林鐘揚(yáng)　榮一萍　管敏琳　吳鳴　顧明光　黃衛(wèi)平

關(guān)鍵詞：城市地質(zhì)調(diào)查;地質(zhì)要素;地質(zhì)環(huán)境承載力;適宜性評價;嘉興市

城市地質(zhì)工作是城市規(guī)劃建設(shè)的重要基礎(chǔ)工作，是推動“智慧城市”建設(shè)和“地質(zhì)+”服務(wù)的核心技術(shù)工作，為城市可持續(xù)發(fā)展提供了基礎(chǔ)支撐（馬傳明等，2007;楊盼盼等，2020;邢懷學(xué)等，2020）。自然資源部《城市地質(zhì)調(diào)查總體方案（2017—2025年）》提出，到2025年實(shí)現(xiàn)全國地級以上城市地質(zhì)工作全覆蓋。地質(zhì)資源環(huán)境承載力強(qiáng)度綜合評價是城市地質(zhì)調(diào)查工作的一項(xiàng)重要工作，即從城市安全、可持續(xù)發(fā)展的角度，對城市存在的不良地質(zhì)因素的危害性、地下空間可承載強(qiáng)度、城市地質(zhì)地下三維模型進(jìn)行綜合性分析，對城市的地質(zhì)資源保障程度進(jìn)行分析評價（王志敏等，2020;杜蕾等，2018）。隨著GIS、RS、GPS等空間信息技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)城市地質(zhì)資源環(huán)境承載力的研究逐漸增多（楊樂等，2014;虎陳霞等，2018;王維等，2017），引入新的技術(shù)方法進(jìn)行空間優(yōu)化配置研究，對實(shí)現(xiàn)自然資源合理利用和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

嘉興市作為長江三角洲南翼腹地，是長三角城市群和上海大都市圈重要城市、環(huán)杭州灣大灣區(qū)核心城市，隨著近年來城鎮(zhèn)化進(jìn)程進(jìn)一步加快，城市空間拓展具有明顯的階段特征，不同功能用地之間的配置關(guān)系也越來越復(fù)雜（榮月靜等，2015;孫強(qiáng)等，2018）。近年來，嘉興市城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市空間資源需求日益增大，城市建設(shè)開始從平面轉(zhuǎn)向立體，特別是“杭州—嘉興—上?！蓖菓?zhàn)略的實(shí)施，對城市土地利用適宜性決策研究提出了更高的需求。土地利用空間擴(kuò)張和結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整與生態(tài)型用地保護(hù)性利用，都迫切需要地質(zhì)資源環(huán)境承載力強(qiáng)度研究成果支撐。

本文依托浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范區(qū)城市群（嘉興）地質(zhì)調(diào)查工作，以地學(xué)要素為主要因子，通過對城市地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)的分析研究，綜合考慮地質(zhì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)地理?xiàng)l件、自然生態(tài)資源等對土地利用適宜性的影響，選取評價因子，構(gòu)建城市地質(zhì)環(huán)境承載力評價體系，開展城市地質(zhì)環(huán)境承載力強(qiáng)度綜合評價，為進(jìn)一步深化城市地質(zhì)調(diào)查成果服務(wù)國土空間規(guī)劃管理、城市規(guī)劃等提供基礎(chǔ)資料。

1研究區(qū)概況

嘉興市位于浙江省東北部、長江三角洲南翼（圖1），總面積約3915 km²，是我國沿海地區(qū)第四系厚度較大的沉積區(qū)之一。嘉興市東臨大海，南倚錢塘江，北負(fù)太湖，地表江河橫縱，湖泊密布，地勢低平，為太湖邊的淺碟形洼地，地勢大致呈東南向西北傾斜，平均海拔2.8 m。區(qū)內(nèi)屬江南古陸外緣杭州灣凹陷的沖積平原，主體為沖湖積平原，其次為湖沼積平原，土地利用率達(dá)90%以上。嘉興市是浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范區(qū)的重要城市和9個沿海產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)之一，憑借良好的區(qū)位、資源和集疏運(yùn)網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)勢，以嘉興港為依托，以濱海新區(qū)為主平臺，建設(shè)杭州灣宜居型濱海新市和沿杭州灣北岸海洋新興產(chǎn)業(yè)帶，其城市發(fā)展和規(guī)劃的功能定位對長三角南翼地區(qū)或浙江環(huán)杭州灣地區(qū)城市建設(shè)和產(chǎn)業(yè)帶的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2多要素地質(zhì)環(huán)境承載力評價體系構(gòu)建

分析地質(zhì)環(huán)境對城市環(huán)境質(zhì)量和容量的影響、地質(zhì)環(huán)境要素與生態(tài)因子之間的相互關(guān)系、確定評價指標(biāo)等是指標(biāo)體系構(gòu)建的核心要素。根據(jù)合理、主導(dǎo)、差異、獨(dú)立、實(shí)用和可行的原則，對嘉興地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行綜合分析，將嘉興城市地質(zhì)環(huán)境承載力評價的指標(biāo)確定為工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、土地利用適宜性、地質(zhì)災(zāi)害、天然地基、生態(tài)資源、城鎮(zhèn)聚集度、區(qū)位經(jīng)濟(jì)等級等8個方面。

城市地質(zhì)環(huán)境承載力評價指標(biāo)體系構(gòu)建由目標(biāo)層、要素層和指標(biāo)層3個部分組成（表1），三者是隸屬關(guān)系，即：把構(gòu)建評價指標(biāo)體系作為目標(biāo)層（A），目標(biāo)層之下劃分若干要素層（B），每一個要素層之下又劃分若干指標(biāo)項(xiàng)（C）。本文運(yùn)用層次分析法對評價指標(biāo)進(jìn)行篩選，選取評價指標(biāo)和確定要素權(quán)重（孫金輝等，2018;駱延青等，2016;劉超等，2018）。

目標(biāo)層（A）：嘉興市地質(zhì)環(huán)境承載力評價指標(biāo)體系。

要素層（B）：包含8個要素，即工程地質(zhì)B₁、天然地基B₂、水文地質(zhì)B3、地質(zhì)災(zāi)害B4、土地利用適宜性B₅、生態(tài)資源B₆、城鎮(zhèn)集聚度B₇、區(qū)位經(jīng)濟(jì)等級B₈。

指標(biāo)層（C）：共16個，即工程地質(zhì)B₁之下的指標(biāo)項(xiàng)3個（C₁-C₃）;水文地質(zhì)B₃之下的指標(biāo)項(xiàng)3個（C₅-C₇）;土地利用適宜性B₅之下的指標(biāo)項(xiàng)2個（C₈-C₉）;生態(tài)資源B₆之下的指標(biāo)項(xiàng)2個（C₁₀-C₁₁）;城鎮(zhèn)集聚度B₇之下的指標(biāo)項(xiàng)3個（C₁₂-C₁₄）。嘉興地區(qū)第四系覆蓋層厚，天然地基作為主要持力層評價指標(biāo)，要素層B₂和指標(biāo)層C₄對應(yīng);嘉興市主要地質(zhì)災(zāi)害為地面沉降，即要素層B₄和指標(biāo)C₈層對應(yīng);區(qū)位經(jīng)濟(jì)等級按區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平量化，即要素層B₈和指標(biāo)層C₁₆對應(yīng)。

3單要素評價分值計(jì)算

嘉興市開展的浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范區(qū)城市群（嘉興）地質(zhì)調(diào)查工作，獲取了2010—2016年地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)和研究資料，包括9871個工程地質(zhì)鉆孔資料、787個水文地質(zhì)鉆孔資料、125個基巖地質(zhì)孔資料和54個第四系鉆孔資料，結(jié)合不同時期的基礎(chǔ)地理、區(qū)域地質(zhì)、水工環(huán)、物化遙、地質(zhì)災(zāi)害、天然地基、土地利用規(guī)劃、國土規(guī)劃、城市規(guī)劃、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)質(zhì)量、農(nóng)用地分等定級等有效數(shù)據(jù)，借助ArcGIS、MapGIS和SPSS等數(shù)據(jù)處理和空間分析軟件系統(tǒng)集成，進(jìn)行各類地質(zhì)環(huán)境因子的單要素分值計(jì)算，方法為：（1）按因子分值圖提取分值;（2）以分值乘以因子的權(quán)重，計(jì)算分值數(shù)據(jù);（3）采用K-Means聚類方法進(jìn)行綜合評級，對綜合評級分為5級，評價分值計(jì)算方法參考已有研究成果（浙江省地質(zhì)調(diào)查院，2016;何政偉等，2011;趙天石等，2003;王莉莉等，2019），生成地質(zhì)環(huán)境承載力評價各類因子的單要素分值圖。評價結(jié)果見圖2。

4基于K-Means聚類的地質(zhì)環(huán)境承載力評價

4.1評價模型構(gòu)建

采用快速聚類（K-Means）對數(shù)據(jù)進(jìn)行初始分類，并逐步調(diào)整，得到最終分類。即先明確聚類數(shù)量，采用SPSS軟件計(jì)算所有樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)到K個類中心點(diǎn)的歐氏距離，并根據(jù)距離最短原則把全部樣本分到各中心點(diǎn)，形成一個新的K類，依次迭代。

4.2地質(zhì)環(huán)境承載力綜合評價

根據(jù)對嘉興城區(qū)建設(shè)用地的地質(zhì)環(huán)境條件綜合評價（彭苗枝等，2019;張麗琴等，2009），將嘉興市建設(shè)用地地質(zhì)環(huán)境承載力強(qiáng)度進(jìn)行4級劃分，即分為建設(shè)用地地質(zhì)環(huán)境承載力強(qiáng)度Ⅰ級區(qū)、Ⅱ級區(qū)、Ⅲ級區(qū)、Ⅳ級區(qū)，其中I級區(qū)規(guī)模288.07 km²，Ⅱ級區(qū)規(guī)模408.62 km²，Ⅲ級區(qū)規(guī)模207.37 km²，Ⅳ級區(qū)規(guī)模53.61km²。綜合統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

除建成區(qū)以外的區(qū)域，為本次研究的決策適宜擴(kuò)張用地。適宜城市建設(shè)擴(kuò)張的用地中，地質(zhì)環(huán)境條件差異性顯著。對決策適宜擴(kuò)張用地進(jìn)行綜合評價，其中：地質(zhì)環(huán)境承載力強(qiáng)度Ⅰ級區(qū)適宜超高層和高層建筑，占決策適宜擴(kuò)張用地的27.17%，適宜擴(kuò)張用地的規(guī)模為182.60 km²;地質(zhì)環(huán)境承載力強(qiáng)度Ⅱ級區(qū)規(guī)模最大，適宜高層和中層建筑，占決策適宜擴(kuò)張用地的44.11%;宜擴(kuò)張用地的規(guī)模為296.33 km²。地質(zhì)環(huán)境承載力Ⅲ級區(qū)適宜多層、中層、低層建筑，規(guī)模占決策適宜擴(kuò)張用地的22.10%，宜擴(kuò)張用地的規(guī)模面積為148.52 km²。評價結(jié)果見圖3。

5結(jié)論

（1）通過城市地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)，構(gòu)建了多要素地質(zhì)環(huán)境承載力評價體系，結(jié)合不同地質(zhì)環(huán)境影響因素和因子權(quán)重，可建立城市地質(zhì)環(huán)境承載力強(qiáng)度的綜合分值法評價模型。

（2）根據(jù)地質(zhì)環(huán)境承載力強(qiáng)度綜合評價，嘉興市地質(zhì)環(huán)境條件較好，宜建設(shè)用地面積957.67 km²，地質(zhì)環(huán)境承載力強(qiáng)度Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級分別占宜建設(shè)用地的30.08%、42.67%、21.65%，嘉興市總體適宜土地利用的地質(zhì)環(huán)境承載力條件較好。

（3）借助地質(zhì)環(huán)境單因子開展地質(zhì)環(huán)境承載力強(qiáng)度綜合評價，通過與現(xiàn)行規(guī)劃相比，可從地質(zhì)環(huán)境承載力強(qiáng)度和土地利用適宜性綜合角度提供更為合理的城市規(guī)劃優(yōu)化方案和決策建議，讓城市土地利用空間配置和布局更具科學(xué)性。