Geological suitability evaluation of underground space development and utilization in piedmont alluvial plain cities: An example of Chengdu
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摘要:
地下空间开发具有不可逆性，不合理的开发将对宝贵的地下资源造成巨大浪费。为提高地下空间资源的合理开发与有序利用，有必要对地下空间开发利用适宜性进行前期评价。以地下空间多资源协同开发利用与地质环境问题互馈响应为立足点，提出了一种基于"地质资源"、"地质结构"、"地质问题"的评价模型——地质资源评价和地下空间开发难度评价，并采用层次分析法、模糊综合评判法、限制性要素扣除法等数学方法进行分层综合评价，最终建立了一套适合于山前冲积平原型城市地下空间资源开发利用的地质适宜性评价模型。评价结果显示，研究区浅层地下空间因已有构筑物的影响，适宜性较差，而中深层地下空间更适宜开发。该结果可为研究区地下空间开发规划和建设提供科学依据和有效指引，从而加强城市地下空间开发利用规划的合理性、科学性。
Abstract:The development of underground space is irreversible, and the unreasonable development will cause a huge waste of valuable underground resources.In order to improve the rational development and orderly utilization of underground space resources, it is necessary to make a preliminary evaluation of the suitability of underground space development and utilization.Based on the cooperative development and utilization of multi-resources in underground space and the reciprocal feed-back response of geological environment problems, an evaluation model based on "geological resources", "geological structure" and "geological problems" was proposed, that is, geological resources evaluation and difficulty evaluation of underground space development.Finally, a set of geological suitability evaluation model suitable for the development and utilization of underground space resources in piedmont alluvial plain city was established by using mathematical methods such as analytic hierarchy process, fuzzy comprehensive evaluation method and deduction method of restricted factors.The evaluation results show that the shallow underground space in the study area is not suitable for development due to the influence of existing buildings, while the middle-deep underground space is more suitable for development.The results can provide scientific basis and effective guidance for the development planning and construction of underground space in the study area, thus reflecting the rationality and scientificity of urban underground space development and utilization planning.
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图 1 地下空间开发利用地质适宜性评价模型
Figure 1. Evaluation model of geological suitability for underground space development and utilization
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图 6 各层位适宜性评价结果统计图
Figure 6. Statistics of the evaluation results of each layer suitability
表 1 水资源评价分级
Table 1 Classification of water resource evaluation
等级 限制开发 协同开发 可开发 地表水 地表水水源地 生态湿地、湖泊、河流 其他地表水体 地下水 优质地下水(矿泉水水源等) 富水地段 其他地下水 
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表 2 文物古迹资源评价分级
Table 2 Evaluation and classification of cultural relics and historic sites
等级 限制开发 协同开发 可充分开发 资源类型 高研究价值/国家级、省级文物保护 较高研究价值/ 市级文物保护 较低研究价值
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表 3 指标重要程度取值
Table 3 The values of the index's importance
相对重要程度 取值 其他说明 ua与ub同等重要 1 重要程度介于上述两相邻判断取值之间时，可取中间值2、4、6、8 ua与ub稍微重要 3 ua与ub明显重要 5 ua与ub强烈重要 7 ua与ub极端重要 9
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表 4 模糊算子及其特征
Table 4 Characteristic table of fuzzy operator
特点 模糊算子(°) M(∧, ∨) M(·, ∨) M(∨, ⊕) M(·, ⊕) 体现权数作用 不明显 明显 不明显 明显 综合程度 弱 弱 强 强 利用R信息 不充分 不充分 比较充分 充分 类型 主因素突出型 主因素突出型 加权平均型 加权平均型 注：∧表示取小，∨表示取大，·表示相乘，⊕表示相加
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表 5 地下空间资源开发利用地质适宜性评价分级
Table 5 Evaluation grade of geological suitability for development and utilization of UUS
适宜性 地下空间开发利用难度 低 较低 较高 高 地质资源 限制开发 差 差 差 差 协同开发 好 好 较好 较差 可充分开发 好 较好 较差 差
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表 6 地下空间开发利用难度评价指标重要性等级
Table 6 The importance level of the difficulty evaluation index of underground space development and utilization
适用范围评价指标 平面分区 平原区 台地区 丘陵区 低山区 垂向分层/m 0~ -30 -60~ -100 0~ -30 -60~ -100 0~ -30 -60~ -100 0~ -30 -60~ -100 -30~ -60 -100~ -200 -30~ -60 -100~ -200 -30~ -60 -100~ -200 -30~ -60 -100~ -200 地质结构 地形地貌 ● ○ ○ ○ ● ○ ○ ○ ● ○ ○ ○ ● ○ ○ ○ 已有构筑物 ● ● ○ ○ ● ● ○ ○ ● ● ○ ○ ● ● ○ ○ 断层 ○ ○ ● ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 抗震设防等级 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 岩体质量 ○ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 岩土体承载力 ● ● ● ● ● ● ● ○ ● ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ 土体压缩性 ● ● ● ● ● ● ● ○ ● ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ 地质问题 潜水埋深 ● ○ ○ ○ ● ○ ○ ○ ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 含水层富水性 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 地下水腐蚀性 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 砂土 ● ● ● ○ ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 软土 ● ○ ○ ○ ● ○ ○ ○ ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 膨胀性粘土 ● ○ ○ ○ ● ○ ○ ○ ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 有毒有害气体 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ● ● ● ● 注：●表示重要性指标，○表示一般性指标
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表 7 浅层地下空间评价指标权重取值
Table 7 Weight of evaluation index for shallow underground space
一级指标 二级指标 组合权重 地质结构(0.6) 地形地貌(0.098) 0.059 断层(0.196) 0.118 抗震设防等级(0.049) 0.029 已有构筑物(0.136) 0.082 岩体质量(0.245) 0.147 岩土体承载力(0.177) 0.106 土体压缩性(0.098) 0.059 地质问题(0.4) 潜水埋深(0.245) 0.098 含水层富水性(0.349) 0.140 地下水腐蚀性(0.123) 0.049 砂土(0.068) 0.027 软土(0.073) 0.029 膨胀性粘土(0.072) 0.029 有毒有害气体(0.071) 0.028
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表 8 评价指标取值
Table 8 Values of evaluation index
因子名称 评价指标分级标准 备注 一级 二级 难度低 难度较低 难度较高 难度高 地质结构 地形地貌 ≤10° 10°~25° 25°~45° ≥45° 断层 ≥500 m 200~500 m 100~200 m ≤100 m 与断层距离 抗震设防等级 ≤5 6 7 ≥8 已有构筑物 其他区域 构筑物影响区域 构筑物区域 岩体质量 > 550 350~550 250~350 ≤250 BQ 岩土体承载力 ≥500 kPa 500~200 kPa 200~100 kPa ≤100 kPa 土体压缩性 ≤0.1 MPa 0.1~0.25 MPa 0.25~0.50 MPa ≥0.5 MPa 地质问题 潜水埋深 ≥30 m 30~20 m 20~10 m ≤10 m 含水层富水性 差 中 较好 好 地下水腐蚀性 微 弱 中 强 砂土累计厚度 ≤2 m 2~5 m 5~10 m ≥10 m 软土累计厚度 ≤2 m 2~5 m 5~10 m ≥10 m 粘土膨胀性 无 弱 中 强 有毒有害气体 ≤0.5% 0.5%~1% 1%~1.5% ≥1.5% 气体浓度 注：BQ指《工程岩体分级标准》(GB/T 50218—2014)中岩体基本质量指标
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