海西区地质环境问题与城市发展的相互作用与对策研究

发布时间：2020-08-25 11:11

【摘要】：地质环境是人类生存、繁衍以及从事各类活动的场所和资源的提供者,它是关系人类社会发展的重要基础。城市地域系统作为人类活动最为密集的区域,是对地质环境产生影响极为强烈的地方。改革开放以来,随着科学技术的进步和经济的稳步发展,我国城市化水平不断提高。据专家预测,2050年中国将有75%的城市居住人口,城市化率将达50%以上。在城市化率不断提高的背景下,地质环境与城市发展的矛盾日益突显。一方面,任何城市均建立在一定的地质环境之中,地质环境问题直接制约着城市的可持续发展。我国有45%的城市位于地震烈度为Ⅶ度和Ⅶ度以上地震区内,崩塌、滑坡、泥石流灾害险象环生,地面沉降、塌陷、地裂缝灾害分布广泛,地下水污染层出不穷。各类地质环境问题单一或耦合的发生,造成城市居民伤亡或经济损失,严重制约着城市发展。另一方面,城市发展不断“扰动”地质环境。城市化进程中工程建设、地下空间开发、道路建设、矿山开采等,在给人类社会创造辉煌文明的同时,也引发了一系列地质环境问题。在地质环境与城市发展的矛盾日益突显的形势下,开展地质环境问题与城市发展的相互作用与对策研究极为迫切和重要。然而,由于地质环境问题种类繁多,城市发展涵盖的内容亦极广,使得对二者相互作用与对策的研究涵盖的内容极为广泛。其涉及地质学、地理学、灾害学、城市规划学等多学科内容,是典型的交叉学科课题。当前还没有哪一种理论能够系统完成此问题的研究。研究者们更多的是某一学科视角,提出自己的见解,例如,地质学家侧重分析地质灾害的机理和地质环境评价；地理学家从区域尺度的地质资源利用和地质环境保护入手,协调人地关系；灾害学家将地质灾害作为灾害系统的一部分加以研究：规划学家从土地利用的角度提出针对地质环境问题的防治规划建议。这种多学科视角的研究恰恰反映了该课题的多学科交叉性、广泛关注性、前沿性和综合性。安全科学是以系统理论为基础,以人类免受外界因素危害的存在状态为看问题的角度,以实现安全保障条件为着眼点的一个独立的综合学科。它涉及自然科学及社会科学,具有高度综合和跨学科的性质。这与此课题多学科交叉性、综合性相契合。此外,对地质环境问题与城市发展的相互作用与对策进行研究,探究其深层次哲学背景,则归结于人类社会发展的系统大安全观。基于此,论文立足于安全科学,既不孤立研究城市发展也不孤立研究地质环境问题,而是以安全科学视角,对二者交叉和结合的领域开展综合研究。以一个具体城市为研究对象,从安全科学视角,开展地质环境问题与城市发展的相互作用与对策研究,还没有案例可以借鉴。总结国内外相关研究现状,对此课题进行综合研究需要解决的问题主要有：(1)如何进行城市地质环境问题的多灾种综合研究。当前针对某一研究区的地质环境问题,往往分灾种进行,单灾种评估结果为各自不同的目的服务,成果资料零散,缺乏对区域范围内地质环境问题的综合考虑,更未对各灾种之间的相互作用关系进行考量,无法为城市规划建设提供综合充分的地质工作建议：(2)如何进行地质环境问题与城市发展相互作用的系统性研究。当前对地质环境问题与城市发展相互作用的探讨以零散的定性分析为主。从哪些方面系统分析地质环境问题对城市发展的影响并没有统一的学术定论,同理,从哪些方面梳理城市发展对地质环境地质问题的诱因亦缺乏系统分析。综合国内外研究现状,可将与此相关的研究分为三个层次：宏观、中观、微观。宏观层次主要是区域人地关系的研究,该层次往往选取流域、省域为研究范围,以人口、资源、经济等宏观指标进行量化,对城市范围而言,此层次的研究尺度过广；微观层次的研究则是针对具体地质环境问题进行详细的专业研究,如滑坡机理研究等,此层次的研究尺度过细而无法与城市的整体发展相结合；中观层次的研究则主要是城市地质环境问题与城市规划相结合的研究,该层次的研究与城市发展结合最为紧密,然而由于当前缺乏专业间的相互沟通,城市决策者和规划者难以理解地质工作者所提供的各种地质信息,而地质工作者对城市发展和规划工作不了解,不能把地质信息有效地转化为规划所用。因此,从中观层次研究二者“交叉领域”,系统分析地质环境问题对城市发展各要素的影响；系统分析城市发展对地质环境问题的诱导；在定性分析的基础上建立二者相互作用指标体系及模型,是综合研究的发展趋势。(3)如何开展基于地质环境问题的城市功能区划。当前对城市范围内地质环境问题的减避,往往在地质环境质量评价或建设用地工程地质适宜性评价的基础上,提出功能布局层面的城市规划建议。如何在城市功能布局已定的情况下,将多种地质环境问题与多种城市用地类型有效结合,实现以城市用地单元为基础的地质环境问题风险评估,使规划者和决策者快速识别规划用地的综合风险,是中观层次的研究所需解决的问题。针对上述问题,论文以海峡西岸经济区(简称海西区)的典型沿海城市泉州市为例,首次从安全科学视角,开展此课题的研究。在充分收集和整理研究区相关资料的基础上,开展区内多种地质环境问题的综合危险性分析,在此基础上进行地质环境问题与城市发展的相互作用研究,提出地质环境问题减避对策。主要取得了以下成果和结论：(1)通过总结国内外地质学、地理学、灾害学、城市规划学中涉及地质环境问题与城市发展相互作用与对策的研究内容,对不同学科研究的侧重点、研究尺度、优缺点进行了总结,阐述了安全科学的研究角度和着眼点,为此课题安全科学视角的研究奠定理论基础。(2)进行了研究区城市发展情况、地质环境问题的调查,查明了区内主要地质环境问题种类和分布特征。实地调研并搜集整理了大量基础资料,分为研究区城市发展资料(包括城市各类用地情况；公共服务设施、生命线工程、大型公共交通设施等城市建设情况；城市总体规划布局)和地质环境资料(包括地形地貌、地层岩性、地质构造资料、工程地质、水文地质)。通过文献分析、地面调查、样品采集分析等,查明了研究区主要地质环境问题有地震、崩塌、滑坡、土壤污染、地下水污染、海水入侵、海岸侵蚀、水土流失,分析了主要地质环境问题的分布特征,并运用GIS技术进行空间属性编辑和成图。(3)开展了基于多灾种耦合的地质环境问题综合危险性区划研究。对沿海城市多灾种之间的相互作用关系进行梳理和分类,在单灾种分级的基础上建立基于触发关系的多灾种耦合危险性评估模型。将此模型应用于研究区地震、崩塌、滑坡、暴雨、地面沉降、海水入侵、海岸侵蚀等多灾种危险性区划中,首先采用指标权重法进行单灾种危险性分级,确定各灾种的初始危险性指数,绘制初始图件；然后依据建立的耦合模型对存在相互作用灾种的初始危险指数进行修正,得到耦合后的危险性图件；最后采用“最大值”法得到多种地质环境问题的综合危险性图。应用结果表明：该模型在处理多灾种耦合上具有可行性和可拓性,且便于结合GIS技术进行实现,评估结果能够反映不同地质环境问题受不同灾种耦合的危险性,符合泉州市实际情况。(4)开展了区内地质环境问题与城市发展相互作用的定性研究,厘清了区内地质环境问题与城市发展的相互作用情况,并为定量研究奠定基础。针对各类地质环境问题的特点,采用GIS空间叠加、统计分析、案例分析、实地调研等手段,从地质环境问题对城市发展的影响、城市发展对地质环境问题的诱导二方面,对二者相互作用进行了系统梳理。将区内地质环境问题分为地震、崩滑流、地面沉塌裂、土壤及地下水污染、海水入侵和海岸侵蚀共5大类,对此5大类地质环境问题对城市发展的影响进行了系统梳理和分析；反之,从城市工程建设、矿山开采、工农业生产、围海养殖及建设等4方面对地质环境问题的诱导进行了系统梳理和分析。这种从安全科学角度,以一个具体城市为研究对象,对区内地质环境问题与城市发展相互作用进行定性梳理的方法,改善了传统的定性分析缺乏针对性和系统性的不足,有利于决策者综合掌握区内地质环境问题与城市发展相互作用的实际。(5)开展了区内地质环境问题与城市发展相互作用的定量研究。阐明了地质环境问题与城市发展相互作用建模所需解决的问题,构建了概念模型示意图；尝试采用典型性相关性分析进行定量建模,分析了此方法的适用性及缺陷性；针对研究区地质环境问题、城市发展等多重信息不确定性,提出了应用盲数理论进行二者相互作用建模的半定量方法,即借助专家经验将地质环境问题与城市发展的相互作用程度转化为盲信息,构建盲数矩阵,确定各指标的影响系数,计算未确知测度,求解相互作用程度。通过泉州实例研究,验证了盲数方法的可行性,确定了研究区各类地质环境问题对城市发展的影响程度,以及城市发展对各类地质环境问题的诱导程度。(6)开展了基于地质环境问题的城市功能区划研究,提出了规划层面的减避对策。在宏观层次,以地质环境问题的调查和评价为依据,编制了基于地质环境问题的城市功能区划图,提出了基于地质环境问题的功能布局建议；在中观层次,为充分考虑不同地质环境问题对不同城市用地类型的影响,以城市用地类型表征易损性,通过风险矩阵法将多灾种耦合危险性与城市用地类型易损性有效结合,进行了研究区基于地质环境问题的城市用地风险评估,获取的风险评估结果可以帮助决策者和城市规划者快速识别规划用地的综合风险,提出的用地规划策略和风险管理对策更具针对性。(7)开展了区内重大地质环境事故条件下的应急避难场所选址、应急物资调配等关键问题研究。针对重大地质环境事故应急避难场选址问题,从有效性、可达性、安全性方面选取可容纳避难人口数、开放空间比、与医院最近距离、与消防点最近距离、与断层最近距离5个指标构建了应急避难场所选址评价的指标体系,结合GIS技术,应用多目标加权灰靶决策模型,对13个待选避难场所进行了适宜性评价,得到了各待选场所的综合测度,并据此提出了选址建议。针对区内重大地质环境事故应急物资调配问题,结合GIS技术,选取主要应急避难场所和医院为需求点,将供应点分为固定和流动两类,对固定物资供应点和流动物资供应点到需求点的全局分配方案、各需求点最优及次佳分配方案、各供应点分配方案进行了求解和分析,并据此提出了应急物资调配建议。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X141;P694;TU984

【参考文献】