城市地质调查方法技术讲稿(1)

林小明2017.11内容提要一、前言二、城市地质工作简介三、城市地质调查的目标任务四、城市地质调查的主要工作内容五、城市地质工作部署与精度要求六、城市地质调查的主要工作方法七、城市地质三维建模及成果应用八、城市地质调查规范浅析前言城市与城市地质城市是政治、经济、文化和信息的中心，其形成是产业革命和经济发展的必然结果，世界上近70亿人口中约有50%居住在城市地区，因此，人类社会的可持续发展重点和关键在城市。城市是构建在地质体上的城市，地质条件是城市生态环境存在与稳定的基本因素，是建设城市的物质基础。城市化的迅速发展，引发了诸多的城市地质问题与灾害，制约着未来城市的发展。城市中心的许多问题或灾害直接或间接与城市地区的地质或水文地质条件以及人类活动相关据程光华（2012）我国主要城市类型及代表性城市城市地质工作的概念城市地质工作是在城市及其周边地区或潜在城市化地区的特定空间范围内，综合考虑各种地质要素，研究其对城市发展所提供的地质环境、资源，所施加的约束条件以及城市发展对其产生的影响，为城市规划、建设和管理服务的地质工作。城市地质涉及到区域地质学、水文地质学、工程地质学、环境地质学、第四纪地质学、地貌学、土壤学、地球物理学、地球化学、信息技术等多门学科领域，城市地质环境问题（按空间展布位置划分）大气环境污染问题（大气圈）水资源环境问题（水圈）土壤环境问题（土壤/生态圈）岩土工程环境问题（岩石圈）城市地质环境问题(按专业分)基础地质？？工程地质？？城市地质调查大气污染问题北东向广从断裂带东西向瘦狗岭断裂南岗韧性剪切带北西向白坭——沙湾、狮子洋断裂带断裂构造问题图片据郑小战（2017，修改）白云湖工程附近测水组（C1c）地层中未胶结的棱角状角砾岩（镜头朝南）华快西延线同和段广从断裂带形态特征断裂活动切割了年龄仅为20ka甚至全新世的沉积广从断裂切穿了年龄为20ka沉积层灵山镇上横栏村附近的浅层地震测线，示白坭-沙湾断裂切割第四系（广东省地调院，2009）白坭-沙湾断裂地质-物探综合，示断裂切割全新统（广东省地调院，2009）不稳定边坡和泥石流软土地面沉降岩溶地面塌陷图片据郑小战（2017，修改）软土累计总厚度分布图软土沉降、岩溶塌陷问题2004-06-17：天河体育中心北门西边紧临地铁三号线处足球场地陷2004年4月1日广州地铁三号线沥胺站工地发生塌方事故岩溶地面塌陷地质灾害易发区分布图垃圾渗滤液花都增城从化番禺郊区垃圾填埋场污染一、城市地质工作简介1、国外城市地质工作现状•为解决和减少城市地区出现的地质问题或灾害，世界各地积极开展城市及周边地区的地质工作，解决对城市人口和财产造成的物理和财政损害。•1862年，城市地质学的鼻祖——奥地利著名的地质学家埃德沃德·休斯（EduardSuess）研究了维也纳市的地质条件对居民生活的影响，撰写了专著《维也纳地质》•最早的城市地质工作可以追溯到二十世纪20年代末期，以德国出版的特殊土壤图用于城市规划为代表。•但现代意义上的城市地质工作主要是在二战以后发展起来的，以德国为代表的东欧国家实施了系统的城市地质填图计划。编制了城市1:1万和1:5千的地质图、地基图和土地类型图，反映土壤和岩石的自然属性，图面内容以定性描述为主。•60－70年代，欧洲各国，开展了针对如何使用最适当的方法在图上展现城市地区地质数据的研究，并随着水文地质和岩土模型的应用增加，进行了城市地质信息的定量描述和预测人类活动对城市发展的影响。这一时期的代表性成果；•美国的“加利福尼亚城市地质总体规划”、“旧金山湾地区定量土地潜力分析”•德国的“下萨克森州和不莱梅市自然环境潜力地质科学图系（1:20万）”2、国外城市地质发展历史与研究现状70－80年代，欧洲各国及部分发展中国家相继开展了全新的主题城市填图工作，开展城市地区地质数据的专门研究，对地质数据进行多学科综合和理解，并进行定量描述和预测人类活动对地球圈层的影响，采用GIS信息技术与模型技术，用于解决城市地质环境问题及土地利用规划、土木工程建设等相关问题，为城市规划、政府决策提供比过去更通俗的城市地质主题图。90年代以来，是国际城市地质工作目标进一步明确，工作思路和工作方法也有所创新。以保障人类生命财产安全、促进城市社会、经济、环境可持续发展为城市地质工作目标。◦特点：注重以整体观点研究城市地质问题，保护城市地质环境、超前服务于城市可持续发展的战略◦技术方法：多学科、多目标、多种技术方法的交叉配合，GIS、RS、GPS技术广泛应用3、世界城市地质工作的发展趋势工作内容从早期的工程地质为主，向多内容的综合性研究发展，促进地学信息为城市规划和管理服务。工作范围突破了单一城市的局限，扩展到更大的地域，出现了与国土区域规划接轨的趋势；城市综合地学主题填图工作发展迅速，如荷兰、印度尼西亚、马来西亚和泰国等国的城市综合地学主题填图工作。采集多学科地学信息，从区域填图、评价到局部监测，形成决策支持系统。如加拿大的“城市地质计划”，洛杉矶、东京、伦敦和莫斯科等城市的“地下深部调查和填图项目”等。利用现代信息技术和手段、以GIS为平台的数字化空间数据库和计算机成图，已成为现代城市地质工作新的主流工作模式。4、国内城市地质研究现状与国外相比，中国的城市地质工作起步较晚，80年代以来，中国城市地质工作发展迅速，成效显著。在地面沉降、海水入侵和岩溶塌陷等问题的研究已进入国际先进水平。1984～1985年全国30多个中心城市开展了1∶5万区域地质调查工作。80年代后期，在100余座城市中开展了城市规划、建设和管理服务的综合勘查、地质论证、供水勘查、工程地质及环境地质勘查等的工作；北海、三亚、石家庄等38个城市开展了为城市规划决策服务的综合评价工作。90年代以来，城市地质工作越来越多地考虑社会、经济、环境等因素，围绕着城市地下水资源的可持续利用、地面沉降、垃圾处置等为主题城市地质工作在中国东部地区有了较快的发展；上海、天津、苏锡常、杭嘉湖等地区和城市的地面沉降研究取得了重要进展2001年，南京成立了城市环境研究中心，主要开展重要城市和经济发达区环境地质调查及评价，建立以数字空间数据库、计算机成图和GIS等现代技术为依托的为城市规划、建设、管理服务的决策支持系统等。2003年，中国地质调查局启动了北京、上海、杭州，2005年又启动了天津、广州、南京共六个城市的多参数三维城市地质调查试点工作（城市地质调查1.0版）这一轮城市地质调查在工作内容、方法技术上与以往的城市地质有很大差别，信息技术、深部探测技术、多参数、三维地质结构等理念的引入，标志着我国城市地质工作进入了一个新的历史时期。当前，成都、武汉、上海等城市开启了多要素城市地质调查和地下空间探测与安全利用项目立项工作，进入了城市地质调查2.0版5、研究进展及态势第一轮六个试点城市示意图北京天津上海杭州南京广州我国典型城市地质工作一览表省份及城市起止时间经费（万）及来源中央财政省财政市财政区财政湖北武汉2012-201652885512北京市2004-200822252225上海市2004-200815003000浙江杭州2004-200910005001500天津市2005-200812002400广东广州2005-201110682136.08江苏省南京市2005-200811002200黑龙江哈尔滨2007-201035001500广西南宁2013-20188002000桂林2013-20182000柳州2013-20182000广东省典型城市地质工作一览表城市工作时间承担单位已投经费（万）及来源进度中央财政省财政市财政广州2005-2011广东省地质调查院10682136.08已完成深圳2010.1-2010.12广东省深圳地质局200未完成佛山2007、2010-2011广东省佛山地质局1300未完成东莞2010、2011、2016广东省海洋地质调查院800未完成江门2012.1-2014.12广东省地质局第六地质大队270未完成河源2008.12-2010.6有色金属地质局地环中心120未完成茂名2010.1-2010.12有色金属地质局水文队120未完成肇庆2010.11-2015.1有色金属地质局933队100未完成惠州2013.12-2016.1有色金属地质局935队200未完成2005年中国大地出版社出版了中国地质学会城市地质研究会编辑的《中国城市地质》一书2006年北京市地质矿产勘查开发局创办了《城市地质》CityGeology（季刊）城市地质试点项目组编制了中国城市地质调查技术指南城市地质调查试点项目编制了中国城市地质调查系列丛书6、我国城市地质工作存在的主要问题整体而言，中国的城市地质工作水平仍落后于发达国家。主要表现在：◦城市地质调查研究工作与城市规划结合不甚紧密，调查评价体系恪守固定模式，实用性较差，成果多被束之高阁。◦缺乏超前服务意识，城市地质工作未主动地延伸到相关方面，成果不能及时转变为重大决策和规划服务的有效信息。◦城市水文地质、工程地质、环境地质单一领域的研究成果多，综合性研究少、成果集成研究更少，对城市复杂的地质条件缺乏整体的研究和了解，成果信息不易转化◦调查成果如大多数城市地质图（图系）主要表现纯地质内容，图面复杂，专业性强，城市规划和管理者难以应用。◦城市地质工作的方法手段相对落后，建立城市地质空间数据库和信息系统的工作刚刚起步，地质资料标准化程度亟待提高。勘查深度受限，不能满足城市规划、建设、管理的需求城市地下空间调查和利用深度大都以50米以浅为主。勘查以工程地质钻为主，以钻孔为主，没能够很好地解决不确定性和抗干扰性的问题，深度和精度都有很大的局限性；在地下空间安全利用的规划、法规、管理、技术等方面都还处在起步阶段，解决地下空间的安全利用问题也已迫在眉睫城市地质工作机制体制尚未建立，城市地质调查工作呈现碎片化发展城市地质工作长期以来没有建立完善的工作机制，各省市未能实现系统部署和统一管理。出现项目承担单位技术水平良莠不齐，技术标准未能统一，城市地质工作市场较为紊乱，难以保证项目工作质量，难以避免地质单位内部的恶性竞争。另外，由于未形成政府部门、技术支撑单位、服务对象之间良性循环互动机制，由地质勘查单位实施完成的城市地质项目，缺乏相应的成果推广平台和联系渠道，成果难以广泛应用于城市规划、建设、管理、运行和防灾减灾工作当中地质工作转型升级的“阵痛期”未能提前谋划和合理处置当前，地质工作从侧重以地质找矿为主服务于国土资源中心工作向以人为本服务于经济社会发展全局转变。服务于城市生态文明建设和保障城市安全的城市地质工作是地质工作重要的服务方向之一。但快速转型势必出现一系列的问题和“阵痛”。大量的地勘单位在转型过程中需要重新定位，明确工作方向。不能形成“一窝蜂”“抢食”的局面，重大地质问题的解决需要部的技术指导，但地方地勘单位的转型发展也同样需要政府的政策支持、合理引导和项目支撑开展全面调查，需要稳定持续的经费支持一直以来，一方面公益性、基础性、先导性地质工作经费以中央财政为主，地方财政对公益性地质工作经费投入严重不足，历史欠账多，加之城市地质需要调查的内容广，解决的问题多，资料更新速度快，这就要求城市地质工作需要大量、稳定持续的经费支持，而当前的经费投入和保障机制远不能满足经济社会发展对城市地质调查的要求7、城市地质工作的重要意义及下一步城市地质工作展望城市地质调查是一项为城市规划、城市建设和管理提供科学依据的基础性工作，对高起点、高标准推进城市建设具非常重要的意义。目前开展的多参数三维城市地质调查不仅是一项查清城市资源与环境家底的重要工作，而且可以通过对地质调查数据进行多学科的综合与理解，从根本上协调和缓解城市经济开发、空间开发与地质环境载体之间的矛盾，使之向良性方向发展国家对城市地质工作提出了新要求，各级政府高度重视城市地质工作国务院政府工作报告在2017年重点工作中提出了“统筹地上地下建设，加强城市地质调查”，“建立资源环境监测预警机制”国土规划纲