朱晓强

（1. 上海市地质调查研究院，上海 200072；2. 上海地面沉降控制工程技术研究中心，上海 200072）

城市是人类文明发展的标志，城市的建设发展又与地质环境相互联系、相互制约。随着社会进步和科技发展，现代人类活动已成为强大的地质营力，强烈地参与到自然地质作用之中，共同作用于地质环境，打破了其原有平衡，使城市地质环境所受的影响和压力与日俱增。因此，如何在不导致地质环境恶化的前提下，科学合理地规划配置、利用各种资源，已成为城市发展面临的紧迫问题。

在国家实施中部崛起的战略下，郑州作为河南省省会、全国重要的交通枢纽，一方面迎来难得的发展机遇，另一方面又限于历史遗留问题，使城市化进程面临巨大挑战。因此，对郑州市未来城市规划建设而言，进行针对性的地质环境适宜性调查和评价十分必要。

地质环境适宜性评价是指在一定的目标下，按照一定的标准和方法对地质环境适合于人类生产、生活的程度进行说明和评价[1,2]。本文在分析、总结郑州市地质环境条件的基础上，从农业活动、城市建设、生态建设及保护三个功能类型进行地质环境适宜性评价分区和功能区划，从而有助于科学合理地开发利用有限的地质资源和土地资源，为郑州市的城市建设规划与经济社会可持续发展提供技术支持和服务。

1 研究区概况

郑州市地处中原腹地，总面积7446.2km2，下辖上街区等6个区及新郑、登封、中牟、新密和荥阳等5个县（市）。地势总体为西南高、东北低，呈阶梯状下降，由西南部侵蚀而成的低山丘陵逐渐向东北部过渡为黄土倾斜平原和黄淮冲积平原。该区属暖温带半湿润季风气候，境内发育有大小河流124条，分属黄河和淮河两大水系。郑州市自然资源丰富，目前已发现煤、铝土矿等矿产40余种，林木种类200多种，林地覆盖率10.9%。

郑州市地处中朝准地台、秦岭东西向复杂构造带的东端，东部平原区位于济源-开封凹陷南侧，以隐伏断裂构造为主。该区除志留、泥盆及侏罗系缺失外，其余地层均有出露。根据含水介质性质，地下水可分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水以及基岩裂隙水等三种类型。区内地下水埋藏分布与地形、人类活动强度等因素密切相关，大致表现为由东北到西南埋深逐渐增大。境内发育的地质灾害类型多样，主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝等。此外，区内也存在湿陷性黄土、淤泥质软土、液化沙土等特殊类岩土及水土流失、土壤退化等土壤环境问题。

2 地质环境适宜性评价

鉴于农业活动、城市建设和生态建设与保护等三种地质环境功能类型的特点、属性和影响因素各异，对于前两种功能类型，本文采用敏感因子综合评价模型和综合指数模型相结合的方法进行适宜性评价分区（如图1）；对于生态建设与保护功能类型，除包含自然保护区、森林公园等国家已划定且严禁开展工农业活动的区域外，地质灾害高发区、严重区也划入其中，不再单独对其进行适宜性评价，只在前两种功能类型适宜性评价结果的基础上，综合考虑得到生态建设与保护功能类型的范围。

图1 地质环境适宜性评价技术途径Fig.1 The technological approaches for suitability evaluation of geological environment

2.1 评价指标体系的建立

通过分析郑州市地质环境条件与农业活动、城市建设活动之间的关系，建立基于农业活动、城市建设功能的地质环境适宜性评价指标体系。

（1）农业活动功能类型

其主要考虑以下方面：

地形地貌：这是最基本和最宏观的特征，其通过控制土壤中水、热的分配以及地表环境中物质的迁移，进而对农作物的种植、生长产生一定程度的影响。

地质环境问题：指由自然因素和人为活动作用影响而发生的，使人类赖以生存的地质环境的质量发生不良变化或遭到破坏，它直接或间接地威胁人类的工农业生产、生活。

水文地质条件：在气候变化、降水不均等因素引起的地表水断流或人为活动导致的地表水源污染的情况下，它的好坏直接限制了农业活动的开展。

土壤环境质量：土壤是陆地表面具有肥力、能生长植物的疏松层，是人类赖以生存的物质基础和生产资料，也是农业生产活动的载体。土壤环境质量是表征一个地区从事农业生产活动综合能力的指标。

由此建立的评价指标体系如表1。

表1 农业活动功能类型地质环境适宜性评价指标体系Table 1 The index system of geo-environmental suitability assessment of agricultural activities function type

（2）城市建设功能类型

综合考虑以下因素：

地形地貌：其很大程度上影响并决定着基础建设施工条件、土地利用的实用性以及城市建设规划发展方向和布局。若地形地貌条件能够得到合理利用，还可节约大量填挖土方量，进而减少工程投资[3]。

工程地质条件：是客观存在的地质因素，它以一定的方式影响工程建筑物的安全稳定和正常使用。工程地质条件欠佳将提高建筑工程造价，并可能对各类工程的长期有效使用带来不利影响。

水文地质条件：它对建设场地的岩土体承载力有明显影响，还在基坑降排水方面对建设活动造成影响。地下水的赋存、渗流、排泄等作用，对岩土体有软化作用，从而降低其承载能力；粘性土会随着含水量增加，应力应变也会随之发生变化；具腐蚀性的地下水对钢筋、混凝土等建筑材料腐蚀作用。

地质环境问题：地质灾害是研究区主要的地质环境问题，区内发育的地质灾害类型包括滑坡、崩塌、泥石流及地面塌陷等，其发育程度及危害性直接决定着建设活动的安全。一些地区可采取必要的工程技术手段得以改善，有些则只能选择避让。

由此建立的评价指标体系如表2。

表2 城市建设功能类型地质环境适宜性评价指标体系Table 2 The index system of geo-environmental suitability assessment index of urban construction function type

2.2 评价单元划分

评价单元是具有相同特性的最小地域单元。常用的划分方法主要有正方形网格法及不规则多边形网格法两种。鉴于该区地质条件变化较大，若仅采用正方形网格剖分法，易把评价因子性状相对不均一的区段划分在同一评价单元中，而均一性较好的区段可能被分割开；不规则多边形网格法是以地质环境条件突变的界线为边界（如地形地貌、岩性突变边界）。因此在本次评价中，采用两者相结合的方法进行单元划分。对于地质结构相对比较简单，评价因子性状较为均一的地段，如东部平原地区，采用正方形网格法进行单元划分，单元大小为1km×1km；对于一些地质环境条件变化较大的特殊地段，如地形地貌发生相对突变、岩性变化较大的西南低山丘陵区，则采用不规则多边形网格法进行剖分。

2.3 权重确定

采用基于三角模糊数的层次分析法[4],计算各评价指标的权重（表3、表4）。

表3 农业活动功能类型适宜性评价指标权重Table 3 Weights of geo-environmental suitability assessment index of agricultural activities function type

表4 城市建设功能类型适宜性评价指标权重Table 4 Weights of geo-environmental suitability assessment index of urban construction function type

2.4 评价模型

敏感因子评价模型是在定性分析的基础上，首先将所有评价单元依据敏感因子的状态（敏感因子）用“一票否决权”加以区别，再对具有可比性的评价单元（重要因子）采用统一的评价模型进行评价，从而实现定性定量相结合的评价方法[5]。

考虑到研究区农业活动、城市建设功能类型地质环境适宜性的要求及研究区的实际条件，选取地质灾害易发程度、土地利用现状作为敏感因子（表5）。区内发育的地质灾害一般都属于突发性，且一旦发生对农业生产和城市建设的破坏巨大。风景名胜区、自然保护区等已有植被资源应保持现状，避免受到工农业生产活动的影响和破坏。

表5 地质环境适宜性评价敏感因子及其评价标准Table 5 The sensitive factor of geo-environmental suitability assessment and its Evaluation Standard

综合指数法是目前地质环境评价工作中应用最多的方法之一[6,7]，具有简单、实用等特点。本文针对重要因子选取加权平均综合指数模型进行郑州市农业（城市建设）活动功能类型的地质环境适宜性评价。

为便于各因子的比较，分别对评价指标进行赋值评分ai，按照适宜性等级从低到高分别赋值1～10（表6）。

计算综合评分Wi，权值bj的引入可以反映出不同地质环境要素对农业（城市建设）活动功能类型适宜性的不同作用。

表6 郑州市地质环境适宜性评价因子赋值标准Table 6 The assignment standard of geo-environmental suitability assessment factor in ZhengZhou

综合指数法的模型如下式：

式中：Wi为第i单元的综合评分；j为评价因子；ai为第j单元评价因子在第i评价单元的赋值；bj为第j个评价因子的权重；p为评价因子数。

2.5 评价结果

根据以上模型得出各评价单元的总分，通过对各个评价单元的得分进行统计分析，并将阈值均分为五个等级，通过MapGΙS软件绘制出郑州市农业活动、城市建设功能类型地质环境适宜性等级分区图（图2、图3）。

图2 郑州市农业活动功能类型地质环境适宜性评价分区图Fig.2 Map of geo-environment suitability assessment results for agricultural activities function type in Zhengzhou city

图3 郑州市城市建设功能类型地质环境适宜性评价分区图Fig.3 Map of geo-environment suitability assessment results for urban construction function type in Zhengzhou city

3 地质环境适宜性功能区划

根据上述各类功能用地的适宜性评价结果，本着生态建设与保护功能类型优先、农业活动功能类型次之的原则，进行郑州市地质环境适宜性功能区划，把郑州市评价区范围划分为：农业活动功能类型区、城市建设功能类型区及生态建设与保护功能类型区（图4）。

具体功能区划原则如下：

（1）当某一区域属于生态建设与保护功能类型，或满足同时属于农业、城市建设功能类型的较不适宜或不适宜区时，则此区域严禁开展任何工农业生产活动，将其划分为生态建设与保护功能区；

（2）当某一区域不属于生态建设与保护功能类型，有四种情况：

当属于农业活动功能类型的适宜至较适宜区时，将此区域划分为农业活动功能区；

属于农业活动功能类型的一般适宜区，若同时属于城市建设功能类型的适宜或较适宜区时，将此区域划分为城市建设功能区；若同时属于城市建设功能类型的一般适宜或不适宜区时，将此区域划分为农业活动功能区；

属于农业活动功能类型的较不适宜区，且同时属于城市建设功能类型的适宜或一般适宜区时，将此区域划分为城市建设功能区；

属于农业活动功能类型的不适宜区，且同时属于城市建设的适宜或一般适宜区时，将此区域划分为城市建设功能区。

图4 郑州市地质环境适宜性功能区划图Fig.4 Map of functional zoning of geo-environment suitability in Zhengzhou city

4 结论

本文结合郑州市地质环境特点、建设现状和发展规划，从地学角度将研究区分为农业活动、城市建设及生态建设及保护三种功能类型，并分析了各种功能类型的特点。运用基于三角模糊数的层次分析法，采用敏感因子-综合指数评价模型，结合MapGΙS空间叠加技术，对研究区开展评价工作，将评价结果分为适宜区、较适宜区、一般适宜区、较不适宜区及不适宜区五个等级，最终得到郑州市农业活动功能类型地质环境适宜性分区图、郑州市城市建设功能类型地质环境适宜性分区图。

依据评价结果，郑州市农业活动功能类型适宜区与较适宜区占全市总面积的32.33%；一般适宜区占15.92%；而较不适宜区与不适宜区占51.75%；城市建设功能类型的适宜区与较适宜区占全市面积的45.12%，一般适宜区占24.57%，较不适宜区与不适宜区占30.31%。

地质环境适宜性功能区划图显示：郑州市农业活动功能区的面积占全市总面积的39.02%，城市建设功能区占30.92%，生态建设与保护功能区占30.06%。

分析研究成果可为郑州市的城市发展规划的制定与决策提供技术支持。

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