基于信息量法的黔中巖溶區(qū)地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)

楊強(qiáng), 李浩, 張鳴之, 李榮建, 華興, 丁偉翠

(1.中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院, 北京 100081; 2.西安理工大學(xué)巖土工程研究所, 西安 710048; 3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心, 保定 071051; 4.貴州地質(zhì)調(diào)查院, 貴陽(yáng) 550000; 5.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院, 北京 100037)

隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化水平的不斷提高,由此引發(fā)的土地資源緊缺、建筑空間擁擠、城市交通堵塞、生態(tài)環(huán)境污染、城市防災(zāi)能力薄弱等諸多影響城市可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題日益突出[1-7]。城市地下空間的合理開(kāi)發(fā)利用是解決“城市綜合征”的戰(zhàn)略選擇,是優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)和管理格局、增強(qiáng)地上與地下建設(shè)有機(jī)聯(lián)系、促進(jìn)地下空間與城市整體同步發(fā)展的必要措施,也是緩解城市資源緊張、改善城市環(huán)境、提升生活品質(zhì)的必由之路,對(duì)于推動(dòng)城市由外延擴(kuò)張式向內(nèi)涵提升式轉(zhuǎn)變,提高城市綜合承載能力和宜居水平,促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[8-11]。

地質(zhì)環(huán)境條件是地下空間開(kāi)發(fā)利用的載體,地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、巖土體條件、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)及地質(zhì)災(zāi)害等諸多脆弱敏感因素制約著地下空間的開(kāi)發(fā)利用,因此城市地下空間資源利用適宜性評(píng)價(jià)是城市地下空間規(guī)劃和合理開(kāi)發(fā)利用的基礎(chǔ)[11-13],其中董英等[11]確定了城市地下空間開(kāi)發(fā)利用的地質(zhì)安全評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容,夏友等[12]將地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)因子分為敏感因子、重要因子、一般因子,吳冰華等[13]詳細(xì)論述了敏感性因子對(duì)鄭州城市地下空間利用的影響。眾多學(xué)者在地下空間利用地質(zhì)方面做了大量的研究,城市地下空間開(kāi)發(fā)利用適宜性評(píng)價(jià)的方法主要有地質(zhì)綜合分析法、模糊灰色聚類(lèi)法、綜合指數(shù)法、專(zhuān)家聚類(lèi)法、模糊綜合評(píng)判法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、灰色評(píng)估法、模糊數(shù)學(xué)法、多目標(biāo)線(xiàn)性加權(quán)函數(shù)法等[12-17],而確定各指標(biāo)權(quán)重的方法主要有專(zhuān)家打分法、層次分析法(analytical hierarchy process,APH法)、熵權(quán)-層次分析法、權(quán)重反分析法、變權(quán)法及多種方法組合實(shí)用[18-22],這些方法針對(duì)不同區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn),取得一定的探索。針對(duì)城市的地質(zhì)環(huán)境條件,采用合適的評(píng)價(jià)方法,選取恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重是地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。

中國(guó)巖溶地區(qū)分布廣泛,地質(zhì)條件復(fù)雜,地下空間開(kāi)發(fā)利用難度大、成本高[23-25],尤其是復(fù)雜的巖溶地下水問(wèn)題,顧鴻宇等[26]也提出地下水對(duì)城市地下空間開(kāi)發(fā)利用的關(guān)鍵制約因素。基于巖溶區(qū)地下空間利用的復(fù)雜性,目前國(guó)內(nèi)對(duì)非巖溶區(qū)地下空間利用的研究較多,對(duì)巖溶區(qū)地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究相對(duì)較少?，F(xiàn)選擇黔中高原臺(tái)面貴安新區(qū)花溪大學(xué)城典型巖溶區(qū)作為研究對(duì)象,在綜合分析典型巖溶區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件的基礎(chǔ)上,選擇影響地下空間利用的主要因子,通過(guò)專(zhuān)家-層次分析法確定影響因子權(quán)重,建立適合于巖溶區(qū)的地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)模型,基于ArcGIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)研究區(qū)分區(qū)、立體分層地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)。以期使形成的典型巖溶區(qū)地下空間評(píng)價(jià)利用的模型與方法為同類(lèi)地區(qū)地下空間利用評(píng)價(jià)提供方法借鑒,評(píng)價(jià)結(jié)果為典型區(qū)地下空間利用、國(guó)土空間規(guī)劃提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況

貴州省貴安新區(qū)是國(guó)務(wù)院2014年批準(zhǔn)設(shè)立的第八個(gè)國(guó)家級(jí)新區(qū),位于貴陽(yáng)市和安順市結(jié)合部,是黔中城市群核心地帶。貴安新區(qū)屬于新興新區(qū),規(guī)劃建設(shè)處于起步實(shí)施階段,貴安新區(qū)“高端化、綠色化、集約化”戰(zhàn)略定位,“多層次、一體化”的軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建以及地下綜合設(shè)施系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)均對(duì)地下空間資源利用提出了迫切需求和極高要求,急需在地下空間規(guī)劃開(kāi)發(fā)利用前,開(kāi)展地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)研究,為地下空間開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃建設(shè)提供技術(shù)支撐,更好的服務(wù)地下空間“規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理”全過(guò)程。

花溪大學(xué)城典型巖溶區(qū)位于貴安新區(qū)黨武鎮(zhèn)擺牛村、擺仇院村、馬場(chǎng)地村、棟青樹(shù)村、下壩村一帶,面積約5 km2(圖1)。典型巖溶區(qū)屬云貴高原黔中山原地帶,為貴州中部二級(jí)高原夷平面地帶,屬低中山丘陵區(qū);地形相對(duì)高差多小于100 m,最低海拔1 040 m,最高1 400 m;區(qū)內(nèi)地面高度起伏不大,高原原面保存較為完整。區(qū)內(nèi)地貌主要由巖溶丘陵和洼地組成,溶丘多成“饅頭”狀,低矮圓滑,相對(duì)高差多小于50 m;洼地多呈圓形或橢圓形,淺碟狀,多封閉,內(nèi)有厚度不大的土層覆蓋,少數(shù)洼地成為小型匯水盆地或人工修建小型水庫(kù),形成小面積的濕地。典型巖溶區(qū)地表水系較為發(fā)育,主要為珠江水系的花溪河流域,較大的地表溪流有擺牛河和下壩河,兩條小河在工作區(qū)東北部匯合,往東南注入漣江,年平均流量135 L/s。

區(qū)內(nèi)出露地層有二疊系長(zhǎng)興組、大隆組、三疊系大冶組和第四系,地層巖性主要為碳酸鹽巖(面積占95%)、碎屑巖和第四系黏土。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造以褶皺構(gòu)造為主,斷裂不發(fā)育,構(gòu)造形跡主要為走向近于南北的復(fù)式褶曲,在區(qū)內(nèi)為黨武復(fù)式背斜。區(qū)內(nèi)地下水系統(tǒng)為分散排泄地下水系統(tǒng),含水巖組劃分為碳酸鹽巖巖溶水含水巖組、基巖裂隙水含水巖組、松散巖類(lèi)孔隙水含水巖組;區(qū)內(nèi)地下水埋深為1 148.7 ～ 1 232.1 m,地下水由南、北向中部流動(dòng),與地表徑流基本一致。區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)巖組主要有松散松軟堆積層巖類(lèi)、碳酸鹽巖類(lèi)及碎屑巖類(lèi)3個(gè)巖土體類(lèi)型,松散松軟堆積層巖類(lèi)有中偏高壓縮黏土類(lèi)和低壓縮碎石類(lèi)2個(gè)巖組,碳酸鹽巖類(lèi)有強(qiáng)巖溶化碳酸鹽巖巖組、中等巖溶化碳酸鹽巖巖組,碎屑巖類(lèi)主要是軟質(zhì)巖。區(qū)內(nèi)可溶巖大面積出露,巖體溶隙、裂隙發(fā)育,加之地下水運(yùn)移溶蝕作用強(qiáng)烈,巖溶發(fā)育強(qiáng)烈,嚴(yán)重制約了地下空間的開(kāi)發(fā)利用。

2 適宜性評(píng)價(jià)方法

典型巖溶區(qū)地下空間適宜性評(píng)價(jià)是立體多層、多種因素組成的復(fù)雜體系,需要根據(jù)典型巖溶區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件選擇適合的適宜性評(píng)價(jià)方法,并構(gòu)建適應(yīng)的評(píng)價(jià)模型,進(jìn)而得出可靠的適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果為地下空間開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

2.1 適宜性評(píng)價(jià)地質(zhì)模型

根據(jù)花溪大學(xué)城典型巖溶區(qū)地形地貌特征、地下空間規(guī)劃、地上地下空間利用特點(diǎn),結(jié)合《城市地下空間規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51358—2019)中地下空間利用立體層位劃分,分析研究工程地質(zhì)勘查40個(gè)鉆孔(6個(gè)控制孔,34個(gè)勘查孔)揭露的地層結(jié)構(gòu)特征,結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)(超淺層0～20 m)、淺層地震(淺層10～60 m)、高密度電法(0～50 m)組合勘探的剖面,得出有效保護(hù)利用地下埋深為18 m左右的相對(duì)隔水泥巖層工程地質(zhì)特性,將花溪大學(xué)城典型巖溶區(qū)地下空間利用概化為分半地下空間、淺層(-18～0 m)、次淺層(-18～35 m)開(kāi)展適宜性評(píng)價(jià)(圖2)。

圖2 研究區(qū)地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)地質(zhì)模型Fig.2 Suitability evaluation model of underground space in Gui’an New Area

半地下空間受地形起伏程度(主要為溶丘、洼地)的影響,地下空間沒(méi)有明確的地上地下分界線(xiàn),主要為地表的溶丘、溝谷、坡地等以上部分,本層主要功能為停車(chē)場(chǎng)地、綜合管廊、生活?yuàn)蕵?lè)、公共步行通道、人防等設(shè)施,地下空間利用主要受地形地貌條件、工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、水生態(tài)環(huán)境影響。淺層空間位于地下-18 m左右隔水泥巖層頂板至半地下層底板,主要功能為地下交通廊道、物流通道、地下市政設(shè)施、商業(yè)服務(wù)場(chǎng)所等,主要受工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、水生態(tài)環(huán)境和地下及地表建筑利用情況影響。次淺層空間:位于地下-18 m左右隔水泥巖層底板至-35 m左右,主要功能為儲(chǔ)水廊道、數(shù)據(jù)中心等戰(zhàn)略基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),主要受工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、水生態(tài)環(huán)境和地下及地表建筑利用情況影響。

2.2 適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法

對(duì)受多種因素影響的典型巖溶區(qū)地質(zhì)空間進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià),必須篩選出關(guān)鍵影響因子,建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,同時(shí)解決評(píng)價(jià)因子的統(tǒng)一化及規(guī)范化問(wèn)題,對(duì)受復(fù)雜因素影響的地下空間利用問(wèn)題進(jìn)行層次分解和重建,建立科學(xué)、合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。采用專(zhuān)家-層次分析法構(gòu)建典型巖溶區(qū)地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[22-30],專(zhuān)家-層次分析法能夠把復(fù)雜問(wèn)題中的各因素劃分成相關(guān)聯(lián)的有序?qū)哟?可以實(shí)現(xiàn)定量分析與定性分析相結(jié)合,是一種較好的權(quán)重確定方法,層次分析方法能將典型巖溶區(qū)地下空間利用的各因素劃分成相關(guān)聯(lián)的層次有序、條理清楚的多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的評(píng)價(jià)體系,適宜于典型巖溶區(qū)地下空間利用評(píng)價(jià)。

2.2.1 評(píng)價(jià)因子選取

綜合分析典型巖溶區(qū)地下空間調(diào)查及工程地質(zhì)勘查資料,研究區(qū)地下空間利用主要受到地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境及建設(shè)利用現(xiàn)狀控制。選取地形地貌、工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、水生態(tài)環(huán)境、地下空間利用現(xiàn)狀、地表空間利用現(xiàn)狀等因素作為評(píng)價(jià)因子,建立了花溪大學(xué)新城地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)體系(圖3)采用專(zhuān)家-層次分析法對(duì)于地下空間利用的優(yōu)劣性進(jìn)行Ai賦值,分級(jí)賦值見(jiàn)表1。

表1 地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)因子分級(jí)及賦值表Table 1 Grading table for evaluating the suitability of underground space utilization

圖3 地下空間利用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.3 Evaluation index system of underground space utilization

2.2.2 評(píng)價(jià)因子權(quán)重的確定

邀請(qǐng)20名在研究區(qū)長(zhǎng)期從事綜合地質(zhì)調(diào)查、地下空間利用、巖溶災(zāi)害防治的專(zhuān)家對(duì)地下空間利用影響因素權(quán)重進(jìn)行打分,結(jié)合層次分析法(APH)確定各影響因子權(quán)重。主要過(guò)程是通過(guò)構(gòu)建判斷矩陣、重要性排序計(jì)算、一致性檢驗(yàn)等方法計(jì)算地下空間利用影響因子所占的權(quán)重[28]。主要步驟如下。

步驟1構(gòu)建判斷矩陣。

以A表示目標(biāo),Ui、Uj(i,j=1, 2,…,n)表示影響典型巖溶區(qū)地下空間評(píng)價(jià)的因素,Uij表示Ui對(duì)Uj的相對(duì)重要性數(shù)值,并由Uij組成A-U判斷矩陣P。

(1)

步驟2重要性排序。

根據(jù)判斷矩陣,求出其最大特征根λmax所對(duì)應(yīng)的特征向量ω。所求得的特征向量ω經(jīng)歸一化處理,得出各影響因素權(quán)重分配。

Pω=λmaxω

(2)

步驟3一致性檢驗(yàn)。

判斷權(quán)重合理性,需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)公式為

CR=CI/RI

(3)

式(3)中:CI=(λmax-n)/(n-1),CI為判斷矩陣一致性指標(biāo);λmax為最大特征根;n為矩陣階數(shù);RI為判斷矩陣平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。1～9階的判斷矩陣的RI如表2所示。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI的值Table 2 Values of the average random consistency index RI

2.2.3 評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型

采用多目標(biāo)線(xiàn)性加權(quán)函數(shù)法,按照各目標(biāo)的重要性賦予相應(yīng)的權(quán)系數(shù),然后對(duì)其線(xiàn)性組合進(jìn)行優(yōu)化求解多目標(biāo)問(wèn)題,對(duì)典型巖溶區(qū)地下空間利用進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型為

(4)

式(4)中:D為評(píng)價(jià)目標(biāo)總得分(0≤D≤1);Ai為第i個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的量化分值;Bi為第i個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重;Cj為第j個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)的權(quán)重;n為指標(biāo)層的指標(biāo)數(shù)量;m為準(zhǔn)則層的指標(biāo)數(shù)量。

2.2.4 適宜性評(píng)價(jià)的實(shí)現(xiàn)

典型巖溶區(qū)地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)是通過(guò)利用ArcGIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的。ArcGIS是一套完整的GIS平臺(tái)產(chǎn)品,具有強(qiáng)大的圖件制作、空間分析、空間信息整合能力,能夠很好地完成地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)分析。在ArcGIS平臺(tái)中將研究區(qū)劃分為不同的面單元,并通過(guò)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)圖層中的不同分級(jí)進(jìn)行賦值,利用ArcGIS的Weight Sum(權(quán)重求和)進(jìn)行疊加計(jì)算,最后實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)。首先對(duì)所有指標(biāo)層進(jìn)行分級(jí),根據(jù)地下空間開(kāi)發(fā)因素的貢獻(xiàn)賦值(Ai),設(shè)定0

Ii=∑AiWi

(5)

式(5)中:Ii為各層的適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)值;Ai為各評(píng)價(jià)因子取值;Wi為各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重取值。根據(jù)結(jié)果自動(dòng)分級(jí),通過(guò)反演校正得出評(píng)價(jià)結(jié)果,Ii得分越高,地下空間利用適宜性越好。

3 評(píng)價(jià)方法應(yīng)用

應(yīng)用建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法對(duì)花溪大學(xué)城典型巖溶區(qū)半地下空間、淺層地下空間、次淺層地下空間進(jìn)行地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)。

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

分層評(píng)價(jià)地下空間利用適宜性,首先需要確定評(píng)價(jià)指標(biāo)層,然后利用層次分析法,構(gòu)造判斷矩陣,滿(mǎn)足一致性檢驗(yàn)后,對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行權(quán)重賦值(Wi),各分層評(píng)價(jià)指標(biāo)層權(quán)重見(jiàn)表3,部分評(píng)價(jià)因子分級(jí)見(jiàn)圖4(半地下空間評(píng)價(jià)因子)。

表3 研究區(qū)各評(píng)價(jià)分層適宜性指標(biāo)層權(quán)重賦值表Table 3 Weight assignments table of each evaluation stratum suitability index layer in the study area

圖4 部分評(píng)價(jià)因子分級(jí)圖Fig.4 Classification map of some evaluation factors

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

在ArcGIS中運(yùn)用圖層疊加功能,根據(jù)每個(gè)影響因子圖層的分級(jí)指標(biāo)值,進(jìn)行權(quán)重疊加成圖,成圖后對(duì)疊加進(jìn)行圓滑及微小合并處理,形成最終的地下空間適宜性評(píng)價(jià)圖。地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)分為適宜區(qū)、較適宜區(qū)、一般適宜性區(qū)、不適宜區(qū)4個(gè)等級(jí),半地下、淺層、次淺層的評(píng)價(jià)結(jié)果如圖5和表4所示。

表4 地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果表Table 4 Evaluation results table of suitability of underground space utilization

圖5 地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.5 Evaluation results map of suitability of underground space utilization

3.2.1 半地下空間評(píng)價(jià)結(jié)果

適宜區(qū)占比75.51%,主要分布在下壩村、擺牛村一帶,地貌以溶丘洼地為主,斷裂構(gòu)造不發(fā)育,鉆孔資料揭露附近巖心(巖體結(jié)構(gòu))相對(duì)完整,地下水水位較深,沒(méi)有巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害,基本沒(méi)有地表地下建筑設(shè)施,適宜地下空間的開(kāi)發(fā)利用。較適宜區(qū)占比14.31%,主要分布溶丘與洼地過(guò)渡的緩丘地區(qū),附近斷裂影響范圍較小,巖溶發(fā)育程度小,地下水位相對(duì)較深。一般適宜區(qū)占比9.72%,主要分布在黨武鎮(zhèn)及周邊自然村,地表相對(duì)高程較低,地形起伏度中等,巖體相對(duì)破碎,巖體中溶孔、溶蝕裂隙發(fā)育,局部泉水出露,地下水水位較淺;不適宜區(qū)占比0.46%,主要分布在研究區(qū)的北部,下壩村以西區(qū)域,受斷層影響較大,該區(qū)地下水水位相對(duì)較淺,開(kāi)發(fā)利用難度較大。不適宜區(qū)主要集中在斷裂帶與巖溶塌陷點(diǎn)附近,在大冶組二段灰?guī)r區(qū),半地下空間利用主要受斷裂及巖溶塌陷影響。

3.2.2 淺層地下空間評(píng)價(jià)結(jié)果

適宜區(qū)占比67.02%,主要分布在擺牛村與黨武鎮(zhèn)下壩村一帶,區(qū)域內(nèi)鉆孔揭示地下水位較深,巖溶不發(fā)育,工程地質(zhì)巖組較堅(jiān)硬,基本沒(méi)有地表水體,地上地下空間目前未被開(kāi)發(fā)利用。較適宜區(qū)占比25.69%,主要零星分布在工作區(qū)內(nèi),面積較小,無(wú)不良地質(zhì)作用,地形起伏度較大,開(kāi)發(fā)利用成本較大。一般適宜區(qū)占比5.54%,主要分布在研究區(qū)中部和南部,區(qū)域內(nèi)見(jiàn)有少量地表水體,巖石受褶皺和斷裂作用影響,相對(duì)破碎,地層產(chǎn)狀有一定起伏。不適宜區(qū)占比1.75%,分布在研究區(qū)擺牛村一小片區(qū)域,地下水水位較淺,見(jiàn)有地表水體,發(fā)育有巖溶溶蝕及小溶洞,開(kāi)發(fā)利用難度大。

較半地下空間,適宜性的面積減少,不適宜面積增多,地下空間利用主要與深層的地下水涌出量、巖溶發(fā)育程度等因素相關(guān)。

3.2.3 次淺層空間評(píng)價(jià)結(jié)果

適宜區(qū)占比53.78%,主要分布在工作區(qū)中部,區(qū)域內(nèi)-18 m存在隔水層,該區(qū)地形水文埋深較深,地層產(chǎn)狀緩,巖體較完整,未見(jiàn)地表與地下大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用適宜地下空間開(kāi)發(fā)利用。較適宜區(qū)占比28.97%,主要分布在適宜區(qū)周邊,受構(gòu)造影響,巖體相對(duì)破碎,地表水地下水對(duì)其開(kāi)發(fā)影響較小。一般適宜區(qū)占比13.40%,主要分布在下壩村西,區(qū)域內(nèi)鉆孔揭露巖溶較發(fā)育,鉆孔內(nèi)涌水量相對(duì)較大,工程地質(zhì)巖組較軟弱。不適宜區(qū)占比3.85%,零星分布在研究區(qū)各部,主要受巖溶塌陷和地下水條件影響。次淺層地下空間利用適宜性以適宜為主,但較適宜、一般適宜、不適宜比例增加,總體上次淺層地質(zhì)環(huán)境條件稍差,地下工程建設(shè)施工難度大、成本高,地下工程建設(shè)時(shí)應(yīng)采取合理的基坑圍護(hù)等措施,防范基坑涌水、巖溶塌陷等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。

4 結(jié)論

基于花溪大學(xué)城典型巖溶區(qū)地形地貌、地質(zhì)環(huán)境條件和建設(shè)現(xiàn)狀,概化出地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)的地質(zhì)模型,篩選出地下空間利用的主要影響因素,確定了評(píng)價(jià)因子權(quán)重?；诘叵驴臻g利用的地質(zhì)模型,融合專(zhuān)家-層次分析法、多目標(biāo)線(xiàn)性加權(quán)函數(shù)法,建立了典型巖溶區(qū)地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型,形成了較為實(shí)用、可靠的評(píng)價(jià)方法。在ArcGIS平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了典型巖溶區(qū)地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)。得出如下結(jié)論。

(1)典型巖溶區(qū)地下空間利用的主要影響因素有地形地貌、工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、水生態(tài)環(huán)境、地下空間利用現(xiàn)狀及地表建筑利用現(xiàn)狀。

(2)采用的專(zhuān)家-層次分析法、多目標(biāo)線(xiàn)性加權(quán)函數(shù)法和ArcGIS相結(jié)合的方法對(duì)黔中典型巖溶區(qū)地下空間利用適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)因子的程序化、關(guān)聯(lián)化、條理化更強(qiáng),計(jì)算效率更高,評(píng)價(jià)結(jié)果更為直觀、科學(xué)、合理、準(zhǔn)確,實(shí)用性和推廣性較強(qiáng),為典型巖溶區(qū)地下空間利用評(píng)價(jià)方法提供了借鑒。

(3)半地下空間利用主要受地形起伏程度、斷裂構(gòu)造、巖體相對(duì)破碎、巖溶塌陷影響;淺層地下空間利用主要受斷裂構(gòu)造、巖石破碎程度、地下水補(bǔ)徑排條件及巖溶發(fā)育影響;次淺層地下空間利用主要受地下水補(bǔ)徑排條件、巖石破碎程度及巖溶發(fā)育影響。研究區(qū)三層地下空間適宜利用的區(qū)域占比較高,垂向上從上到下開(kāi)發(fā)利用難度逐步增大,巖溶區(qū)地下空間開(kāi)發(fā)利用主要受斷裂構(gòu)造、巖石破碎程度、巖溶發(fā)育、地下水埋藏條件控制。

(4)提出的典型巖溶區(qū)地下空間利用適宜性評(píng)價(jià)方法為同類(lèi)地區(qū)地下空間利用適宜評(píng)價(jià)提供了方法借鑒。評(píng)價(jià)結(jié)果為花溪大學(xué)城典型巖溶區(qū)地下空間利用規(guī)劃、地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題工程處置、合理有效利用地下空間資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境提供了科學(xué)依據(jù)。