海南澄迈县地下空间资源开发适宜性评价

王妙云，吴多誉，符广卷，张东强，张航飞, 2, 3

(1.海南省地质综合勘察院，海南 海口 570206；2.四川省地质矿产勘查开发局二零七地质队，四川 乐山 614000；3.张金元劳模创新工作室，四川 乐山 614000)

在城市化高速发展时期，澄迈县同样面临着城市扩张与土地资源供给矛盾[1]。开发利用城市地下空间，是城市功能向地下的延伸和拓展。地下空间开发涉及空间资源合理规划、地质风险控制、工程施工技术、建筑成本等诸多因素，地下空间工程建设施工工期长、技术难度大、建设成本高[2]。因此，分析区内地质环境条件，评价区内地下空间资源开发适宜性，对未来开展城市地下空间开发规划具有十分重要的指导意义[3]。

目前，澄迈县主要利用现有地上空间建有的各类工业工厂和园区，点状开发利用地下空间资源，地下空间的功能主要表现在配建停车、人防设备等，大部分为独立建设，未考虑连通性。总体上，区内地下空间的利用处于萌芽阶段，短时间内优先考虑的主要是利用浅层地下空间资源(0～-15 m)[4]。因此，本文将浅层地下空间资源(0～-15 m)作为地下空间资源开发适宜性评价的对象。2015年以来，研究区开展的工程地质和环境地质等调查工作为本文提供了基础研究资料[5～8]。

目前国内的地下空间资源开发适宜性评价研究，主要采用模糊综合评价法、层次分析法、灰色综合评价法等进行开发适宜性分区[2,9～11]。基于GIS平台，本文根据研究区地质环境特征，从工程地质条件和环境地质条件2个方面，基于专家-层次分析法对三亚市中心城区地下空间资源开发适宜性进行了评价[12-13]，为其地下空间开发利用规划和地下空间资源管控提供基础地质支撑。

1 研究区地质环境概况

研究区位于海南岛的北部，面积约483 km2(图1)。地势总体南东高、北西低。区内地势相对较为平缓，在玄武岩地区地形起伏较大，地面坡度一般5°～10°，标高一般20～50 m。

区内出露地层主要为新近系和第四系，其中新近系海口组(N2h)多呈隐伏状，岩性主要为贝壳砂岩、贝壳砾岩和粘土，是琼北地区重要的地下水含水岩组[14]。第四系主要为河流冲洪积物和滨海堆积物。火山岩台地区主要出露第四纪玄武岩和凝灰岩。

区内地质构造较不发育，主要为东西向的光村-铺前断裂带(F1)、长流断裂(F4)和北西向的颜春岭-道崖断裂(F2)、琼山-岭南断裂(F3)，沿断裂有一系列火山口呈线状分布(图1)。

区内岩体分布广泛，主要有碎屑岩岩性组和喷出岩岩性组两类(图1)。碎屑岩岩性组普遍被土体或喷出岩所覆盖，岩性为贝壳碎屑砂砾岩、贝壳碎屑岩，钙质胶结或半胶结。喷出岩岩性组包括坚硬-较坚硬块状熔岩(橄榄玄武岩、橄榄拉斑玄武岩)和软弱层状火山碎屑岩(凝灰岩、玄武质凝灰岩)两亚型。土体包括出露的砂类土(砾砂、中粗砂、粉细砂、粘土质砂)、粘土类土(粘土、玄武岩风化残坡积粉质粘土)、特殊类土(淤泥类土、膨胀土)和隐伏的卵砾类土(细砾)。

图1 研究区岩土体分布图

2 评价模型的建立及指标量化

2.1 评价数学模型

采用“综合指数评价模型”进行评价计算。其数学模型为：

(1)

式中：Lk为k评价单元的城市地下空间资源开发适宜性质量评价值；Wi为i评价因子的权重值；Pi为i评价因子的评价值；n为评价因子数量。

2.2 评价单元评价因子赋值和计算

利用Arcgis软件，将研究区范围删格化，划分为30×30 m2的正方形小格，作为评价的基本单元[15]。评价单元的评价因子若存在多个质量等级，分别按评价因子质量等级对应的赋值标准进行赋值后，对每个质量等级对应的面积进行加权平均，数学表达式为：

(2)

式中：Pk为评价因子的评价值；Xi为第i个质量等级对应的赋值标准赋值；Yi为评价因子第i个质量等级对应的面积；Y为评价单元面积；n为评价单元质量等级个数。

2.3 指标体系

根据熟悉研究区地质环境条件的专家意见，最终确定研究区地下空间资源开发适宜性评价的指标体系，如表1。所选的评价因子，一是对地下空间资源开发适宜性具有一定的影响，二是在各评价网格单元的分布存在着较显著的差异性。

表1 地下空间资源开发适宜性评价指标体系

2.4 指标量化

按各评价因子对城市地下空间资源开发适宜性影响效果进行分级，分为优、良、中等、较差四个质量状态等级。根据实际调查成果提出评价因子的分级与赋值标准，赋值的目的是量化指标，便于定量的评价。各评价因子分级赋值标准见表2。

3 评价结果

3.1 权重参数的确定

根据以上研究，采用专家咨询的方法[13]，确定准则层和各指标层的判断矩阵如下：

(1)

(2)

(3)

表2 评价因子分级、赋值标准表

表3 评价因子权重

3.2 评价结果

根据上述综合指数评价模型计算得到基本评价单元的评价值。然后按表4所示标准划分，将基本评价单元按信息量重新分类后，得出研究区地下空间资源开发适宜性等级的分区图，如图2。

表4 地下空间资源开发适宜性分区标准

图2 研究区地下空间资源开发适宜性等级分区图

(1)地下空间资源高开发适宜性区：主要分布于老城开发区、美安和儒扬村一带，面积为100.38 km2，占研究区面积的20.8%。区内地形相对较为平坦，岩土体类型主要为坚硬的玄武岩，地基承载力高，无软土、膨胀土分布，地质灾害不发育，地下水水位较深，适宜进行地下空间的开发与利用。

(2)地下空间资源较高开发适宜性区：主要分布于主要分布于桥头镇 -大丰镇、老城镇东南侧区域，面积为289.42 km2，占研究区面积的59.9%。区内地形局部起伏较大，岩土体类型主要为坚硬状喷出岩、贝壳碎屑岩和粘土质砂等，地层结构较简单，地质构造条件良好，局部地区有断裂发育，地基承载力高，地质灾害不发育，桥头镇-福山镇一带有弱膨胀土分布，地下水埋藏稍浅，地下空间资源开发适宜性较高。

(3)地下空间资源中等开发适宜性区域：主要分布于昌堂村、福龙村、盈滨半岛和后海一带地区，面积为61.24 km2，占研究区面积的12.7%。区内广泛分布松散状粉细砂、中粗砂等，区内地形平坦，地势较低，地层结构较复杂，具多层结构，地质构造条件良好，断裂不发育，地基承载力中等，地质灾害不发育，福龙村一带有膨胀土分布，昌堂村、盈滨半岛、后海有饱和液化砂土分布，地下水埋藏极浅；工程建筑一般需要采取地基处理措施或采用桩基础[16]，注意防范砂土液化，地下空间资源开发适宜性中等。

(4)地下空间资源低开发适宜性区域：分布于东水港沿岸等边湾区域和南港-荣山乡-老城镇一带的软土分布区，面积为32.00 km2，占研究区面积的6.6%。区内地形平坦，地势低洼，地层结构较复杂，具多层结构，地质构造条件较差，断裂发育，地基承载力低，地下水埋藏极浅；区内软土主要为全新统泻湖相沉积的含贝壳淤泥或淤泥质粘土等，多为流塑-软塑状，标高一般1.0～4.0 m。淤泥顶板埋深一般0.0～7.76 m，单层厚度一般0.45～4.72 m，承载力特征值40～80 kPa，该类土不宜作天然地基持力层[17]。地下空间资源开发适宜性低，不适宜进行地下空间开发和利用。

3.3 开发规划建议

(1)老城开发区：具有得天独厚的交通区位优势，距海口市18 km。距粤海铁路、汽车轮渡码头和客运站5 km，货运车站建在开发区内，毗邻海口港马村港区，海口至洋浦高速公路从区内通过，是西线高速公路、工业大道、庆龄大道西沿线以及海口市延线的路网交汇处。区内布局海南博士院士产业园暨湖南高新技术产业示范区、老城新城区、铁路港口物流区、港口加工区等五大园区，区北侧辟有盈滨半岛旅游区。该区区内工程地质、环境地质条件优良，开展地下空间资源开适宜性等级高。结合老城经济开发区“高科技、大港口、大工业、大物流”的发展战略，可打造以地下仓储、交通运输为核心，兼容发展商业、文娱、餐饮及服务等为一体的城市地下综合体，形成点面相结合的城市地下空间体系，辐射整个老城开发区。

(2)美安科技新城区：距海口中心城区约17 km，紧邻老城经济开发区、海口长流组团。周边现有主要交通道路有南海大道、椰海大道、疏港公路、和海口市绕城高速等，与海口城市中心区、美兰机场、马村港、新海港老城经济开发区、综合保税区和长流行政中心区之间都有着便捷的交通。美安科技新城是未来海口国家高新区的主体园区，拥有产业发展、创新创业、高端服务等综合功能。作为新拓空间，美安科技新城区具有土地连片优势，拥有丰富的地下空间资源及优越的环境条件，是地下空间重点开发区。目前该区域处于尚未开发的状态，开发难度较低，建议在政策引导下，统一布局组团式开发，因地制宜发展地下空间商业文娱、地下交通等公共设施。

(3)开发利用规划：积极结合《澄迈县总体规划(空间类2015-2030年)》和港口集疏运条件，编制城区统一的地下空间开发利用规划。确定适宜开发的地区和开发的规模、功能、方式等，建设以仓储、运输、商业及娱乐为主体的地下空间体系。在进行土地出让、批租过程中，要结合地面规划和地下空间规划，对相应地块的地下空间开发提出具体要求，包括开发的深度、规模、出入口、功能等，同时加强与地面城市功能的衔接；针对重点地区或近期开发区域编制详细规划和城市设计，使之成为地下空间开发利用的依据；将原先的“平面规划”转变为“立体规划”，指导城市的立体化开发，形成地上、地下空间协调发展的良好局面。

4 结语

(1)根据研究区的地质环境特征，确定地下空间资源开发适宜性评价因子为地形地貌、地层结构、地质构造、地基承载力、地下水水位埋深、地质灾害、软土、膨胀土和砂土液化，对评价因子进行了量化，并采用专家-层次分析法来确定其权重。

(2)利用Arcgis软件，采用综合指数评价模型计算得到基本评价单元的评价值，并根据地下空间资源开发适宜性分区标准重新分类。评价结果表明，研究区高开发适宜性区域占20.8%，较高开发适宜性区域占59.9%，中等开发适宜性区域占12.7%，低开发适宜性区域占6.6%。总体上，研究区地下空间资源开发适宜性较高-高。

(3)老城开发区和美安科技新城区的工程地质、环境地质条件优良，区内交通便利，经济综合实力较强，地下空间资源开发适宜性等级高，应优先作为重点区域编制地下空间开发利用规划。