城市地质

城市地质
摘要：国土资源部中国地质调查局先后在环渤海、长江三角洲和珠江三角洲三个经济区，与上海、北京、杭州、天津、南京、广州等六个城市政府合作开展了城市地质调查试点工作，为地质工作服务于城市规划、建设和管理做出了重要的探索和实践。

城市地质调查是围绕制约城市可持续发展的地质构造、地质资源、地质环境等综合因素，采用地质、物探、化探、钻探、遥感、监测、测试和计算机等多学科、多专业方法、手段，以已有地质资料为基础，全面调查城市三维地质结构、地质资源、地质环境和地质灾害，建立城市地质信息数据库与三维可视化数据管理服务系统，综合评价城市发展的资源保障与环境承载能力，从而为城市规划、建设、管理、防灾减灾、环境治理服务，为城市可持续发展服务的先行性、基础性地质工作。

本文介绍了新一轮城市地质工作的新思路、新特点，工作部署与组织，调查内容、工作方案、技术方法以及调查成果应用效果。

关键词：城市地质，城镇化，城市规划、城市管理、城市建设、三维地质结构、三维可视化数据管理服务系统。

一、城市规划、建设、管理对地质工作的需求
新中国城市化发展已经历了初期和中期两大阶段。

新中国成立后的前三十年，城市化低缓发展。

1949年我国城市132个，城市化率为10.64%。

1978年城市216个，城市化率达到17.8%。

改革开发以来的三十年，中国的城市化以史无前例迅猛速度发展。

至2008年，全国城市655个，城市化率为45.68%。

此期间中国城市化率年增0.94%，而同期世界城市化年均增长率0.3%。

城市化的快速发展和城市的可持续发展需要包括地质科学在内的科学理论和资料为城市的科学规划、建设和管理提供支撑，促进我国城镇化科学、健康发展，使城市由自由发展转变为科学规划与管理的层次。

城市规划对地质工作的需求。

城市规划是城市建设和发展的蓝图，是建设和管理城市的基本依据。

城市规划涉及到城市地面布局和地下空间的科学利用、城市容量、城市主导产业定位等内容。

城市的区域地质和地壳稳定性评价信息，地下三维地质结构与地下空间资源信息，地质资源（地下水、地热、建筑材料、矿产、化石能源以及自然旅游等资源）信息，地质环境、地质灾害调查评价信息等是制定城市规划的重要基础。

当前城市化发展进程中还存在城市群层面缺少基于地质调查资料的区域统一规划；各城市发展“大而全，小而全”，城市个性和特色不突出，缺乏产业协调和分工协作，机场等大型基础设施重复建设；城市规划中盲目追求规模，缺乏城市发展的自然资源承载能力的科学合理测算；相当多的已通过审批的城市规划是在地质资料依据不充分，甚至缺少地质资料的情况下编制的；一些城市布局过于集中，一些城市选址不当，一些城市发展了自然资源短缺的产业等等问题。

城市建设对地质工作的需求。

现代城市建设需要的地质资料内容更全面、系统、广泛，需要的地质工作资料更具体、精度更高。

如城市新城区建设、奥运场馆、上海世博会、CBD等重大工程选址与施工，城市地铁建设等城市地下空间开发建设设计均需要完整、翔实的地质资料。

在开发地下空间过程中也会遇到一系列工程地质问题，如珠江三角洲、长江三角洲存在的软土地基、沙土液化及岩溶塌陷，环渤海地区的新构造运动、地裂缝和地面沉降等都是制约城市地下空间开发的关键问题。

城市安全对地质工作的需求。

城市发展面临着地震、海啸、台风等自然灾害，同时城市发展中也诱发和加剧了地面沉降、地面塌陷、水土体污染、垃圾污染、海水入侵等人为负面影响和危害。

据不完全统计全国已有136个大中城市地下水受到不同程度的污染。

全国82%的河流、湖泊受到污染。

上海、江苏、浙江、天津、河北、陕西等16个省(区、市)的46个城市(地段)明显产生地面沉降问题。

海平面上升严重影响渤海湾地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区。

全国城市固体废弃物年均2.5亿吨，且每年以8－10%的速度增加。

总堆放量高达70多亿吨，占地6亿平方米，对城市生态地球化学环境产生严重影响。

城市管理对地质工作的需求。

城市管理与城市应对突发性事件的能力，迫切需要强有力的城市地质信息数据作为基础。

例如地壳稳定性与城市市政建设计划制定，政府地下水等资源开发管理计划，城市地下空间资源开发与地籍管理，城市周边地球化学环境与农产品安全及农业区划管理，城市地铁、天然气管线运营管理，土地资源调查监测与政府城市土地利用管理等。

城市地质工作需要纳入政府管理主流程。

城市居民对地质工作的需求。

城市居民对其所处城市的区域地质背景、地壳稳定性、环境地质状况的关注和对城市地质有关信息的了解愿望越来越强烈。

地质环境（水土体地球化学质量、地基稳定性、灾害的发生几率等）已成为企业家和市民投资的决策依据。

政府有义务、也有责任开辟城市地质公众信息发布窗口，定期向社会发布。

二、新一轮城市地质工作的总体思路、部署与实施
上世纪80年代中期，原地质矿产部和城乡建设部合作开展了城市地质工作。

主要围绕城市地下水资源勘察、城市综合工程地质勘察、城市环境地质与地质灾害调查，以解决城市建设中面临的某一地质问题为主。

国土资源部中国地质调查局2002年开始准备（中国地质调查局2002年10月我国东部城市集中区城市立体地质调查理论与方法文集；中国地质调查局发展研究中心2002年8月城市地质——国家地质工作的新领域地调情报第16辑），2003年开始先后选择了北京、上海、杭州、天津、南京和广州等作为试点，与各城市政府合作，开展了新一轮城市地质调查，目前已经全面完成。

1．工作总体思路。

新一轮城市地质调查以服务于城市可持续发展为目标，
围绕制约城市可持续发展的地质资源、地质环境等综合因素，在城市行政区范围内，以先进地学理论为指导，采用地质、测绘、遥感、物探、化探、钻探、监测、测试和计算机等现代综合方法、手段，以已有地质资料为基础，开展多学科、多目标、多用途的区域三维地质结构、地质资源与地质环境等综合地质调查，综合评价城市发展的资源保障能力和环境承载能力，建立城市综合地学信息管理服务系统和三维可视化决策平台，为城市规划、建设和管理提供全方位的地质信息服务，满足公众对地学知识需求。

2．工作主要特点。

表现为超前性、综合性、立体性、公益性、实用性五大特点。

超前性：新一轮城市地质工作已由单纯的地质灾害等应急式服务转变为超前服务。

通过系统、综合、立体、精细调查和高新技术的应用，查明城市区域地质背景、地质资源、地质环境，开展城市地壳稳定性评价和城市自然资源容量评价，为政府进行城市、城市群科学合理规划布局决策服务。

超前性也表现为由对已有地质问题、地质现象调查，转变为对城市地质灾害、地质现象的模拟预测和预警。

综合性：由区域地质调查、工程地质、水文地质、环境地质各单专业调查和各自为战，转向多学科、多专业、多领域、多种技术手段，调查城市区域三维地质结构，地质资源（地表土地资源、地下空间资源、地下水资源、地热资源、建材与矿产资源、旅游地质资源等）、地质环境与灾害的系统综合性调查，发挥了专业间紧密联系互补的优势。

立体性：由以往以地表二维调查为主，转变为开展三维立体地质调查，建立三维岩石地层模型，以满足城市地下空间开发的需求。

公益性：由中央、地方政府出资，主要服务于城市的规划、管理、建设以及城市居民对地学信息的需求，为商业性工程地质勘察提供区域基础资料。

应用性：由传统地质系统内循环，转变为紧紧围绕城市规划、管理、建设需求，成果及时纳入到城市政府管理的主流程。

同时新一轮城市地质调查还表现为系统化、定量化、信息化、动态化四大特色。

3．工作主要目标。

一是查明与评价六个试点城市的地质背景、资源与地质环境的安全性、承载力，为城市的规划、建设与管理服务，为地方开展城市地质工作提供示范。

二是建立城市地质调查工作指南，为全国开展城市地质工作提供统一的技术规范。

三是探索不同类型城市地质调查工作方法，探索安全有效的城市地球物理调查技术方法，研发城市多源异构三维可视化地质信息管理系统。

4．工作部署与实施。

需求导向、统筹规划、分段实施；先示范、后展开；先东部，后西部；先中心城市，后一般城市；先发达城市，后欠发达城市；先城
市，后城市群。

现阶段已经完成了环渤海、长三角、珠三角三大城市群的北京、上海、天津、南京、杭州、广州等六城市的试点调查。

编制了城市地质调查工作指南和技术要求，研发了城市多源异构三维可视化地质信息管理系统。

5．工作组织管理与实施。

新一轮的城市地质调查在项目的组织实施上形成了三个机制、一条经验、五个措施的经验。

三个机制：中央与地方共同出资，统一部署，统一管理，统一标准，成果共享的合作机制；以城市行政区为单元，区域地质、区域地球物理、区域地球化学、区域水工环、钻探、信息技术等多专业统一部署，分头实施，互相促进，协调推进的机制；地质工作与政府规划、城建、交通、环保等部门协同应用转化的机制。

一个经验：政府主导，中央部门业务指导的城市地质项目组织管理的经验。

五条措施：一是共同出资，统筹设计。

六个试点城市的城市地质调查项目采用中央与地方共同出资。

六个试点中央共出资8093万元，各市政府共投入13961万元。

各试点项目围绕城市规划、管理、建设的需求，编制总体设计。

地质、地球物理、地球化学、钻探、水文、工程、环境、资源、信息技术等各专业调查和综合研究评价课题统筹部署。

各课题中相关工作内容与工作方法集中统一部署，一法多用、一孔多用、一样多用；二是统一管理，统一标准。

项目由中国地质调查局与城市地方政府组成协调管理领导小组共同组织管理。

项目实行开放的运行模式，按照城市地质工作指南提出的城市区域地质、水文地质、工程地质、环境地质、灾害地质、地质资源、城市地球物理调查、钻探工作、遥感地质调查、城市地质数据库和成果三维可视化信息系统等统一的技术要求，集中区域内的地质调查队伍，并联合有关科研院校，共同攻关；三是集成资料，科技支撑。

在城市政府相关部门的协调下，全面收集在城市地区不同时代、市政、地矿、石油、水利等各部门形成的原始资料和成果资料，充分应用信息化技术，进行资料的全面集成总结，建立城市地质数据库。

在充分收集分析利用已有可用资料的基础上，再进行补充必需的新的调查；四是协同作战，分步实施。

在工作部署上，围绕总体目标进行统一部署，以信息系统建设为主线，针对具体任务分课题、专题实施。

课题实施顺序上先开展基岩、活动断裂和松散堆积物层区域三维地质结构调查，进而开展水文、工程、环境、资源、信息系统等专业调查，其后开展专题评价；五是围绕需求，深化延拓。

编制专业性地质图、非专业性简明地质图件，满足专业地质人员、政府决策者、管理部门工作人员需求。

把专业成果转化成城市规划、城市承载力评价、城市建设管理等可以直接利用的成果，采用三维可视化表达方式，构建城市规划、建设和管理的三维可视化决策平台。

三、城市地质调查技术方案
1．新一轮城市地质调查工作主要包括以下工作内容与方法：
城市三维立体地质与地下空间资源调查。

各试点城市工作平面上分为1：1万或更大比例尺解剖区，1：2.5万重点调查区，1：5万-1：10万比例尺的一般
调查区。

以北京为例。

奥运村为解剖区，6000平方千米的城区为重点调查区，城区外围为一般调查区。

在垂向上，分为0-100米工程建设层，0-基岩面以上的松散堆积物层，基岩面以下的基岩层三个层次。

工程层主要调查岩（土）体类型、结构、工程力学特征、空间分布、各岩土体之间关系等。

特别注意调查软土、膨胀土、可溶岩、红黏土、风化岩土、饱和液化沙土等不良岩土体的空间分布。

第四纪松散堆积物层的调查主要地貌、岩石地层、年代地层、生物地层、化学地层、磁性地层、事件地层以及沉积相与沉积环境、岩相古地理与古气候、古人类活动等内容。

基岩层主要调查基岩岩石、结构、构造，区域构造等特征。

应用钻探资料和地球物理资料，构建城市区工程建设层、松散沉积物层和基岩层的三维地质结构、工程地质结构和水文地质结构，进而开展地下空间的开发和利用适宜性评价，建立地下空间地籍系统。

主要采用地表地质填图、精细钻孔资料、地球物理资料和遥感调查来构建三维地质结构和三维工程地质结构。

基岩层主要应用地球物理和钻探资料，结合基岩露头资料，查明基底岩石结构构造，查明基底起伏面空间变化，编制基岩埋深图和基岩地质图，查明基岩断裂构造及与地震关系，岩溶构造等。

三维水文地质结构调查主要包括含水层富水程度、范围，地下水补给、径流、排泄条件及其变化，调查地下水地球化学质量，评价地下水资源潜力。

例如上海利用了30余万个各类钻孔资料，按照“中心城—新城—郊区”三个规划功能区，建立了“工程地质层—第四纪地质层—基岩地质层”三个层次的三维地质结构模型。

系统查明了上海地下三维地质结构和影响城市发展的软土、易液化砂等不良地质体的分布，对不良地质体对地下空间利用的影响进行了评价，开展了地下空间适宜性区划研究。

城市地质资源调查。

城市地质资源包括土地、水、矿产（包括建筑材料）、旅游地质资源、地下空间、地热等。

地质资源调查依据城市的实际情况选择性开展，主要以前人资料的综合研究为主。

调查城市地下水资源潜力，开展应急水资源基地的调查与评价，为地下水资源开发与保护提供基础资料；查明地热等矿产资源的开采、开发、利用现状，评价资源开发对环境造成的影响程度，调查分析地热资源潜力，对重点地区开展地热资源区域评价；调查建筑材料资源主要种类、分布范围、开发利用现状和潜力，并结合城市总体规划和环境要求，提出建材资源可持续、合理开发和利用的建议；调查城市土地利用现状与特点、土壤特征及与地质环境的关系、评价土地质量；调查旅游地质资源的现状，包括资源的类型、数量、规模、级别、质量、特点、成因等，开展城市旅游地质资源评价，提出合理的开发建议。

城市地质环境与地质灾害调查。

主要开展活动构造与稳定性分区、地质灾害、水土体地球化学、垃圾填埋场等方面的调查。

地壳稳定性调查与评价，开展城市活动断层分布与地震关系的调查与评价，划分城市地壳稳定性分区，对城市规划与建设提供建议；城市地区地质灾害调查，主要包括地裂缝、地面沉降、地面塌陷、不稳定斜坡、崩塌（危岩体）、滑坡、泥石流、海水入侵、河（海）岸侵蚀与淤积等方面调查。

查明已存在和潜在地质灾害类型、分布、程度、趋势、危害，研究重要地质灾害的形成机理和引起地质灾害的诱发因素，研究和评价因地表建筑、地下空间开发、重大工程建设后可能诱发的地质灾害影响范围、影响程度。

建立集地质灾害信息监测、信息分析处理、网络化信息传输、信息发布于
一体的地质灾害信息库，为地质灾害预防和应急决策提供信息支持，为政府制定防灾、减灾的预防措施或提出调整城市规划提供重要依据；水土体地球化学背景及污染状况调查，重点查明地表水体和土壤化学元素背景及污染状况，进行水土体地球化学环境质量评价，进而综合评价城市的环境质量状况，为土地资源的规划、合理利用及城市功能合理布局提供基础资料；垃圾填埋场的污染的调查和研究，分析填埋场产生的淋滤液对土壤、地层、地下水和地表水水质构成的潜在威胁。

例如北京完成了土壤环境地球化学调查，编制了地球化学图件119张，并开展了区域生态地球化学评价工作。

杭州查明了岩溶塌陷区的分布特征，查明了西湖周边地区易发岩溶石灰岩的分布、厚度、产状、岩性组合、断裂、褶皱、破碎带、节理裂隙带特征，划分岩溶层组类型，圈定了隐伏岩溶的形态特征，断裂破碎带的产伏、规模等。

基本查明了主要活动断裂的分布特征，对主要断裂的活动时间进行测年，分析和评价了区域地壳稳定性。