北京門頭溝新城規(guī)劃分區(qū)地質(zhì)環(huán)境適宜性探討

趙忠海

（北京市地質(zhì)研究所，北京 100120）

0 引言

為適應首都現(xiàn)代化建設的需要，解決城市發(fā)展中面臨的諸多矛盾和問題，實現(xiàn)北京市經(jīng)濟社會的持續(xù)快速發(fā)展，北京市于2004年編制了《北京城市總體規(guī)劃（2004～2020年）》，提出了“兩軸 －兩帶 －多中心”和城市次區(qū)域劃分的設想，將全市從總體上劃分為首都功能核心區(qū)、城市功能拓展區(qū)、城市發(fā)展新區(qū)和生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)四類區(qū)域。門頭溝規(guī)劃新城是《北京城市總體規(guī)劃（2004～2020年）》中確定的11個新城之一，地處北京“兩軸—兩帶—多中心”城市空間結(jié)構中的一軸（東西軸）、一帶（西部發(fā)展帶）、一中心（西部的綜合服務中心）上。為了給新城的規(guī)劃及建設提供詳盡的地質(zhì)依據(jù)，確保今后新城的科學和可持續(xù)發(fā)展，減少因水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)問題給新城的建設和發(fā)展帶來重大危害或造成不必要的經(jīng)濟損失，防災于未然，受北京市政府委托，筆者參與并主持完成門頭溝規(guī)劃新城前期區(qū)域工程地質(zhì)勘查工作，并在此基礎上，對該新城規(guī)劃分區(qū)的地質(zhì)環(huán)境適宜性進行了探討［1］。

1 門頭溝新城的規(guī)劃分區(qū)

根據(jù)《門頭溝新城規(guī)劃（2005～2020年）》，規(guī)劃新城位于門頭溝區(qū)東部，新城范圍主要包括龍泉、永定兩鎮(zhèn)，總面積為87km2，規(guī)劃人口規(guī)模為25萬人，城鎮(zhèn)建設用地規(guī)模約25km2。新城的總體布局為“兩帶兩區(qū)”格式：“兩帶”為沿西部淺山的山帶和沿永定河的水帶；“兩區(qū)”為以葡萄嘴為界的北部龍泉鎮(zhèn)老城區(qū)和南部永定鎮(zhèn)新城區(qū)。規(guī)劃新城以構筑首都西部生態(tài)屏障、打造區(qū)域性綜合服務基地和建設現(xiàn)代化的宜居新城為重點，劃分為居住、生態(tài)休閑、文化娛樂、旅游、服務、行政辦公、康體運動、商貿(mào)、市政、交通、商業(yè)、科研、工業(yè)以及倉儲等 21個功能區(qū)（圖1）［2］。

2 門頭溝新城的地質(zhì)環(huán)境背景

2.1 地形地貌特征

規(guī)劃新城區(qū)地處太行山北端與華北平原西北隅的交匯部位，主要以中低山、丘陵及山前沖積平原為主，總體地勢表現(xiàn)為西北高、東南低。區(qū)內(nèi)海拔最高為990.3m，（刺茅花坨）最低為70m。（東沿河）地貌成因類型主要包括侵蝕構造地貌、剝蝕構造地貌以及堆積地貌等。

2.2 區(qū)域地質(zhì)概況

規(guī)劃新城區(qū)內(nèi)出露的主要地層有石炭系～二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系以及第四系，其周邊地區(qū)還出露有薊縣系、青白口系、寒武系以及奧陶系等。區(qū)內(nèi)的地質(zhì)構造較發(fā)育，主要有谷積山復式背斜、九龍山～香峪大梁向斜、石景山南向斜等褶皺構造以及永定河斷裂和八寶山斷裂等斷裂構造等。

圖1 門頭溝新城規(guī)劃功能分區(qū)圖Fig.1 Functionplanningmapofthe newMentougoutowncity

2.3 水文地質(zhì)概況

新城規(guī)劃區(qū)內(nèi)中低山區(qū)的水文地質(zhì)分為碳酸鹽巖溶裂隙含水巖組、碳酸鹽巖巖溶水—碎屑巖裂隙含水巖組以及碎屑巖裂隙含水巖組，其中碳酸鹽巖溶裂隙含水巖組的富水性較好，單井出水量500～2000m3/d，地下水位埋深由南向北逐漸加大，如規(guī)劃區(qū)南部丁家灘一帶的地下水位埋深為21.5m，而北部南園村一帶的水位埋深則變?yōu)?40m左右。碎屑巖裂隙含水巖組和碳酸鹽巖巖溶水—碎屑巖裂隙含水巖組的富水性較差。一般單井涌水量50～500m3/d，水位埋深30～150m不等。

本區(qū)地下水的化學類型一般為HCO3－Ca·Mg型水。其pH值一般為6.9～8.1，總礦化度一般為152～926mg/L，總硬度一般為 105～535mg/L，地下水水質(zhì)總體屬Ⅱ級水。

規(guī)劃區(qū)內(nèi)地下水的補給方式主要為大氣降水，以滲入方式補給。地下水有良好的逕流條件，受地形影響，由西北向東南流動。地下水排泄方式主要是自然蒸發(fā)、地下逕流及人工開采。

2.4 工程地質(zhì)概況

新城規(guī)劃區(qū)內(nèi)的巖土體類型大致可分為三類，分別為松散巖類、軟弱巖類和半堅硬－堅硬巖類。其中，半堅硬－堅硬巖類的巖性主要為細砂巖、粉砂巖、細砂巖等，巖石質(zhì)地堅硬，抗壓強度較強，承載力較大；軟弱巖類的巖性主要為頁巖、硬綠石角巖、泥巖等，巖石軟硬相間，隨粘土礦物的增加易軟化，浸水后抗壓強度降低；松散巖類主要為素填土及第四系坡洪積物，其中，素填土回填時間短，固結(jié)度低，工程地質(zhì)條件較差，為不良工程地質(zhì)層；第四系坡洪積物主要為松散的粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土、卵石等。

2.5 地質(zhì)災害發(fā)育情況

新城規(guī)劃區(qū)內(nèi)的主要地質(zhì)災害有塌陷、地裂縫以及崩塌等。其中塌陷和地裂縫主要發(fā)育于區(qū)內(nèi)東龍門、橫嶺、東辛房以及中門寺一帶，主要是由采礦活動引起；崩塌主要發(fā)育于區(qū)內(nèi)主要交通干道沿線，主要是由修路削坡引起。除此之外，在規(guī)劃區(qū)南部的戒臺寺－秋坡村一帶還發(fā)育一處滑坡災害，主要也是由采礦活動所導致。

3 門頭溝新城規(guī)劃區(qū)地質(zhì)災害適應性分析評價

3.1 分析評價原則

本次工作對門頭溝新城規(guī)劃區(qū)的地質(zhì)災害適應性評價遵循以下幾個原則：

（1）突出重點兼顧一般原則

組成地質(zhì)環(huán)境的有利因素和不利因素很多，各因素受自然及人類活動的影響程度也不相同，本次評價主要考慮與工程建設及人類居住密切相關的地質(zhì)環(huán)境條件、水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件以及地下水環(huán)境影響等因素，并適當考慮了地形地貌及地震烈度分區(qū)等其它因素。

（2）有限時空原則

地質(zhì)環(huán)境是一個開放、復雜的動態(tài)系統(tǒng)，特別是在人類活動的影響下，有時變化十分強烈和迅速，有時則是一個緩慢演化的過程，本次評價主要是基于2002年至今各項地質(zhì)工作所獲取的相關信息。

（3）因地制宜原則

城市的發(fā)展應依托自然地質(zhì)環(huán)境條件，充分利用現(xiàn)有的地形、地貌、地質(zhì)構造及自然地理等地質(zhì)空間，從而使地質(zhì)環(huán)境與人類活動、環(huán)境容量及城市發(fā)展相和諧。

（4）預測性原則

地質(zhì)環(huán)境是人類活動作用的重要客體和載體，同一地質(zhì)環(huán)境對不同形式的人類活動的反應不同，所以要在充分考慮自然地質(zhì)條件的基礎上，研究組成地質(zhì)環(huán)境的各種組分特征，研究規(guī)劃區(qū)建成后對其地質(zhì)環(huán)境的影響，使地質(zhì)環(huán)境既能與人類經(jīng)濟活動相適應，又不致發(fā)生環(huán)境地質(zhì)問題。

（5）相對性原則

本次地質(zhì)環(huán)境適宜性評價，僅相對門頭溝新城規(guī)劃區(qū)而言，與其它不同區(qū)域規(guī)劃的地質(zhì)環(huán)境適宜性無可比性［3］。

3.2 分析評價方法

3.2.1 評價指標的選取及各專題層的建立

評價指標即參與評價的影響因素。本次工作通過兩兩對比法，對影響規(guī)劃區(qū)地質(zhì)環(huán)境適宜性評價的各項指標進行了篩選，最終確定了工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)災害危險性、工程建設場地適宜性以及規(guī)劃建設對地質(zhì)環(huán)境的影響程度作為評價指標，并分別建立專題層。

（1）工程地質(zhì)條件（K1）

本次工作通過對地形地貌、巖土體地層巖性及分布特征、地下水影響及抗震設計條件等四方面分析，對規(guī)劃區(qū)的工程地質(zhì)條件進行了綜合分區(qū)，共劃分出工程地質(zhì)條件良好、較好、一般和差等四個區(qū)（表1、圖2）。

表1 工程地質(zhì)綜合分區(qū)標準Table1 Syntheticalsubareastandardontheengineeringgeology

（2）水文地質(zhì)條件（K2）

水文地質(zhì)條件對城市的建設及可持續(xù)發(fā)展的影響非常大，故本次工作將水文地質(zhì)條件作為評價新城規(guī)劃分區(qū)地質(zhì)環(huán)境適宜性的主要因素之一。由于本區(qū)地下水的水質(zhì)總體屬于Ⅱ級，故工作主要根據(jù)單井日出水量將規(guī)劃區(qū)劃分為地下水富水性好（單井日出水量≥5000m3/d）、較好（單井日出水量3000～5000m3/d）、一般（單井日出水量 1500～3000m3/d）和差（單井日出水量≤1500m3/d）等四個區(qū)（圖2）。

（3）地質(zhì)災害危險性（K3）

根據(jù)地質(zhì)災害的易發(fā)性和易損性，本次工作將新城規(guī)劃區(qū)劃分為地質(zhì)災害危險性大、中、小和無四個區(qū)。（表2、圖3）

表2 地質(zhì)災害危險性分級標準Table2 Graduatestandardofthegeologichazardrisk

（4）工程建設場地適宜性（K4）

本次工作根據(jù)場地穩(wěn)定性、地基穩(wěn)定性、地下水情況以及場地排水條件等四方面因素，將新城規(guī)劃區(qū)工程建設場地適宜性劃分為適宜、較適宜、適宜性差和不適宜四類（表3、圖3）。

圖2 門頭溝新城規(guī)劃區(qū)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件分區(qū)圖Fig.2 Engineeringgeologyandhydrogeological conditionssubareaofthenewMentougoucity

表3 工作區(qū)場地適宜性分區(qū)指標及分級標準表Table3 Indexandgraduatestandardoftheyardfeatsubarea

（5）規(guī)劃建設對地質(zhì)環(huán)境的影響程度（K5）

本次工作依據(jù)新城的功能規(guī)劃及區(qū)內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境特點，將各功能規(guī)劃區(qū)建設對地質(zhì)環(huán)境的影響程度劃分為大、中、小和無四類。其中將市政、交通、工業(yè)等規(guī)劃建設（圖1中的17、18、21功能區(qū)）對地質(zhì)環(huán)境的影響程度確定為大，將居住、商業(yè)、金融、辦公等規(guī)劃建設（圖1中的3～11、14～16、20功能區(qū)）對地質(zhì)環(huán)境的影響程度確定為中，將休閑、度假、文化產(chǎn)業(yè)等規(guī)劃建設（圖1中的1、12、13功能區(qū)）對地質(zhì)環(huán)境的影響程度確定為小，將旅游、文化娛樂等規(guī)劃建設（圖1中的2、19功能區(qū)）對地質(zhì)環(huán)境的影響程度確定為無［4］。

圖3 門頭溝新城規(guī)劃區(qū)地質(zhì)災害危險性和建設場地適宜性評價圖Fig.3 Geologichazardriskandyardfeatevaluation ofthenewMentougoucity

對上述各評價指標的賦值情況見表4。

表4 地質(zhì)環(huán)境適宜性評價指標Table4 Indexofthegeologicalenvironmentfeatevaluation

3.2.2 評價模型的建立

（1）采用層次分析法（AHP）確定各影響因素的權重系數(shù)

層次分析法是美國運籌學家 T.L.saaty教授于20世紀70年代提出的一種實用的多方案或多目標的決策方法，是一種將決策者對復雜系統(tǒng)的決策思維過程模型化和數(shù)量化的過程，決策者可將復雜問題分解為若干層次和若干因素，在各因素之間進行簡單的比較和計算，就可確定不同方案的權重［5］。本文通過對影響規(guī)劃區(qū)地質(zhì)環(huán)境適宜性評價的各因素進行分析，確定了如下判斷矩陣：

經(jīng)AHP法計算，確定了工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)災害危險性、工程建設場地適宜性以及規(guī)劃建設對地質(zhì)環(huán)境的影響程度的權重系數(shù)分別為0.37、0.11、0.06、0.18 和 0.28；經(jīng)檢驗，CI=0.029，CR=0.026＜1，故權重系數(shù)的計算結(jié)果較為合理。

（2）建立規(guī)劃區(qū)地質(zhì)環(huán)境適宜性分析評判模型

在分別建立了各評價指標專題層的基礎上，本文通過GIS強大的空間分析和處理功能，進行多元信息的復合與疊加，從而實現(xiàn)對規(guī)劃區(qū)地質(zhì)環(huán)境適宜性的分析評價。其數(shù)學評判模型為：

式中，Pj——第j個單元的評價指數(shù)；

i——評價指標；

aj——第i個評價指標在第 j個評價單元中的賦值；

bi——第i個評價指標的權重；

n——單元數(shù)；

m——評價指標的數(shù)量。

3.2.3 分析評價的步驟

本次工作對新城規(guī)劃區(qū)地質(zhì)環(huán)境適宜性的評價主要遵循以下步驟（圖4）：

圖4 規(guī)劃區(qū)地質(zhì)環(huán)境適宜性評價流程圖Fig.4 Flowsheetofthegeologicalenvironmentfeatevaluation

3.3 分析評價結(jié)果

依據(jù)上述步驟，本次工作對門頭溝新城所規(guī)劃的21個功能區(qū)逐一進行了評價（表2），大部分規(guī)劃功能區(qū)的地質(zhì)環(huán)境比較適宜（Pj≥3），部分規(guī)劃功能區(qū)的地質(zhì)環(huán)境基本適宜（3＞Pj≥1.5）（局部不適宜），極少數(shù)規(guī)劃功能區(qū)的地質(zhì)環(huán)境不適宜（Pj＜1.5）。評價結(jié)果見表5。

4 結(jié)論

在城市建設的規(guī)劃階段，進行地質(zhì)環(huán)境適宜性的分析與評價，可有效預防和減少工程建設過程中及工程建成投入使用后地質(zhì)災害的發(fā)生及其導致的各項損失，對城市的規(guī)劃、布局及后期建設也具有重要指導意義。本文在門頭溝規(guī)劃新城前期區(qū)域工程地質(zhì)勘查工作基礎上，通過對區(qū)域工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)災害危險性、工程建設場地適宜性以及規(guī)劃建設對地質(zhì)環(huán)境的影響程度等主要因素進行綜合分析與研究，對門頭溝新城規(guī)劃分區(qū)的地質(zhì)環(huán)境適宜性進行了評價與探討，并對該新城所規(guī)劃的21個功能區(qū)分別進行了評價。評價認為，門頭溝新城規(guī)劃分區(qū)的地質(zhì)環(huán)境總體來說是適宜或基本適宜（局部地區(qū)存在一定地質(zhì)環(huán)境問題）的，但個別功能分區(qū)的地質(zhì)環(huán)境不適宜。對于基本適宜及不適宜的功能分區(qū)，本文指出了其存在的主要地質(zhì)環(huán)境問題，并提出了有針對性的建議，為當?shù)卣诮窈蟮某鞘薪ㄔO和經(jīng)濟發(fā)展決策提供了科學的參考依據(jù)，具有重要的指導意義。

表5 新城規(guī)劃功能區(qū)地質(zhì)環(huán)境適宜性評價結(jié)果Table5 Resultofthegeologicalenvironmentfeatevaluation

［1］北京市人民政府，北京城市總體規(guī)劃（2004～2020年）［R］.2006：1－22.BeijingMunicipalPeople＇sGovernment.Beijingoverallcity plans（2004～2020）［R］.2006：1 －22.

［2］北京市門頭溝區(qū)人民政府.門頭溝新城規(guī)劃（2005～2020 年）［R］.2005：4 －40.Beijing Mentougou Countypeople ＇sgovernment，new Mentougoucityplans（2005 ～2020）［R］.2005：4 －40.

［3］宋印勝，等.山東省棗莊市新城規(guī)劃區(qū)地質(zhì)環(huán)境適宜性分區(qū)探討［J］.上海地質(zhì)，2002（80）：20 －22.SONGYinsheng，etal.DiscusseflofFittingDivisionOil theGeologicalEnvironmentin PlanningAreaofNew Zhaozhuang in Shangdong Province ［J］. Shanghai Geology，2002（80）：20－22.

［4］北京市地質(zhì)研究所.北京門頭溝規(guī)劃新城前期區(qū)域工程地質(zhì)勘查報告［R］.2010：1－173.Geological Institute of Beijing.The prior regional engineeringgeologicalsurveyreportonthenewcityofthe MentougouCounty［R］.2010：1 －173.

［5］趙煥臣，許樹柏，和金生.層次分析法 ［M］.北京.科學出版社，1986：10 －25.ZHAOHuanchen，XUShubai，HEJinsheng. Analytic hierarchicprocess［M］.Beijing.Sciencespress，1986：10－25.