摘要:城市地质工作是城市规划建设的重要基础,贯穿于城市运行管理的全过程。做好城市地质工作,对推进中国新型城镇化建设和新时代生态文明建设具有非常重要的现实意义和战略意义。依据城市发展阶段将城市地质调查划分为城市起步阶段的专项调查阶段、城市扩容阶段的水工环调查阶段、城市快速发展阶段的综合地质调查阶段和城市提质阶段的多要素城市地质调查4个阶段。在简要回顾中国城市地质专项调查和水工环调查阶段工作的基础上,对综合地质调查和多要素城市地质调查工作的思路、调查内容、取得的主要成果、工作特点以及研究进展等进行了概括和评述,总结了当代城市地质调查与研究进展,梳理了新时代城市地质工作面临的问题,以人与自然和谐共处,城乡融合,宜居城市、文明城市、智慧城市建设为目标,从理念更新、体制机制改革、理论与学科建设、技术方法创新、工作内容拓展、服务产品等角度,对城市地质未来发展做出展望。
关键词:城市地质;地下空间;人地和谐;智慧城市;新时代
1引言
人类刚刚进入文明时代是以小型群落为单元的,后来逐渐成为大型部落和原始村落,公元前5000年开始发展为小型城镇。18世纪机械化的普及造成城市进程的加快,二战后发达国家城镇化快速发展,20世纪80年代后发展中国家城市化进程加快(斯波特,2017)。
尽管中国汉、唐、元、明历代都城辉煌,无论是都城选址、还是建设都能顺应自然并或多或少地运用了地质学原理,但都不属于真正的城市地质工作。1912~1949年中国的地质工作主要是针对基础地质和矿产地质展开(张久辰,2005),真正的城市地质工作始于新中国成立。
城市地质工作是城市规划建设的重要基础,贯穿于城市运行管理全过程。做好城市地质调查工作,对推进中国新型城镇化建设和新时代生态文明建设具有非常重要的战略意义。建国以来,中国城镇化政策经历了从重视工业建设忽视城镇化建设,到提出城镇化战略的转变(张茂省,2014)。大多数城市发展经历了或将经历起步阶段(1950~1978)、扩容阶段(1979~1999)、快速发展阶段(2000~2017),提质(2018~)等4个阶段。由于各阶段城市发展对地质工作的需求不同以及国家宏观政策的影响,对应的城市地质工作也不尽相同。笔者依据城市发展阶段将城市地质调查划分为相应的专项调查阶段(1950~1978)、水工环调查阶段(1979~1999)、综合地质调查阶段(2000~2017)和多要素城市地质调查等4个阶段(2018~2025)。在简要回顾中国城市地质专项调查和水工环调查阶段工作的基础上,对综合地质调查和多要素城市地质调查工作的思路、调查内容、取得的主要成果、工作特点以及研究进展等进行了概括和评述,总结了当代城市地质调查进展和研究进展,梳理了新时代城市地质工作面临的问题,以人与自然和谐共处、城乡融合、宜居城市、文明城市、智慧城市建设为目标,从理念更新、体制机制改革、理论与学科建设、技术方法创新、工作内容拓展、服务产品等角度,对城市地质未来发展做出展望。
2城市地质调查发展阶段
2.1专项调查阶段(1950~1978)
1950~1978年是中国经济建设全面开展时期,城市建设处于起步阶段,城市地质工作是以解决制约城市发展的水资源为主,兼顾地基稳定性、地质灾害及环境地质问题开展零星的专项调查工作。1952年,第一次全国城市建设座谈会讨论了“城市建设管理机构的建立健全”、“城市规划的开展”等议题,对北方部分缺水城市(北京、西安、包头等)开展了以寻找地下水资源为目的的水资源地质勘查(张秀芳,2004)、重点工程的工程地质勘查以及环境地质和地质灾害调查。20世纪50年代是区域水文地质开创时期,基本完成中国区域水文地质普查之后,逐渐转入重点经济发展区的水文地质工作,开展了重要城市地下水资源与环境水文地质评价。
在城市地质研究方面,尽管尚未形成城市地质学,但前苏联地质、水文地质、工程地质等理论与技术方法不断输入中国,为解决城市发展遇到的地质问题提供了理论与技术支撑,对中国城市地质科学的发展产生了深远的影响。
在城市地质队伍建设方面,20世纪50年代地质部成立以后,各省先后建立了水文地质、工程地质专业队伍、有关的研究机构以及地质院校等,为开展城市地质相关工作储备了必要的技术人才与专业化队伍。
2.2水工环调查阶段(1979~1999)
1979~1999年,国家把工作重心重新转移到经济建设上来,城市建设进入扩容阶段,现在的许多特大城市、大城市都是在这个时期奠定了坚实的基础。城市扩容阶段城市规划对地质工作提出了新的要求,不再是单一的水资源问题,或工程地质问题,也非零星的专项调查所能解决,以城市为中心的水工环地质调查全面展开,掀起了中国城市地质调查的高潮。完成了60多个城市供水水文地质勘查,以14个沿海城市为重点开展了水文地质工程地质综合勘查。这一阶段开展的水文地质、工程地质、环境地质调查比较全面系统,从以解决资源问题为主到资源与环境问题并重,并解决了重点城市典型环境地质问题,上海、天津、西安、苏州等城市的地面沉降研究取得重要进展,部分城市还开展了区域地壳(或工程地质)稳定性评价工作,服务城市意识逐渐增强。不足之处:一是调查范围偏小,勘查深度不足;二是进入20世纪90年代,国家层面的城市地质工作处于低迷时期,岩土工程得到快速发展并在城市建设中发挥了重要的作用。
工业化的兴起、兴盛和经济逐渐繁荣带动城市建设进入扩容阶段。城市扩容对城市地质学科发展提出了要求,这一时期,众多学者注重基础研究,在工程地质、岩土工程、水文地质、环境地质、矿山地质环境等方面发表了一系列的专著。虽然还没有形成城市地质学,但这个时期可以被认为是中国城市地质学的早期发展阶段或是萌芽时期。
在城市地质队伍建设方面,20世纪80年代随着水文地质普查的结束,各省水文地质、工程地质专业队伍大都投入到服务于城市的水工环地质调查工作,有关的研究机构以及地质院校等也参与了相关的调查和研究工作,但尚未形成专门的研究体系。20世纪90年代随着国家地质勘查经费投入的锐减,城市地质工作者相当一部分转为岩土工程者。
2.3综合地质调查阶段(2000~2017)
2000~2017年是中国经济发展和城市建设最快的时期,城市建设进入快速发展阶段,各级城市在这个时期都得到大规模发展。城市在快速发展过程中暴露出一系列并非岩土工程所关注和所能解决的重大地质问题,20世纪80年代完成的较为系统的水工环地质调查成果,无论是从城市范围、勘查深度,还是关注的问题及其对地质问题的认识上,都不能满足城市快速发展阶段城市规划、建设、运行、管理对地质工作的需求,服务城市发展的多学科、多门类联合的综合地质调查应运而生。
1999年中国地质调查局成立后,城市地质工作逐渐被重视,城市地质调查项目的数量和经费逐渐增大,调查的内容越来越广泛并趋于综合,服务城市和解决问题的意识愈来愈强。主要开展了4个方面的工作:①2004~2012年,开展了全国306个地级以上城市地质环境资源摸底调查,初步查明了城市环境地质问题及地质资源状况。②2004~2009年,完成了上海、北京、天津、广州、南京、杭州6个城市三维地质调查试点。③自2009年,采用部、省、市的多方合作模式,完成了福州、厦门、苏州、合肥、石家庄、秦皇岛、济南等28个城市地质调查工作。④2010年以来,以城市群为单元,相继开展了京津冀、长三角、珠三角、海峡西岸、北部湾、长江中游、关中平原、中原、成渝等重点城市群综合地质调查工作。2016年中国地质调查局设立了重要经济区和城市群综合地质调查计划,下设京津冀一体化协同发展区地质保障工程、长江经济带地质环境综合调查工程、海岸带综合地质调查工程、泛珠三角地区地质环境综合地质调查工程和丝绸之路境内段综合地质调查工程,部署了44个综合地质调查二级项目,是当代综合地质调查的代表。
2017年是城市地质工作承上启下、实现重大转折的一年,城市地质工作从此进入新时代辉煌时期。城市地质工作第一次被写进国务院工作报告,国土资源部出台了《关于加强城市地质工作的指导意见》,召开了全国城市地质工作会议,发布了《城市地质调查总体方案》(2017~2025),部署了雄安新区、西安、成都等城市的空间、资源、环境、灾害等多要素城市地质调查示范,提出了未完成城市地质调查不批准城市规划的要求。同时,打破专业界限,创新成果表达内容和方式,编制了北京城市副中心、雄安新区、京津冀、粤港澳大湾区等一系列国土资源与环境地质图集、对策建议报告,服务成效尤为明显。地球深部探测重大科技项目将城市地下空间精细探测与安全利用技术作为第一项任务。
2.4多要素城市地质调查阶段(2018~2025)
2018~2025年是中国经济发展和城市建设的提质阶段,对应的城市地质工作主体为多要素城市地质调查阶段,同时完成全国地级以上城市1∶5万基础性综合地质调查。
多要素城市地质调查就是以空间、资源、环境、灾害等要素为调查内容,以城市群、大中城市及小城镇多层次需求和问题为导向,服务规划、建设和运行、管理全过程的新型城市地质调查。《城市地质调查总体方案(2017~2025)》提出该阶段的目标任务是:要聚焦城市规划、建设、运行、管理的重大问题,大力推进“空间、资源、环境、灾害”多要素城市地质调查,开展城市发展过程中的重大科技问题攻关,搭建三维城市地质模型,构建地质资源环境监测预警体系,建立城市地质信息服务与决策支持系统。到2025年,着重推进140个中等以上城市多要素地质调查,倾力打造25~30个城市地质调查示范,创建多要素城市地质调查工作体系和技术标准体系(中国地质调查局,2017)。
多要素城市地质调查采取中央引导,地方和城市人民政府主导,多方联动,协同推进的工作模式。自然资源部代表中央主要负责制定推进城市地质工作的相关政策措施,统筹部署全国城市地质工作。中国地质调查局按照全国城市地质工作部署,主要开展城市行政辖区1∶25万和规划建设区1∶5万综合地质调查评价、重点城市多要素城市地质调查示范、编制城市地质调查技术规程规范及全国城市地质调查工作技术指导。各省自然资源厅及省政府相关部门主要负责组织开展辖区内公益性综合地质调查评价、制定省级地质资料汇交管理办法、统筹推进辖区内城市地质工作。各城市人民政府主要负责建立城市地质工作协调机制、推进城市地质资料汇交及共享与服务、制定城市地质成果服务政府管理的相关制度、建立城市地质三维结构模型、建立资源环境监测预警网络、建立城市地质可视化信息服务决策支持平台。相关建设单位主要开展商业性城市地质调查工作、汇交相关地质资料、承担相应监测防治责任。
城市总体规划、详细规划、建设、管理的不同阶段对空间、资源、环境和灾害等多要素城市地质调查的需求不同,对应的调查内容和精度要求也随之不同(中国地质调查局水环部,2017)。
2.4.1总体规划阶段
面向空间:一是开展城市行政辖区1∶25万自然资源综合地质调查,初步掌握区域自然资源状况、地质环境条件和资源环境问题,评价国土空间适宜性,划定三条“红线”,提出国土空间规划优化建议;二是开展城市规划区1∶5万综合地质调查,基本查明土地利用类型和三维地质结构条件。面向资源:一是在有供水前景的地区圈定水源地范围并设定保护区,地下水允许开采量应满足C级精度;二是在地热富集区,圈定地热田范围,地热水可采资源量评价精度达到控制级;三是进行地热能开发利用适宜性分区,评价浅层地热能资源量;四是在建筑石材等矿产资源分布区,开展矿产资源储量评价。面向环境:开展城市规划建设区1∶5万水土质量调查,分区评价土壤质量等级、地下水质量等级、湿地功能等级、地质遗迹等级。面向灾害:开展面向城市土地利用规划的1∶5万地质灾害易发程度区划。
2.4.2详细规划阶段
面向空间:主要开展1∶1万综合地质调查,查明各建筑区块土地利用条件、地质条件和地下空间利用条件。面向资源:主要开展各建筑区块浅层地热能评价,统筹考虑地下空间开发利用,提出地热能开发利用方案。面向环境:主要开展建筑区块1∶1万水土质量调查评价,确定污染场地风险。面向灾害:主要开展建筑区块1∶1万地质灾害调查,评价地质灾害隐患点稳定性和风险。
2.4.3建设阶段
面向空间:一是提供拟出让地块的地表与地下空间利用状况、地质背景条件、建设控制指标等;二是按照有关工程勘察规范,建设单位在工程建设区内组织开展土地测量和工程勘察;三是竣工验收时,提交建设项目的工程勘察资料、工程设计及建设相关资料。面向资源:一是提供拟出让地块的地下水、地热水、浅层地热能、矿产资源状况与开发利用要求;二是按照有关技术规范,建设单位根据资源开发和保护的需求,开展地下水水源地、地热资源、矿产资源的勘查评价;三是竣工验收时,提交地下水、地热水、浅层地热能、矿产资源工程勘察资料、开发利用方案等相关资料。面向环境:一是提供拟出让地块的土壤、地下水、地质遗迹开发利用与保护要求;二是按照有关技术规范,建设单位开展建设项目的生态地质环境影响评价;三是竣工验收时,提交工程设施对土壤、地下水、地质遗迹的保护措施和监测承诺书。面向灾害:一是提供拟出让地块的地质灾害分布情况和地质灾害防治要求;二是按照有关技术规范,建设单位开展建设项目的地质灾害风险评估;三是竣工验收时,提交地质灾害勘察、设计、施工和监理等资料,及地质灾害监测承诺书。
中国城市地质调查进展与展望相关期刊推荐:《西北地质科学》(季刊)创刊于1964年,由中国地质学会、西安地质矿产研究所主办。主要报道西北地区地质大调查中造山带地质、资源地质、水文地质与环境地质、数字地质方面的创新性研究成果,反映中国地质调查局西北地区地调项目管理、工作动态及地调最新进展。有投稿需求的作者,可以直接与在线编辑联系。
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