來(lái)源于《中國(guó)地質(zhì)調(diào)查成果快訊》

摘要：通過(guò)開(kāi)展上海和濟(jì)南地下空間調(diào)查、探測(cè)與評(píng)價(jià)，建立適用于探測(cè)不同厚度覆蓋區(qū)的地下空間資源開(kāi)發(fā)利用關(guān)鍵地質(zhì)要素探測(cè)技術(shù)、地下空間多源數(shù)據(jù)融合建模技術(shù)、地下空間資源地質(zhì)條件適宜性三維評(píng)價(jià)方法。順利完成濟(jì)南中心城區(qū)、新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化先行區(qū)，以及上海陸域深層地下空間資源地質(zhì)條件適宜性評(píng)價(jià)，有效服務(wù)上海和濟(jì)南規(guī)劃管理。

1.項(xiàng)目概況

“上海濟(jì)南等典型城市地下空間開(kāi)發(fā)利用綜合地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目，歸屬于“城市地質(zhì)調(diào)查”工程，由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院承擔(dān)。項(xiàng)目周期為2017—2019年。主要工作內(nèi)容是圍繞上海和濟(jì)南城市規(guī)劃建設(shè)需求，通過(guò)補(bǔ)充開(kāi)展水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作，利用鉆探、物探和樣品測(cè)試等技術(shù)方法開(kāi)展上海和濟(jì)南重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)區(qū)城市地下空間資源開(kāi)發(fā)利用綜合地質(zhì)調(diào)查工作，以及城市地下空間資源探測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)攻關(guān)。

2.成果簡(jiǎn)介

（1）建立了適用于探測(cè)不同厚度覆蓋區(qū)的地下空間資源開(kāi)發(fā)利用關(guān)鍵地質(zhì)要素地球物理探測(cè)技術(shù)。通過(guò)調(diào)查和研究，系統(tǒng)梳理了影響上海濟(jì)南城市地下空間資源開(kāi)發(fā)利用的關(guān)鍵地質(zhì)要素，應(yīng)用并總結(jié)地下水、巖溶、斷裂構(gòu)造、松散層厚度、巖體、砂性土與黏性土、地下管線等構(gòu)筑物等地球物理探測(cè)技術(shù)方法，評(píng)價(jià)了反射波地震、主動(dòng)源面波、被動(dòng)源面波、微動(dòng)、頻率諧振、噪聲成像、高密度電阻率法、重力測(cè)量、VSP地震勘探技術(shù)等地球物理方法在探測(cè)上述關(guān)鍵地質(zhì)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(guò)鉆孔信息建立地質(zhì)與地球物理對(duì)應(yīng)關(guān)系，極大提高了成果解釋的準(zhǔn)確性，提出了適用于上海地區(qū)城市地下空間探測(cè)技術(shù)方法。應(yīng)用基于噪聲成像與密集臺(tái)陣觀測(cè)手段獲得了濟(jì)南中心城區(qū)近地表速度結(jié)構(gòu)，分析了與泉水密切相關(guān)的巖體和斷裂三維空間分布特征。通過(guò)使用無(wú)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(zhǎng)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(xiàng)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(shù)方法改善了城市地球物理方法探測(cè)精度。

表1 上海濟(jì)南城市地下空間資源關(guān)鍵地球要素地球物理探測(cè)技術(shù)方法適應(yīng)性評(píng)價(jià)表

（2）建立了地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)屬性和地下建構(gòu)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(zhì)面-地質(zhì)體-局部重構(gòu)”三維地質(zhì)建模技術(shù)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(xì)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(duì)虛擬鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，再利用鉆孔數(shù)據(jù)和虛擬鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)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(zhì)剖面的多源數(shù)據(jù)地下空間地質(zhì)建模方法。在三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)利用已有的建構(gòu)筑物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，導(dǎo)入地下構(gòu)筑物模型，開(kāi)展了地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型與地下構(gòu)筑物模型的融合及空間分析研究。利用三維空間插值計(jì)算方法構(gòu)建地下空間三維地質(zhì)屬性模型。融合地下構(gòu)筑物模型和地質(zhì)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(zhì)條件適宜性三維評(píng)價(jià)方法，完成了濟(jì)南中心城區(qū)、新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化先行區(qū)和上海陸域地區(qū)深層地下空間地質(zhì)條件適宜性評(píng)價(jià)工作。針對(duì)地下空間資源開(kāi)發(fā)利用提出了地下空間資源緩沖區(qū)概念和分層計(jì)算方法，借鑒三維成礦預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)思路，建立三維地下空間資源質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。通過(guò)開(kāi)展水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)和精細(xì)探測(cè)工作，先后完成了基于泉水保護(hù)條件下的濟(jì)南中心城區(qū)地下空間資源地質(zhì)條件適宜性評(píng)價(jià)，基于城市規(guī)劃需求為導(dǎo)向的濟(jì)南新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)地下空間資源地質(zhì)條件適宜性評(píng)價(jià)，以及上海深層地下空間資源質(zhì)量評(píng)價(jià)與資源量評(píng)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(zhì)量的評(píng)價(jià)體系，評(píng)價(jià)了上海深層地下空間資源潛力（表2），使得評(píng)價(jià)結(jié)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(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

圖2 上海陸域地下空間地質(zhì)條件適宜性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

3.成果意義

項(xiàng)目順利完成了上海和濟(jì)南重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)區(qū)的地下空間探測(cè)與評(píng)價(jià)工作，成果服務(wù)上海市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院和濟(jì)南新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)管委會(huì)，支撐編制了《上海市地下空間開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》和濟(jì)南新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換先行區(qū)地下空間專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃，建立的地下空間資源探測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)方法，為其他城市開(kāi)展相關(guān)工作起到了示范作用，也為解決我國(guó)城市地下空間資源探測(cè)技術(shù)難題提供了研究基礎(chǔ)。

（中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 王志輝供稿）