厦门马銮湾区域地下空间开发地质环境适宜性评价

王文韬

（福建省厦门地质工程勘察院，福建 厦门 361008）

厦门市土地资源及其宝贵稀缺，城市发展空间不足已经成为城市可持续发展面临的问题，合理开发利用城市地下空间资源是目前改善这一问题最主要的方式。目前，厦门城市地下空间开发尚以浅层、碎片式为主，功能与开发方式单一，“城市病”与城市困局依旧严峻。突破城市困局，需要针对厦门海湾海岛型城市的特点探索地下空间资源潜力，是解决影响城市可持续发展问题的合理途径。

为推动厦门市的立体开发，保障地下空间的使用与安全，更好地为城市做好服务工作，并且地下空间的发展与利用与城市用地的利用率有密切的联系，其能够实现立体拓展的城市空间，有效化解城市发展过程中各方面的冲突，控制城市的环境污染促进其可持续发展。所以，对厦门市城市地下空间的适宜性进行评估是十分有必要的。

1 研究区域地质概况

1.1 地形地貌

地形地貌条件对地下空间的开挖方式和空间布局走向有一定影响。在地势平坦区域，浅层的地下空间通常以竖向下挖的形式进行建设，以垂直交通的形式连接地表，一般情况下都是使用明挖，具有施工简单、成本低廉等优点。在地势陡峭的地方，宜采用暗挖法开发地下空间，施工难度较大，造价较高。

1.2 工程地质条件

工程地质条件主要包括岩土承载能力、土石开挖难易性、围岩级别、岩土体界面起伏、特殊性土等，工程地质条件对地下结构及周围环境的安全、开发利用的难易程度影响较大。

1.3 水文地质条件

地下水对工程的安全与造价产生极大影响，岩土层的渗透性、含水层的分布、埋藏情况及其含水性、地下水位（水头）埋深、变幅及地下水对建筑材料的腐蚀性等水文地质要素对地下空间开发适宜性评价具有重要的影响。

1.4 环境地质条件

环境地质条件主要包括砂土液化、软土震陷和孤石发育情况对地下空间开发利用产生的不利影响。

2 评估地下空间适宜性的具体过程

2.1 空间区域评估

有相关规定可知厦门市总体开发利用深度不能大于28 m。因此在此基础上，与研究地区的地质情况相联系，对地壳的稳定性进行评估，以更新世断裂，地震活动，构造应力场等为依据，运用定性的方法，此次评估范围为50 m以内的地下空间。

根据地下空间开发类型的差异，可以将其划分为三个不同的评价空间区域，分别是浅层地下空间、中层地下空间和深层地下空间。

（1）浅层地下空间区。浅层地下空间的区域其发展深度一般在0～12 m之间，是城市建设和地下服务设施的主体，也是人们最经常开发和使用的一种空间，其公众属性很强，受地表状况的影响很大，大部分地表结构（构筑物）都会被波及。在城市的郊区，是对地下空间进行开发利用最适合的地区。该区域主要为呈片状分布的农田。城区内是地下空间开发利用适宜性为良的主要分布区域，该区域主要是低层建筑物及建设中的公园。

（2）中层地下空间。开发深度为12～25m，是地下交通设施及大型地下设施利用的主要分布空间。

（3）深层地下空间。分布深度为25～45 m，是地下特殊构造、岩体稳定性及地震等的稳定性评价空间区域。

2.2 建立评价指标体系

以层次分析法为前提针对厦门马銮湾城市地下空间发展潜能评估构建了一个分析模型，基于以上对地下空间发展与地质条件关系的研究，再加上严格遵守等级划分、顺序划分、抓其主次关系的原则，将厦门市马銮湾城市地下空间开发潜力一共划分为了四个等级，它们分别是适宜性、较适宜性、适宜性较差、适宜性差（见表1）。

表1 单项评分标准

采用实证比较与科学分析，文章将构造条件、工程地质条件等作为准则层，并选择了10项影响因素，比如地形地貌类型、砂土液化等，以此来当作评价指标因子（图1）。各指标的影响程度分级量值及特征，见表1。

图1 厦门马銮湾地下空间开发利用评价指标体系

2.3 评估指数权重

选择“专家-加权平均统计法”和“专家-层次分析法”两种方法对比来最终确定评价因子的权重。

2.3.1 专家-加权平均统计法

专家-加权平均统计法的专家打分表见表2，由五位专家进行打分，打分结果见表3。

表2 专家加权平均统计定权法专家打分表

表3 专家加权平均统计定权法专家打分结果

说明：权重ξ＝0.05+0.025n（n=0，1，2，3…），加权平均统计定权法打分规则：该法是由每位专家独立给出各评价因子的权重，权重大，则表示在评价中该因素的影响大，所有因子权重之和为1。

2.3.2 层次分析定权法

层次分析定权法的专家打分见表4和表5。由五位专家进行打分，分析结果见表6。

表4 层次分析定权法专家打分表

表5 层次分析定权法专家打分表

表6 层次分析定权法专家打分表

2.3.3 综合分析法

通过综合分析方法，得出最终权重见表7。

表7 综合分析后确定的最终权重

将综合评分结果按表8所示标准划分为四个潜力区，它们分别是高开发利用潜力区、较高开发利用潜力区、中等开发利用潜力区、较低开发利用潜力区。

表8 地下空间开发利用潜力分区标准

2.4 多目标线性加权函数法

在进行模糊聚类评价基础上，提出了一种基于模糊矩阵的综合评判方法，那就是隶属关系。隶属函数的选取有多种方式，例如：矩形分布隶属函数、梯形分布隶属函数、半领形分布隶属函数等。在实际的地质环境评价工作中，使用了最多的一种方法就是梯形分布的隶属函数，并取得了良好的结果。

地质环境条件对地下空间开发产生直接或间接的影响。按照层次分析法的思路构建地下空间适宜性评价指标体系，建立评价因子数值化准则及对应取值。采用专家打分确定评价因子权重，采用多标准线性加权函数法进行适宜性区域划分评价。数学关系式为：

式中：

y1——适宜性的评价指标及分值，

ki——各评价因子取值，i=1～15，

xi——各评价因子的权重取值，i=1～15。

评价值y1——分值越高，表示该地下空间适宜性越好。

2.5 数据采集及处理

采用GIS软件，将工作区按50 m×50 m进行网格划分，按三个层次，分别将地形地貌、工程地质、水文地质、环境地质4种评价影响因素对每一个网格的地下空间适宜性的影响评价图进行对应叠加分析，得出三个层次的适宜性分区图。

3 结语

综上所述，文章在对厦门市地下空间的地质结构进行研究的同时，也对地下空间开发过程中可能会受到的影响因素进行了全面分析，比如开发地区的地质条件、水文条件、工程地质情况、实际环境状况等等，运用层次分析法建立评价体系，与专家打分相结合，对各个评价因素展开了定量的分析，从而对海湾地区的地下空间开发适宜性展开全面评估，根据具体结果可以将厦门马銮湾地下空间开发适宜性分为四级。浅层（0～12 m）地下空间，一级占1.30%，二级占16.57%，三级占64.46%，四级占17.66%；中层（12～45 m），一级占15.17%，二级占78.79%，三级占6.04%；深层（35～55 m），一级占20.09%，二级占51.85%，三级占18.22%，四级占1.84%。

通过对厦门马銮湾地下空间适宜性的评价，充分说明采用该方法能够解决评价标准统一化、规范化和精细化问题，评价结果充分反映了海湾区域地质环境背景下地下空间开发利用适宜性的实际情况，是一种较为精确的评价方法。