京城地质的安全卫士——解析《北京市多参数立体地质调查》

红粉佳人

京城地质的安全卫士

——解析《北京市多参数立体地质调查》

【2010-02-20 来源：地勘导报 作者：刘 照 周楚军 段金平】

随着城市建设的快速发展，城市地质资源和地质环境的安全压力与日俱增。地下水长期超采，地面沉降、地裂缝等问题都对城市的建设与发展构成威胁。对于拥有3000年建城史、1755万人口的首都北京来说，解决城市地质安全问题，已成为当务之急。为满足政府和社会对地质工作的多方位需求，保证资源安全和可持续发展，必须建立一个功能强大、技术先进、性能稳定的信息系统来支撑。 　　1月18日，北京市副市长陈刚从国土资源部副部长汪民手中接过了《北京市多参数立体地质调查》成果。这表明，我国首个以城市地质为主题的地质调查项目的多项成果，正式移交给北京市。历经七年的不懈打造，这些成果已广泛应用于北京奥运会、国土、规划、环保、水务、建设等众多领域，有力地支持了首都的城市建设和经济社会发展。 　　城市地质调查的先行军 　　北京城市建设和发展、城市地质灾害防治、地下水开发利用、城市地下轨道交通建设等政府规划和决策迫切需要查明地下三维地质结构。在国土资源部和北京市政府的高度重视和大力支持下，2002年12月16日，北京市开展了城市地质调查工作，自那时起，北京市地勘局七年磨一剑，打造了北京市多参数立体地质调查项目。 　　北京作为目前世界上第一个拥有三维可视化地质信息与服务系统的特大城市，可想而知，并没有什么前人的经验可以借鉴，一切都要靠地质工作者辛勤付出与艰苦探索。这个重任落在了北京市地勘局的肩头上。 　　北京市地勘局根据需求、工作性质和安全危机进行了城市地质类型划分，确定了提高战略资源保障程度、城市地质安全保障能力和城市地质安全信息服务能力的总体目标。七年来，在中国地质调查局和多家科研院所的指导和参与下，北京市地勘局广大地质工作者不畏辛劳、积极探索，先后出色地完成了奥运场区专项地质调查项目；水土污染、地质灾害、地质环境、新能源的详尽报告；三维地质结构模型；北京城市地质信息管理与服务系统等光荣而艰巨的任务。这个项目首次开发的北京城市地质信息平台在北京城市规划、土地资源管理、城市建设、地下空间开发以及城市安全方面具有广泛的应用价值。 　　七年的不懈探索与追求，终于结出了硕果。作为我国第一个大型城市综合地质调查项目，北京市多参数立体地质调查创建了一套特大城市地质调查工作体系，为我国开展城市地质工作探索了经验、提供了示范，也为制定城市地质调查工作技术标准进行了技术准备和总结。同时，及时将地质调查成果提供给奥组委、国土、规划、环保、水务、建设等国家和北京市的有关部门使用，充分体现了城市地质调查成果主动、及时为经济建设服务的宗旨。 　　“北京市多参数立体调查项目在地下空间的保护和合理利用方面进行了一次有益的尝试，集中利用了几十年地质成果，用整体性的信息化技术结合起来，在全国开了一个好头。”国土资源部副部长汪民在参加项目成果移交仪式时给出了这样的评价。 　　三维系统透视“地下迷宫” 　　长久以来，人们对城市地下构造的研究与探索从未停止过，可是得出的结论就像茶壶煮饺子一样，只存在于地质工作者的脑海中。如何将这些内容直观地呈现出来，为城市的规划建设提供帮助，成为了北京市三维立体地质调查的一个重要课题。 　　在北京市地勘局信息大厅，随着研究人员在电脑上输入一个个指令，北京市的主要地层、地质体、地下构造、地热、地下水等三维仿真模型，即可直观、形象地展现在人们眼前。这是我国首个特大城市三维地质信息管理与服务系统，也是多参数立体地质调查项目最辉煌的亮点成果之一。 　　2008年12月12日，北京市地勘局承担、北京市地质调查研究院完成的《北京市多参数立体地质调查》项目，通过专家评审。这一在全国率先启动的三维城市地质调查项目，出色地完成了任务，在复杂地质体建模、生活垃圾处置调查评价、地下水应急潜力研究、城市地质数据库管理与服务等方面达到国际领先水平。至此，北京和上海一起，成为世界上首批拥有三维可视化地质信息管理与服务系统的特大城市。 　　特大城市智能化三维地质信息管理与服务系统充分利用现代数据库技术、GIS技术、三维可视化技术及计算机网络技术，集成了多专业基础地质数据近5万条，各类成果图件500余张，具有强大的数据管理、查询、检索、统计、分析等功能，可以生成各类统计图表、时序曲线图、调查点空间分布图，系统利用现代科技，把地层三维地质结构及地下水活灵活现地演示出来。这一城市地质信息管理与服务系统的建成将为北京市战略资源保障和地质安全保障工作提供强有力的信息化手段，大大提高城市地质安全的保障程度，为建设“数字地质”和服务北京可持续发展战略提供了飞翔的翅膀。 　　科学之道，致用为先。对于一个服务系统来说，自身的功能强大并不能说明问题，更重要的还是在于系统的应用。 　　以地铁选线为例，工作人员根据地铁规划的路线进行“穿越地下”试验。在伴随穿越活动的镜头中，我们可以清晰地看到规划线路全程的立体地质结构，对活动断裂、地面沉降、砂土液化等不良地质作用的影响进行分段分级评价，详细掌握了沿线的工程地质、水文地质及可能存在的岩土工程问题，从而使勘察方案科学合理。一个普通的地铁设计师，可以通过这个系统，在电脑上看到根据路线走向勾画出的地质剖面图、模拟生成的地下空间中的三维地质结构和水文条件变化等，可以有效地规避活动断裂带等不良地质条件。 　　这个系统的成功应用很快为北京市地勘局带来了实惠。在北京市“十一五”规划的地铁规划项目勘察招标中，北京市地勘局以绝对的优势创下了一个单位命中两个标段的奇迹。 　　“我们将积极主动地与政府有关部门沟通，进一步完善各类数据和资料，加强分析研究，注重政府不同部门使用的针对性和实用性，充分发挥多参数等项目成果在城市规划和建设等各个领域的重要作用，实现成果共享。我们的三维管理系统向政府部门公开，相关政府部门可以直接使用。”北京市地勘局局长魏连伟说，“我们希望这个平台除了承载大量地质资料和成果之外，还能搭载更多信息，利用现代信息技术，搭建成城市地质安全监测与快速反应平台，在规划、国土、环保、水务、市政、建设、农业等管理和决策工作中应用，为建设‘人文北京、科技北京、绿色北京’作出更大的贡献。” 　　确保首都供水安全 　　水是生命之源，北京这座特大城市，由于人口众多，曾经充沛的水源变得十分紧张，水资源匮乏成为制约北京城市发展的因素之一。北京市地勘局副局长吕晓俭说：“北京市是世界上少有的以地下水为主要供水水源的大都市，地下水开采量占全市供水总量的2/3左右。”北京平原位于由永定河、潮白河、温榆河等河流联合作用形成的冲洪积扇上，北京地下水水源地多位于冲洪积扇的中上部，长期大量开采，已经造成水位持续下降。 　　我们该如何合理利用北京市的地下水资源，保障首都供水安全？多参数立体地质调查项目为人们解开了这个疑问。 　　项目组首次从城市供水安全、应急备用、可持续利用和保护的角度，对地下水数量、质量、资源潜力和应急潜力进行科学评价，提高了地质资源对城市发展的保证程度。研究得出北京平原区地下水开采量须控制在每年21亿立方米，应在不影响正常地下水开采的条件下，在尚有应急潜力的地区建立应急供水水源地，以满足城市高峰期供水要求；同时要以2014年南水北调全线贯通为契机建立地下水战略储备体系，实现北京地下水、地表水的联合调度和联合调蓄，进而使地下水环境得到改善，减缓地面沉降、水质恶化等不良环境地质问题的继续恶化，促进地下水资源的可持续利用。 　　为减轻市政供水压力，项目重新核算了地下水资源量，提出地下水开发和保护的新思路。研究人员根据三维地层结构研究的成果，结合地下水的赋存条件、空间分布、运移演化规律，运用系统理论的观点，对北京市地下水资源进行了系统划分，划分出山区基岩裂隙水、山区岩溶裂隙水、山前岩溶裂隙水、平原区第四系松散孔隙水和平原区隐伏岩溶裂隙水等5个子系统，为地下水评价和科学开发利用奠定了基础，并提出城市供水保障和地下水保护的措施建议。 　　为农业种植提供科学依据 　　在现代化的发展过程中，农业一直是我国最大的资源供给者。事关农业生产安全的土壤质量状况是北京市政府关心的另一重点问题。北京市土壤成分复杂，类型多样，多参数立体地质调查项目首次查明北京平原区土壤地球化学54种元素背景及现状，全面准确地描绘出城市地球化学环境变化特征，评价了土壤环境质量。调查表明平原区96%的土壤为优良，但砷、镉、汞、铅等有害元素的含量有增加的趋势。这些成果被北京市农委应用在北京都市型现代农业信息平台即“221信息平台”中，为政府规划合理农业种植、适时进行土壤改良提供了许多科学依据。 　　土壤化学环境是保证作物生长的一个重要的环境条件。这个项目系统地采集了北京市平原区（含延庆盆地）的土壤样品，编制了北京市平原区108张包括表层和深层的地球化学图，客观反映了调查区域受人类活动影响（表层）的和自然状态（深层）的地球化学分布和分配特征，基本查明了北京市平原区不同水系流域、土地利用方式的表层土壤地球化学特征和异常分布规律。 　　目前，土壤的重金属污染已经成为全球关注的环境问题。项目技术人员通过大气干湿沉降物、土壤矿物与有机物分析和放射性元素测量等，对城市生态系统进行了较系统的地球化学评价，研究了城区土壤汞等重金属异常的空间分布、物质来源、赋存状态、矿物学特征、沉降通量和在大气—土壤的循环转化及对人类的影响，并编制了相应图件，客观地反映了城区地球化学环境变化的特征。   　　多参数项目还系统地开展了农田生态系统地球化学评价，建立了土壤肥力质量评估的数学模型，编制了大量元素的丰缺图和肥力等级图等，查明了土壤养分和营养微量元素的丰缺现状。对主要粮食和蔬菜的安全性进行了评价，探讨了主要农作物对重金属元素的富集规律，为农田基本规划提供了重要依据。根据农业地区土壤中N、P等元素含量较大的情况，项目为北京市政府进行诸如大兴西瓜种植、延庆生态农业等特色新农村规划和实施提供了科学依据。 　　打造城市“安全岛” 　　在经历了2008年“5·12”大地震后，“断裂带”成了一个让人备感紧张的术语。北京平原有多少断裂带，分布在哪里？这无疑是让每个市民关心的话题。吕晓俭表示地层出现断裂情况是很正常的，北京平原地下有很多细小、稳定的断裂带，它们对市民的生产、生活不会造成什么影响。 　　“毋庸置疑，一些规模较大的活动断裂带还是需要注意的。”吕晓俭一边介绍一边打开三维地质管理系统，黄色、绿色、粉色……以不同色彩标识的地层错落分明，一条条断裂带如红色的飘带不规则地分布其间。“技术人员已经完成了北京主要地裂缝位置图，这些较大断裂带在北京平原的走向以北东—南西为多，大的有七条，间杂有少量北西—南东走向的，差不多有三四条。断裂带并不可怕，但要关注两条断裂带的交叉点，尤其是活动的断裂带，这些断裂带对建筑工程还是有很大影响的。”吕晓俭拿出一张照片，一处农居墙壁出现开裂。“出现这种民房开裂情况，很大的可能是房子建在了活动断裂带上。”吕晓俭说，建筑物建在两条断裂带之间是没有问题的，尤如马路上下行车道间的“安全岛”，但活动断裂带两侧一定范围内，都不能规划重要建筑，尤其不能将建筑跨建在断裂带上。 　　通过总结前人资料和本次工作调查，多参数立体调查采用以构造稳定性评价为主，配合岩土体稳定性和地形变进行综合研究。充分利用最新的地应力测量、跨断层水准测量和地形变监测测量等资料，采用多因子模糊数学评判法对平原区主要隐伏活动断裂的地壳稳定性进行了分区评价，划分出较稳定区、较不稳定I区和较不稳定II区，并对北京平原地区主要活动断裂的活动性、活动规律进行了总结。 　　在2008年北京奥运会场馆选址期间，北京市地勘局开展了《奥林匹克公园地区活动断裂和隐伏岩溶潜在危险性调查》的研究，并对穿越奥运公园的黄庄—高丽营断裂的展布特征进行了详细调查，对断裂分布进行了准确定位；进一步探测了隐伏岩溶发育特征和分布情况，评价了地质灾害的危险性，并进行了危险性分区。通过对20平方公里地面调查，以及6条大比例尺综合物探剖面调查，技术人员对黄庄—高丽营隐伏活动断裂的性质有了进一步认识，对断裂带在奥林匹克公园地区的位置有了精确的定位，地质部门向奥组委作了汇报，并提供了6对断点位置坐标，提出了避让建议，确保了北京奥运会的顺利举行。 　　通过7年多的不懈探索，多参数立体地质调查项目形成一套具有北京特色、面向未来可持续发展的新型城市地质调查工作体系，以落实《北京市“十一五”时期地质勘查发展规划》为主线，促进科学发展观，实施重要战略资源（主要是土地、地下水、浅层地温能及地下空间资源）保障工程和城市地质安全保障工程，为建设“人文北京、科技北京、绿色北京”和开发北京城市地质安全保障信息服务系统提供科学依据。

wyqivpp

希望能真正发挥作用

zoo19801214

听起来貌似不错   不过希望所有的数据都是真实可靠的   现在的地质工作水分很大的

白昼的夜游者

了解了解！！！