海南澄邁縣地下空間資源開發適宜性評價

王妙云，吳多譽，符廣卷，張東強，張航飛, 2, 3

(1.海南省地質綜合勘察院，海南 海口 570206；2.四川省地質礦產勘查開發局二零七地質隊，四川 樂山 614000；3.張金元勞模創新工作室，四川 樂山 614000)

在城市化高速發展時期，澄邁縣同樣面臨著城市擴張與土地資源供給矛盾[1]。開發利用城市地下空間，是城市功能向地下的延伸和拓展。地下空間開發涉及空間資源合理規劃、地質風險控制、工程施工技術、建筑成本等諸多因素，地下空間工程建設施工工期長、技術難度大、建設成本高[2]。因此，分析區內地質環境條件，評價區內地下空間資源開發適宜性，對未來開展城市地下空間開發規劃具有十分重要的指導意義[3]。

目前，澄邁縣主要利用現有地上空間建有的各類工業工廠和園區，點狀開發利用地下空間資源，地下空間的功能主要表現在配建停車、人防設備等，大部分為獨立建設，未考慮連通性。總體上，區內地下空間的利用處于萌芽階段，短時間內優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適宜性評價的對象。2015年以來，研究區開展的工程地質和環境地質等調查工作為本文提供了基礎研究資料[5～8]。

目前國內的地下空間資源開發適宜性評價研究，主要采用模糊綜合評價法、層次分析法、灰色綜合評價法等進行開發適宜性分區[2,9～11]。基于GIS平臺，本文根據研究區地質環境特征，從工程地質條件和環境地質條件2個方面，基于專家-層次分析法對三亞市中心城區地下空間資源開發適宜性進行了評價[12-13]，為其地下空間開發利用規劃和地下空間資源管控提供基礎地質支撐。

1 研究區地質環境概況

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

區內出露地層主要為新近系和第四系，其中新近系海口組(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。火山巖臺地區主要出露第四紀玄武巖和凝灰巖。

區內地質構造較不發育，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)，沿斷裂有一系列火山口呈線狀分布(圖1)。

區內巖體分布廣泛，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，鈣質膠結或半膠結。噴出巖巖性組包括堅硬-較堅硬塊狀熔巖(橄欖玄武巖、橄欖拉斑玄武巖)和軟弱層狀火山碎屑巖(凝灰巖、玄武質凝灰巖)兩亞型。土體包括出露的砂類土(礫砂、中粗砂、粉細砂、粘土質砂)、粘土類土(粘土、玄武巖風化殘坡積粉質粘土)、特殊類土(淤泥類土、膨脹土)和隱伏的卵礫類土(細礫)。

圖1 研究區巖土體分布圖

2 評價模型的建立及指標量化

2.1 評價數學模型

采用“綜合指數評價模型”進行評價計算。其數學模型為：

(1)

式中：Lk為k評價單元的城市地下空間資源開發適宜性質量評價值；Wi為i評價因子的權重值；Pi為i評價因子的評價值；n為評價因子數量。

2.2 評價單元評價因子賦值和計算

利用Arcgis軟件，將研究區范圍刪格化，劃分為30×30 m2的正方形小格，作為評價的基本單元[15]。評價單元的評價因子若存在多個質量等級，分別按評價因子質量等級對應的賦值標準進行賦值后，對每個質量等級對應的面積進行加權平均，數學表達式為：

(2)

式中：Pk為評價因子的評價值；Xi為第i個質量等級對應的賦值標準賦值；Yi為評價因子第i個質量等級對應的面積；Y為評價單元面積；n為評價單元質量等級個數。

2.3 指標體系

根據熟悉研究區地質環境條件的專家意見，最終確定研究區地下空間資源開發適宜性評價的指標體系，如表1。所選的評價因子，一是對地下空間資源開發適宜性具有一定的影響，二是在各評價網格單元的分布存在著較顯著的差異性。

表1 地下空間資源開發適宜性評價指標體系

2.4 指標量化

按各評價因子對城市地下空間資源開發適宜性影響效果進行分級，分為優、良、中等、較差四個質量狀態等級。根據實際調查成果提出評價因子的分級與賦值標準，賦值的目的是量化指標，便于定量的評價。各評價因子分級賦值標準見表2。

3 評價結果

3.1 權重參數的確定

根據以上研究，采用專家咨詢的方法[13]，確定準則層和各指標層的判斷矩陣如下：

(1)

(2)

(3)

表2 評價因子分級、賦值標準表

表3 評價因子權重

3.2 評價結果

根據上述綜合指數評價模型計算得到基本評價單元的評價值。然后按表4所示標準劃分，將基本評價單元按信息量重新分類后，得出研究區地下空間資源開發適宜性等級的分區圖，如圖2。

表4 地下空間資源開發適宜性分區標準

圖2 研究區地下空間資源開發適宜性等級分區圖

(1)地下空間資源高開發適宜性區：主要分布于老城開發區、美安和儒揚村一帶，面積為100.38 km2，占研究區面積的20.8%。區內地形相對較為平坦，巖土體類型主要為堅硬的玄武巖，地基承載力高，無軟土、膨脹土分布，地質災害不發育，地下水水位較深，適宜進行地下空間的開發與利用。

(2)地下空間資源較高開發適宜性區：主要分布于主要分布于橋頭鎮 -大豐鎮、老城鎮東南側區域，面積為289.42 km2，占研究區面積的59.9%。區內地形局部起伏較大，巖土體類型主要為堅硬狀噴出巖、貝殼碎屑巖和粘土質砂等，地層結構較簡單，地質構造條件良好，局部地區有斷裂發育，地基承載力高，地質災害不發育，橋頭鎮-福山鎮一帶有弱膨脹土分布，地下水埋藏稍淺，地下空間資源開發適宜性較高。

(3)地下空間資源中等開發適宜性區域：主要分布于昌堂村、福龍村、盈濱半島和后海一帶地區，面積為61.24 km2，占研究區面積的12.7%。區內廣泛分布松散狀粉細砂、中粗砂等，區內地形平坦，地勢較低，地層結構較復雜，具多層結構，地質構造條件良好，斷裂不發育，地基承載力中等，地質災害不發育，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[16]，注意防范砂土液化，地下空間資源開發適宜性中等。

(4)地下空間資源低開發適宜性區域：分布于東水港沿岸等邊灣區域和南港-榮山鄉-老城鎮一帶的軟土分布區，面積為32.00 km2，占研究區面積的6.6%。區內地形平坦，地勢低洼，地層結構較復雜，具多層結構，地質構造條件較差，斷裂發育，地基承載力低，地下水埋藏極淺；區內軟土主要為全新統瀉湖相沉積的含貝殼淤泥或淤泥質粘土等，多為流塑-軟塑狀，標高一般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]。地下空間資源開發適宜性低，不適宜進行地下空間開發和利用。

3.3 開發規劃建議

(1)老城開發區：具有得天獨厚的交通區位優勢，距海口市18 km。距粵海鐵路、汽車輪渡碼頭和客運站5 km，貨運車站建在開發區內，毗鄰海口港馬村港區，海口至洋浦高速公路從區內通過，是西線高速公路、工業大道、慶齡大道西沿線以及海口市延線的路網交匯處。區內布局海南博士院士產業園暨湖南高新技術產業示范區、老城新城區、鐵路港口物流區、港口加工區等五大園區，區北側辟有盈濱半島旅游區。該區區內工程地質、環境地質條件優良，開展地下空間資源開適宜性等級高。結合老城經濟開發區“高科技、大港口、大工業、大物流”的發展戰略，可打造以地下倉儲、交通運輸為核心，兼容發展商業、文娛、餐飲及服務等為一體的城市地下綜合體，形成點面相結合的城市地下空間體系，輻射整個老城開發區。

(2)美安科技新城區：距海口中心城區約17 km，緊鄰老城經濟開發區、海口長流組團。周邊現有主要交通道路有南海大道、椰海大道、疏港公路、和海口市繞城高速等，與海口城市中心區、美蘭機場、馬村港、新海港老城經濟開發區、綜合保稅區和長流行政中心區之間都有著便捷的交通。美安科技新城是未來海口國家高新區的主體園區，擁有產業發展、創新創業、高端服務等綜合功能。作為新拓空間，美安科技新城區具有土地連片優勢，擁有豐富的地下空間資源及優越的環境條件，是地下空間重點開發區。目前該區域處于尚未開發的狀態，開發難度較低，建議在政策引導下，統一布局組團式開發，因地制宜發展地下空間商業文娛、地下交通等公共設施。

(3)開發利用規劃：積極結合《澄邁縣總體規劃(空間類2015-2030年)》和港口集疏運條件，編制城區統一的地下空間開發利用規劃。確定適宜開發的地區和開發的規模、功能、方式等，建設以倉儲、運輸、商業及娛樂為主體的地下空間體系。在進行土地出讓、批租過程中，要結合地面規劃和地下空間規劃，對相應地塊的地下空間開發提出具體要求，包括開發的深度、規模、出入口、功能等，同時加強與地面城市功能的銜接；針對重點地區或近期開發區域編制詳細規劃和城市設計，使之成為地下空間開發利用的依據；將原先的“平面規劃”轉變為“立體規劃”，指導城市的立體化開發，形成地上、地下空間協調發展的良好局面。

4 結語

(1)根據研究區的地質環境特征，確定地下空間資源開發適宜性評價因子為地形地貌、地層結構、地質構造、地基承載力、地下水水位埋深、地質災害、軟土、膨脹土和砂土液化，對評價因子進行了量化，并采用專家-層次分析法來確定其權重。

(2)利用Arcgis軟件，采用綜合指數評價模型計算得到基本評價單元的評價值，并根據地下空間資源開發適宜性分區標準重新分類。評價結果表明，研究區高開發適宜性區域占20.8%，較高開發適宜性區域占59.9%，中等開發適宜性區域占12.7%，低開發適宜性區域占6.6%。總體上，研究區地下空間資源開發適宜性較高-高。

(3)老城開發區和美安科技新城區的工程地質、環境地質條件優良，區內交通便利，經濟綜合實力較強，地下空間資源開發適宜性等級高，應優先作為重點區域編制地下空間開發利用規劃。