來源于《中國地質調查成果快訊》

摘要：通過開展上海和濟南地下空間調查、探測與評價，建立適用于探測不同厚度覆蓋區(qū)的地下空間資源開發(fā)利用關鍵地質要素探測技術、地下空間多源數(shù)據(jù)融合建模技術、地下空間資源地質條件適宜性三維評價方法。順利完成濟南中心城區(qū)、新舊動能轉化先行區(qū)，以及上海陸域深層地下空間資源地質條件適宜性評價，有效服務上海和濟南規(guī)劃管理。

1.項目概況

“上海濟南等典型城市地下空間開發(fā)利用綜合地質調查”項目，歸屬于“城市地質調查”工程，由中國地質科學院承擔。項目周期為2017—2019年。主要工作內(nèi)容是圍繞上海和濟南城市規(guī)劃建設需求，通過補充開展水文地質、工程地質和環(huán)境地質調查工作，利用鉆探、物探和樣品測試等技術方法開展上海和濟南重點規(guī)劃建設區(qū)城市地下空間資源開發(fā)利用綜合地質調查工作，以及城市地下空間資源探測與評價技術攻關。

2.成果簡介

（1）建立了適用于探測不同厚度覆蓋區(qū)的地下空間資源開發(fā)利用關鍵地質要素地球物理探測技術。通過調查和研究，系統(tǒng)梳理了影響上海濟南城市地下空間資源開發(fā)利用的關鍵地質要素，應用并總結地下水、巖溶、斷裂構造、松散層厚度、巖體、砂性土與黏性土、地下管線等構筑物等地球物理探測技術方法，評價了反射波地震、主動源面波、被動源面波、微動、頻率諧振、噪聲成像、高密度電阻率法、重力測量、VSP地震勘探技術等地球物理方法在探測上述關鍵地質要素的適用性（表1）。利用橫波反射地震與VSP地震方法組合通過鉆孔信息建立地質與地球物理對應關系，極大提高了成果解釋的準確性，提出了適用于上海地區(qū)城市地下空間探測技術方法。應用基于噪聲成像與密集臺陣觀測手段獲得了濟南中心城區(qū)近地表速度結構，分析了與泉水密切相關的巖體和斷裂三維空間分布特征。通過使用無纜地震儀極大提高數(shù)據(jù)采集效率，利用小道距、小炮距、長排列的采集參數(shù)兼顧了深部和淺部高精度成像要求。采用繞射波成像、密度反演、群速度與相速度聯(lián)合反演、各項異性反演，多階瑞雷面波視頻散曲線和橢圓率曲線聯(lián)合反演等數(shù)據(jù)處理技術方法改善了城市地球物理方法探測精度。

表1 上海濟南城市地下空間資源關鍵地球要素地球物理探測技術方法適應性評價表

（2）建立了地質結構、地質屬性和地下建構筑物多源數(shù)據(jù)融合的地下空間三維模型。遵循“主體框架-地質面-地質體-局部重構”三維地質建模技術流程，以鉆孔為基本的控制依據(jù)，虛擬鉆孔作為三維空間模型水平和深度方向范圍延伸和細化，利用地層面數(shù)據(jù)和剖面數(shù)據(jù)等生成地層界面，然后對虛擬鉆孔數(shù)據(jù)進行修正，再利用鉆孔數(shù)據(jù)和虛擬鉆孔數(shù)據(jù)進行建模。提出基于鉆孔分層數(shù)據(jù)、地層埋藏分布數(shù)據(jù)和地質剖面的多源數(shù)據(jù)地下空間地質建模方法。在三維地質結構模型的基礎上，通過利用已有的建構筑物基礎數(shù)據(jù)，導入地下構筑物模型，開展了地質結構模型與地下構筑物模型的融合及空間分析研究。利用三維空間插值計算方法構建地下空間三維地質屬性模型。融合地下構筑物模型和地質模型、屬性模型，建立了上海陸域地區(qū)城市地下空間三維模型（圖1）。

圖1 上海深層地下空間多元數(shù)據(jù)建模成果圖

（3）建立了地下空間資源地質條件適宜性三維評價方法，完成了濟南中心城區(qū)、新舊動能轉化先行區(qū)和上海陸域地區(qū)深層地下空間地質條件適宜性評價工作。針對地下空間資源開發(fā)利用提出了地下空間資源緩沖區(qū)概念和分層計算方法，借鑒三維成礦預測評價思路，建立三維地下空間資源質量評價方法。通過開展水文地質、工程地質、環(huán)境地質和精細探測工作，先后完成了基于泉水保護條件下的濟南中心城區(qū)地下空間資源地質條件適宜性評價，基于城市規(guī)劃需求為導向的濟南新舊動能轉換先行區(qū)地下空間資源地質條件適宜性評價，以及上海深層地下空間資源質量評價與資源量評估工作。創(chuàng)新采用了地下空間多源數(shù)據(jù)融合三維模型分層建立了上海深層地下空間資源質量的評價體系，評價了上海深層地下空間資源潛力（表2），使得評價結果更加客觀展示深層地下空間資源的分布情況（圖2）。

表2 上海深層（30~100m）地下空間資源質量評價結果

圖2 上海陸域地下空間地質條件適宜性綜合評價結果

3.成果意義

項目順利完成了上海和濟南重點規(guī)劃建設區(qū)的地下空間探測與評價工作，成果服務上海市城市規(guī)劃設計研究院和濟南新舊動能轉換先行區(qū)管委會，支撐編制了《上海市地下空間開發(fā)利用和保護專項規(guī)劃》和濟南新舊動能轉換先行區(qū)地下空間專項規(guī)劃，建立的地下空間資源探測與評價技術方法，為其他城市開展相關工作起到了示范作用，也為解決我國城市地下空間資源探測技術難題提供了研究基礎。

（中國地質科學院 王志輝供稿）