基于負面清單的連云港市區建設用地適宜性評價

茍富剛　李明亮　陸華　瞿婧晶　蔡田露　李明

關鍵詞：城市地質;地質環境;適宜性評價;建設用地;負面清單

中國經濟近年來快速增長促進了城鎮化水平的快速提高，建設用地的需求缺口也不斷加大（梁武等，2016）。大規模開發建設誘發了一系列環境地質問題，因此如何科學合理地利用寶貴的建設用地已成為政府決策者的一個重要挑戰（張詩逸等，2015）。建設用地適宜性評價是一個空間綜合決策問題，評價過程中會涉及多個層次中的多種因素，一般涉及自然地理因素、社會經濟因素及生態敏感因素。社會經濟因素包括土地利用現狀、人口、交通可達性等;生態敏感因素包括生態紅線、基本農田及生態敏感性等（張雪飛等，2019）。一般建設用地地質環境適宜性評價主要涉及自然因素（鄭桂森等，2018），以前工程建設過程中遇到的各類工程地質問題和環境地質問題，均以定性評價為主（劉輝等，2017）。GIS空間信息技術為建設用地適宜性評價提供了可操作平臺，可以對多個層次的評價要素進行空間疊加分析，實現了評價定量化評價（陸張維等，2016）。基于GIS的適宜性評價在國土空間開發（高立等，2019）、海綿城市建設（范峻愷等，2019）、動植物棲息（Wisely et al.，2012）等方面都有大量應用。研究方法由定性走向定量，出現了多因子疊加分析法（江思義等，2019）、神經網絡模型（范峻愷等，2019）、物質元素模型（Gong Jianzhou，et al.，2012）等方法。但這些方法在實際區域開發建設中對地質條件概化過多，對地質本底尤其是影響開發建設的地質環境問題認識不夠直接，對實際工程建設適宜性評價顯得不足。其中多因子疊加分析法的應用最為廣泛，它的關鍵在于因子權重的確定（CJJ 57—2012）。目前缺少廣泛認可的建設用地適宜性評價指標體系和其權重確定方法（Chen Zhilong et al.，2011）。權重確定方法主要有專家打分法、層次分析法（AHP）（茍富剛，2012）、數理統計法及成對明智比較法（宗躍光等，2007）。張茂省等（2018）采用經濟領域的負面清單管理模式評價了縣級國土空間開發適宜性。

連云港市是“一帶一路”交匯點，具有重要的戰略意義，連云港市也被稱為新亞歐大陸橋東方橋頭堡，2019年8月國務院同意設立連云港自由貿易試驗片區。連云港地勢與地形多變，江蘇省的最高峰就分布在市區內，地質條件較為復雜，特別是區內厚層淺埋海相軟土（茍富剛等，2018a）和腐蝕性土（茍富剛等，2018b），嚴重制約該區工程建設。隴海線連云港地區東段中云一帶15年內工后沉降最大達到了2.94m。由于軟土工后沉降誘發民房房屋裂縫;基坑開挖后誘發臨近道路開裂、樁體傾斜、邊坡失穩等。連云港市區現土地資源開發強度已達到適度開發（黃賢金等，2016），隨著連云港經濟的快速發展及有利國家政策的驅動，建設用地量未來一段時間內需求量加大，土地利用格局將發生變化。建設用地適宜性評價是城鄉規劃布局的基礎（江思義等，2019），因此急需進行連云港市區建設用地適宜性評價。本文基于連云港城市地質調查項目以及江蘇沿海地區多個地質調查項目取得的基礎數據，探索基于負面清單的建設用地地質環境適宜性評價方法，采用層次分析法結合GIS平臺進行適宜性分區評價，為連云港城市規劃提供基礎資料。

1基礎數據采集及評價方法

1.1基礎數據采集

整合連云港市區已有地質成果，開展連云港市區地質環境調查評價，勘察和搜集鉆孔累計10857個，總進尺達291117m（圖1）。土工測試數據包括基本物理指標（含水率、干密度、濕密度、塑限、液限、液性指數等）和力學指標（壓縮、剪切、回彈等），合計35914條（表1）。進行了大量原位測試和地質災害調查工作。

1.2評價方法

首先根據評價區的地質環境條件篩選出評價因子，再對各因子按照影響程度通過專家打分法，分為4類區進行打分，評價因子權重賦值采用層次分析法（AHP），最后基于GIS平臺建立適宜性評價模型進行建設用地地質環境適宜性分區評價。其中地質災害高易發區、永久基本農田、建設用地已開發區域等都是影響或限制工程建設，建設用地分區評價基于最壞情境理論進行。適宜性評價的數學模型見式（1）。

2工程實例

2.1地質背景

根據區域構造單元分階段劃分特征，連云港地區地層屬蘇魯造山帶地層分區（圖2）。中新世以來沉降明顯，形成現今隆坳格局（陳安定，2010）。第四系最厚超過了120 m，發育多個沉積旋回。

2.2評價因子的選擇

2.2.1地形地貌

市區地貌類型比較復雜，低山丘陵、平原地貌、海岸帶微地貌等均有分布。江蘇省內最高峰玉女峰（海拔625 m）也分布于市區。低山區坡度一般大于10%（圖3a）。平原區地勢平坦且地表水系發育，地面標高2～3 m。

2.2.2工程地質條件

場地的工程地質條件對建設用地適宜性影響較大，不但直接影響地基基礎的穩定性，而且還與工程造價密切相關。根據連云港具體情況，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用地適宜性的評價因子。

1）地基承載力。地基承載力是影響建設用地適宜性評價結果的關鍵因素之一。評價區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，標貫擊數小于1擊，壓縮系數（平均值為1.36 MPa^-1）遠大于0.5 MPa^-1，為高壓縮性土，具有蠕變特性，必然影響建設用地質量，工程建設安全風險很大（圖3b）。

2）樁端持力層埋深。由于市區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。基巖埋深很大的區域.建議選擇分布穩定的密實砂層或選擇硬塑狀態的黏性土層作為樁基持力層。圖3c為建議最短樁長圖。

3）土體腐蝕性問題。鹽漬土在連云港濱海地區廣泛分布，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在Cl^-對混凝土結構中鋼筋的腐蝕性。評價區中腐蝕性—強腐蝕性分布廣泛，需要注意樁基的防腐（圖3d）。

2.2.3水文地質條件

1）地下水埋深。地基基礎的穩定性與地下水埋深關系密切，地下水埋深直接關系到施工的難易程度與工程建設的投資。市區地下水埋深較淺，對建筑施工的影響較大（圖3e）。

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

2.2.4不良地質作用

評價區分布地面沉降、崩滑、采空塌陷3種類型災害，地質災害對城市規劃布局影響很大，在地質災害高發區不宜進行工程建設，采用一票否決制。

1）地面沉降。市區內在連云港徐圩新區和連云新城兩地出現多處明顯地面沉降跡象（圖3g），朝陽鎮、云山鄉及徐圩鎮等存在大范圍沉降，平均沉降速率達29 mm·a^-1，沉降速率最大值達到了40mm·a^-1。

2）崩塌滑坡。查明市區內分布崩塌、滑坡地質災害點84處，高易發區主要分布在市區云臺山低山區，中易發區主要分布在贛榆低山丘陵區（圖3h）。

3）地面塌陷。市區分布地面塌陷點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。高易發區分布在兩處礦體開采影響區（圖31）。

2.2.5活動斷裂與地震效應

1）活動斷裂。市區屬于地殼基本穩定區，評價區歷史地震震級均小于4級，強度弱且發生頻度低。其中震源主要集中在板橋斷裂附近。但當市區未來遭遇郯廬斷裂帶外圍地區的強震，所遭受的地震動峰值加速度最大可達0.30g，烈度可達Ⅷ度，局部甚至更高（圖3m）。

2）砂土液化。評價區內20 m以淺粉土、砂土液化判別結果顯示：液化土層主要分布在云臺山山麓及濱海地帶，成條帶狀分布。液化等級為輕微和中等，且液化等級以輕微為主（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空間區域，即生態空間區域、農業空間區域和城鎮空間區域（圖30）。其中城鎮建設用地現狀、永久基本農田、水源保護區等都是限制或影響工程建設的，基于最壞情境理論進行建設用地分區評價。

2.3評價因子權重計算和打分

經綜合考慮，評價因子體系由一級和二級評價因子組成。基于負面清單（主要考慮自然因素）建立評價指標體系，考慮表2中的11個評價因子（表2）。負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價的負面因素，明確負面因素的賦值評判標準，厘清規劃區內存在的環境地質問題，建立評價指標體系（表3）。

構建5個判斷矩陣（表4、表5），求出5個矩判斷矩陣的最大特征值。一致性比率CR小于0.1，說明構建的判斷矩陣合理性通過一致性檢驗，否則要從新構造判斷矩陣并循環這一過程。一致性通過后，通過判斷矩陣計算因子權重。

基于GIS平臺和式（1）計算適宜性指數，根據適宜性指數進行適宜性分區，給出適宜性判定標準（表6）。

2.4評價結果分析

連云港市區建設用地地質環境適宜區占比高達54.82%（表7），天然地基條件好，區內有多個樁基持力層可供選擇。較適宜區占比29.48%，工程建設條件較好，有薄層軟土分布在評價區、局部分布輕微液化砂土，工程建設施工難度和風險不大。適宜性一般的區域占比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，在該區工程建設宜先進行地基處理消除軟土對工程建設的影響，或采取樁基礎穿越軟土層，且要避免深層軟黏土，一般工程投資較大。適宜性差的區域為突發地質災害高易發區，應建立群專結合監測預警體系，在群測群防的基礎上統籌兼顧“技防與人防”。建設用地適宜性除了自然因素外，還受政策、工程技術、資金等社會經濟因素的制約。圖4為基于地質問題防范的負面清單進行的工程建設適宜性分區圖。

考慮平面空間約束的負面清單（圖30），根據江蘇省城市規劃設計研究院等（2017）編制的《連云港市市域空間管制規劃圖（2015—2030）》，平面空間約束的負面清單包括城鎮建設用地現狀、永久基本農田和水源保護區等，這些區域都是影響或限制工程建設的，進行最壞情景分析，最終得到考慮平面空間約束的連云港市區建設用地適宜性分區圖（圖5）。可以看出工程建設區主要分布在適宜性一般區，面積為304km²，占比43%;工程建設區分布在適宜區的面積為156 km²，占比22%;工程建設區分布在較適宜區的面積為98km²，占比14%;工程建設區分布在適宜性差的區域面積為141 km²，占比20%。目前重點工程建設主要分布在適宜性一般區，但該區地基條件差，不僅建設成本高，而且存在發生工程事故的概率。適宜區主要分布在西部城鎮，建議下一輪規劃建設可以向適宜區和較適宜區傾斜。

3討論

適宜性評價方法的選擇對評價結果的可靠程度起著決定性作用。以往的研究中多采用評價要素進行線性或非線性疊加計算適宜性指數，這樣會導致忽略各評價因子之間的關聯性，會降低限制性評價因子的約束作用，最終導致評價結果與實際結果不符合。本文對于地質災害高易發區、建設用地現狀、永久基本農田、水源保護區等基于最壞情境理論進行建設用地區域評價，使得建設用地適宜評價與地方發展規劃相結合，提高了評價結果的實用性。地質問題防范的負面清單與平面空間約束的負面清單相比，平面空間布局約束的負面清單具有較大的彈性，可以為城市規劃和建設用地開發預留有一定的空間。

本次建設用地適宜性分區采用4分法。規范CJJ57-2012適宜性分級最差一級為“不適宜”，這可能與空間管制政策對接有關，出現了不適宜建設區域，這與工程建設實際不相符合。本文將建設用地適宜性最差一級劃分為適宜性差區。建設用地開發建設應優先考慮適宜區及較適宜區。

對空間沖突的討論。截至2019年底，連云港市區建設用地總面積達到了950 km²，2010—2019年建設用地年均增長速率為19 km²（圖6）。其中居民及工礦用地穩步增長。交通和水利設施用地變化較為劇烈。市區建設用地的擴展類型逐漸由無序、粗放型向有序、集約型轉變。市區重點規劃建設區域位于連云港濱海地區，其中徐圩新區總規劃面積約467 km²，連云新城規劃總面積58.8 km²。國家發展改革委（ 2009）提出打造“東中西區域合作示范區”（連云港徐圩片區），總體建設方案國務院于2011年6月同意批復。但基于自然因素評價的評價結果顯示，這些地區建設用地地質環境適宜性一般，空間沖突較為強烈，重點建設區域與生態環境脆弱區具有空間一致性。

連云港土地利用變化主要受控于人口增長、經濟的發展以及國家宏觀政策。圖7顯示連云港人口增幅較小。圖7顯示市區生產總值在2010年以后增幅速率較大，截至2019年末，市區生產總值達到3139億元。所以經濟的發展是驅動連云港建設用地增長的最主要動力。此外國家宏觀政策也是驅動地下空間工程建設的主要動力，比如徐圩、贛榆地區綜合管廊建設。建議以國家及地區政策為導向，城市規劃及城市建設可以向適宜區及較適宜區（西部城鎮）傾斜。

4結論

1）基于地質問題防范的負面清單和平面空間約束的負面清單兩個維度構建了建設用地適宜性評價指標體系。以連云港市區為例，地質問題防范負面清單細分為11個因素，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、抗震設防烈度、砂土液化等。平面空間約束的負面清單基于城鎮、農業、生態3個維度進行約束分析。

2）地質問題防范負面清單評價結果顯示，建設用地地質環境適宜區及較適宜區分布廣泛，占比84.31%;適宜性一般區占比12.29%，工程建設受控于淺埋厚層軟土，工程投資較高;適宜性差區分布在突發地質災害高易發區，應建立群專結合監測預警體系。

3）平面空間約束的負面清單包括：城鎮建設用地現狀、永久基本農田、水源保護區等，這些區域都是影響或限制工程建設的，用于進行最壞情景分析。目前工程建設區主要集中在適宜性一般區，重點建設區域與生態環境脆弱區具有空間一致性，空間沖突較為強烈，建議城市建設可以向適宜區及較適宜區傾斜。