宜性和生态敏感性为约束条件, 将评价因子分为限制性因子和非限制性因子两大类, 将适宜性等级分为5大类, 即不适宜、较不适宜、一般适宜、较适宜和适宜。

(3)开展评价结果与空间格局的耦合分析, 将综合评价结果与规划的空间格局进行耦合, 分别针对城镇空间和农业空间, 提出不同空间不同适宜区的国土空间管控措施。国土空间开发适宜性除指导国土开发和建设空间布局外, 还有望在国土空间规划、主体功能分区、多规合一、土地利用变更等方面得到更广泛、更深入的应用。

(责任编辑: 刘丹)