廈門馬鑾灣區域地下空間開發地質環境適宜性評價

王文韜

（福建省廈門地質工程勘察院，福建 廈門 361008）

廈門市土地資源及其寶貴稀缺，城市發展空間不足已經成為城市可持續發展面臨的問題，合理開發利用城市地下空間資源是目前改善這一問題最主要的方式。目前，廈門城市地下空間開發尚以淺層、碎片式為主，功能與開發方式單一，“城市病”與城市困局依舊嚴峻。突破城市困局，需要針對廈門海灣海島型城市的特點探索地下空間資源潛力，是解決影響城市可持續發展問題的合理途徑。

為推動廈門市的立體開發，保障地下空間的使用與安全，更好地為城市做好服務工作，并且地下空間的發展與利用與城市用地的利用率有密切的聯系，其能夠實現立體拓展的城市空間，有效化解城市發展過程中各方面的沖突，控制城市的環境污染促進其可持續發展。所以，對廈門市城市地下空間的適宜性進行評估是十分有必要的。

1 研究區域地質概況

1.1 地形地貌

地形地貌條件對地下空間的開挖方式和空間布局走向有一定影響。在地勢平坦區域，淺層的地下空間通常以豎向下挖的形式進行建設，以垂直交通的形式連接地表，一般情況下都是使用明挖，具有施工簡單、成本低廉等優點。在地勢陡峭的地方，宜采用暗挖法開發地下空間，施工難度較大，造價較高。

1.2 工程地質條件

工程地質條件主要包括巖土承載能力、土石開挖難易性、圍巖級別、巖土體界面起伏、特殊性土等，工程地質條件對地下結構及周圍環境的安全、開發利用的難易程度影響較大。

1.3 水文地質條件

地下水對工程的安全與造價產生極大影響，巖土層的滲透性、含水層的分布、埋藏情況及其含水性、地下水位（水頭）埋深、變幅及地下水對建筑材料的腐蝕性等水文地質要素對地下空間開發適宜性評價具有重要的影響。

1.4 環境地質條件

環境地質條件主要包括砂土液化、軟土震陷和孤石發育情況對地下空間開發利用產生的不利影響。

2 評估地下空間適宜性的具體過程

2.1 空間區域評估

有相關規定可知廈門市總體開發利用深度不能大于28 m。因此在此基礎上，與研究地區的地質情況相聯系，對地殼的穩定性進行評估，以更新世斷裂，地震活動，構造應力場等為依據，運用定性的方法，此次評估范圍為50 m以內的地下空間。

根據地下空間開發類型的差異，可以將其劃分為三個不同的評價空間區域，分別是淺層地下空間、中層地下空間和深層地下空間。

（1）淺層地下空間區。淺層地下空間的區域其發展深度一般在0～12 m之間，是城市建設和地下服務設施的主體，也是人們最經常開發和使用的一種空間，其公眾屬性很強，受地表狀況的影響很大，大部分地表結構（構筑物）都會被波及。在城市的郊區，是對地下空間進行開發利用最適合的地區。該區域主要為呈片狀分布的農田。城區內是地下空間開發利用適宜性為良的主要分布區域，該區域主要是低層建筑物及建設中的公園。

（2）中層地下空間。開發深度為12～25m，是地下交通設施及大型地下設施利用的主要分布空間。

（3）深層地下空間。分布深度為25～45 m，是地下特殊構造、巖體穩定性及地震等的穩定性評價空間區域。

2.2 建立評價指標體系

以層次分析法為前提針對廈門馬鑾灣城市地下空間發展潛能評估構建了一個分析模型，基于以上對地下空間發展與地質條件關系的研究，再加上嚴格遵守等級劃分、順序劃分、抓其主次關系的原則，將廈門市馬鑾灣城市地下空間開發潛力一共劃分為了四個等級，它們分別是適宜性、較適宜性、適宜性較差、適宜性差（見表1）。

表1 單項評分標準

采用實證比較與科學分析，文章將構造條件、工程地質條件等作為準則層，并選擇了10項影響因素，比如地形地貌類型、砂土液化等，以此來當作評價指標因子（圖1）。各指標的影響程度分級量值及特征，見表1。

圖1 廈門馬鑾灣地下空間開發利用評價指標體系

2.3 評估指數權重

選擇“專家-加權平均統計法”和“專家-層次分析法”兩種方法對比來最終確定評價因子的權重。

2.3.1 專家-加權平均統計法

專家-加權平均統計法的專家打分表見表2，由五位專家進行打分，打分結果見表3。

表2 專家加權平均統計定權法專家打分表

表3 專家加權平均統計定權法專家打分結果

說明：權重ξ＝0.05+0.025n（n=0，1，2，3…），加權平均統計定權法打分規則：該法是由每位專家獨立給出各評價因子的權重，權重大，則表示在評價中該因素的影響大，所有因子權重之和為1。

2.3.2 層次分析定權法

層次分析定權法的專家打分見表4和表5。由五位專家進行打分，分析結果見表6。

表4 層次分析定權法專家打分表

表5 層次分析定權法專家打分表

表6 層次分析定權法專家打分表

2.3.3 綜合分析法

通過綜合分析方法，得出最終權重見表7。

表7 綜合分析后確定的最終權重

將綜合評分結果按表8所示標準劃分為四個潛力區，它們分別是高開發利用潛力區、較高開發利用潛力區、中等開發利用潛力區、較低開發利用潛力區。

表8 地下空間開發利用潛力分區標準

2.4 多目標線性加權函數法

在進行模糊聚類評價基礎上，提出了一種基于模糊矩陣的綜合評判方法，那就是隸屬關系。隸屬函數的選取有多種方式，例如：矩形分布隸屬函數、梯形分布隸屬函數、半領形分布隸屬函數等。在實際的地質環境評價工作中，使用了最多的一種方法就是梯形分布的隸屬函數，并取得了良好的結果。

地質環境條件對地下空間開發產生直接或間接的影響。按照層次分析法的思路構建地下空間適宜性評價指標體系，建立評價因子數值化準則及對應取值。采用專家打分確定評價因子權重，采用多標準線性加權函數法進行適宜性區域劃分評價。數學關系式為：

式中：

y1——適宜性的評價指標及分值，

ki——各評價因子取值，i=1～15，

xi——各評價因子的權重取值，i=1～15。

評價值y1——分值越高，表示該地下空間適宜性越好。

2.5 數據采集及處理

采用GIS軟件，將工作區按50 m×50 m進行網格劃分，按三個層次，分別將地形地貌、工程地質、水文地質、環境地質4種評價影響因素對每一個網格的地下空間適宜性的影響評價圖進行對應疊加分析，得出三個層次的適宜性分區圖。

3 結語

綜上所述，文章在對廈門市地下空間的地質結構進行研究的同時，也對地下空間開發過程中可能會受到的影響因素進行了全面分析，比如開發地區的地質條件、水文條件、工程地質情況、實際環境狀況等等，運用層次分析法建立評價體系，與專家打分相結合，對各個評價因素展開了定量的分析，從而對海灣地區的地下空間開發適宜性展開全面評估，根據具體結果可以將廈門馬鑾灣地下空間開發適宜性分為四級。淺層（0～12 m）地下空間，一級占1.30%，二級占16.57%，三級占64.46%，四級占17.66%；中層（12～45 m），一級占15.17%，二級占78.79%，三級占6.04%；深層（35～55 m），一級占20.09%，二級占51.85%，三級占18.22%，四級占1.84%。

通過對廈門馬鑾灣地下空間適宜性的評價，充分說明采用該方法能夠解決評價標準統一化、規范化和精細化問題，評價結果充分反映了海灣區域地質環境背景下地下空間開發利用適宜性的實際情況，是一種較為精確的評價方法。