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深入解读北京2016城市地质工作成果

2017-08-02 10:32:30    来源: 中国国土资源报    作者:段金平 蒋明 刘宗明

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城市地质工作区。    

地质环境安全保障工程

——全面支撑首都规划建设,为城市可持续发展保驾护航

按照中央部署京津冀一体化协同发展的重大战略及市领导的指示、相关部门安排,以中央提出的“世界一流、千年大计”“生态、绿色”为标准,北京市地勘局2016年为满足北京城市副中心总体规划需求,开展了北京城市副中心区重大地质问题调查评价工作。

据介绍,这项工作充分体现了地质工作在城市规划建设源头所发挥的支撑作用——针对影响城市规划建设的隐伏断裂、地面沉降、砂土液化、岩溶塌陷四类重大地质问题进行高精度地质调查评价,全面支撑北京城市副中心建设发展。

在隐伏断裂方面,项目组精确厘定了工作区内南苑—通县断裂、南口—孙河断裂、张家湾断裂、姚辛庄断裂、夏垫断裂等11条隐伏断裂的性质、产状、基岩断点位置和上断点埋深,并对断裂的活动性进行了定性评价。

在地面沉降方面,项目组基于地面沉降监测网数据,分析了区内地面沉降发育现状,并对2009年以来地面沉降监测数据进行系统分析,进行了地面沉降危险性区划;在砂土液化方面,调查评价了砂土液化的范围、程度及其对城市建设的影响,按照预测水位最不利条件——水位埋深为0米,对砂土液化进行了预测评价。

在岩溶塌陷方面,项目组调查评价了岩溶塌陷的范围、程度及其对城市建设的影响,圈定潜在危险区,并建立了3个级别的防控区。

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地热井出水。    

为了深化区域地质认知程度,北京市地勘局开展了《区域地质志》修编工作,新修上中下三卷北京市区域地质志,修编1:25万北京市地质图;系统梳理了北京地区地层、岩浆、变质、构造、第四纪、深部地质作用等,提升了北京地区基础地质研究程度,开展基础地质对城市资源、环境控制影响研究,并在此基础上编制了“北京市地质环境承载力图”,对研究成果进行了应用研究。

为了促进城市可持续化发展,北京市地勘局还深入研究城市发展对城市地质资源环境的负作用,划出相关底线。

地面沉降是北京市平原区主要发育的地质灾害之一,给城市运行带来了的安全隐患,地面沉降防控是保证城市可持续发展的一项重要工作。为贯彻落实《北京市水污染防治工作方案》中要求开展“划定地面沉降区控制区范围”工作,在地面沉降现状、成因和危害全面分析的基础上,该局构建了主要包含三部分的北京市地面沉降防控区划体系。一是基于地面沉降历史现状和机理分析的地面沉降发育程度分区;二是基于城市规划、用地类型遥感解译和野外调查的地面沉降危害程度分区;三是对地面沉降发育程度分区和危害程度分区的叠加分析,获得地面沉降控制分区,编制了《北京市地面沉降控制区划(2016—2020年)》,为未来5年地面沉降防控工作提供行动指南。

本着人民生命财产安全放在首位的原则,北京市地勘局加强了突发性地质灾害研究工作。

该局针对北京山洪泥石流开展了预测预警关键技术研究工作,完成了泥石流危险分区、研发了基于面流冲刷和泥石流物源启动的模型装置,提出了泥石流监测站网布设方案,完成10条示范沟监测示范工程建设;确定了全市和示范沟的泥石流预警指标阈值,建设了泥石流监测预警平台;针对房山区、密云县石城镇、门头沟区清水镇等地质灾害易发区开展专项调查工作,分析了典型地质灾害体特征、成灾机理及稳定性状态;采用雨量、次声仪、土壤含水率、泥水位、地表变形以及深部位移监测等9种监测方法手段,对6条泥石流沟、1处滑坡、1处崩塌实施监测,为建立覆盖北京市山区突发地质灾害自动化监测预警系统奠定基础。

战略性地质资源保障工程

——摸清地质资源储量,大力开发清洁能源,保障城市能源供给

为了让首都的天空更加蔚蓝,北京市地勘局开展了北京市浅层地温能资源可持续利用研究及示范工程建设工作,持续建设了浅层地温能开发利用重点实验室;在北京城市副中心行政办公区新建8处地温监测点,通过对取样、岩土热物性测试以及现场热响应测试,初步认为该区处于地层换热能力较好的地区;利用获取的相关数据建立了行政办公区三维地质模型,并对浅层地温能资源潜力进行评价。该项成果成功应用于北京城市副中心行政办公区采用地热“两能”率先创建“近零碳排放区”示范工程,成为城市副中心建设工作的一大亮点。

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北京市地面沉降控制区划图。    

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北京市地源热泵系统适宜性分区图。    483790_zhaoll_1501552382540

北京突发地质灾害监测预警系统(一期)监测点分布图。  

为配合北京城市副中心、首都新机场、冬奥会等重大建设工程的开展,该局在北京东南边缘地带、延庆西北部发展区开展了多项地热资源调查及评价工作,深入研究了山区构造裂隙型和平原区沉积盆地型地热资源的成因模式,分析了开发利用地热资源的可行性。

深入研究南水北调新水情变化,该局提出地下水开采及控制红线。据介绍,该局开展的基于新水情下的北京地下水可持续利用调查评价工作,建立了平原区地下水流数值模拟模型,完成了地下水资源分层计算,以1991~2014年为计算时段,采用水均衡法、动态均衡法和数值模拟三种方法,按行政单元计算了北京市平原区地下水资源量。综合考虑地下水涵养条件、地面沉降防控要求、地下水环境污染现状等因素,结合南水北调进京配水规划,提出地下水资源可持续利用及保护规划建议,分别确定了地下水开采量红线和地下水位控制红线,为北京市地下水资源管理和可持续利用规划提供科学依据。

为了给政府部门统筹规划管理地上地下资源,该局还开展了北京市土地资源质量综合地质评价工作,通过对通州区、大兴区和房山平原区生态地球化学因素土地资源质量评价工作,建立生态地球化学土地资源质量评价体系,为北京市土地规划利用和土地精细化管理提供科学依据;对北京城市副中心和五环内开展地下空间资源调查评价工作,建立了三维地质模型,完成了地下空间资源量的估算和综合评价工作。

首都地质资源环境承载力监测预警平台

——获取城市地下各项地质要素趋势变化的“CT”结果

根据国家建立资源环境承载力监测预警机制的要求,北京市率先建设了首都地质资源环境承载力监测预警平台。

这个监测预警平台以保证城市运行地质安全为核心,以地质演化理论为依据,以高新技术方法手段为依托,建设平面分区、纵向分层的立体监测网,对浅层地表至深层基岩的各项地质因素进行实时监测,分析推演地质演化过程,预测预防风险,为决策部门提供可靠数据,为公众提供地学信息。

其中,地面沉降监测预警系统自2002年开始建设,包括7个地面沉降监测站、114个GPS监测站、400多个水准监测点、600多眼地下水动态监测井。这个系统从2004年开始对北京市平原区地面沉降进行逐年的系统监测。监测结果表明:2016年北京平原区年地面沉降量大于10毫米区域的面积为2867平方千米;地面沉降区分为南北两大集中区域、7个沉降中心。

地下水环境监测预警系统于2010年建设完成,其中包括地下水位监测井635眼,地下水质监测井1182眼,2011年起正式运行。监测结果表明:2016年北京市平原区生活饮用水源水质状况总体良好,第一、二含水层组遭受了不同程度的污染。

地热与浅层地温能开发利用地质环境影响监测预警系统已建成42个浅层地温能利用监测站点,设立了浅层地温能开发利用及对地质环境影响动态监测网络,并建立了地温场监测及采集系统。监测结果表明:地源热泵在运行过程中会直接影响附近的地温场,抽水井和灌水井距离越近、地层颗粒物越粗,热泵系统对附近温度场影响越大;在设计、施工、运行维护规范的前提下,供暖季和制冷季结束后地温场能较快的恢复,不会产生持续不可逆的热积累效应。

突发地质灾害监测预警系统已建成突发地质灾害监测预警系统(一期)建设工程,在房山区、门头沟区和密云区等地质灾害易发区安装各类野外专业监测设备413台套,监测对象包括对119条泥石流沟、1处滑坡、4处采空塌陷区以及6处崩塌隐患(图3);在密云区冯家峪镇西庄子村和门头沟区斋堂镇马兰沟村分别建设了集科研、应急保障、数据接收和科普为一体的地质灾害监测站;新建了拥有数台服务器、工作站、磁盘阵列、台式计算机以及网络服务的数据中心和服务于“北京市突发地质灾害监测预警系统”的专业数据库,实现了3个区突发地质灾害隐患的专业监测。

土壤地质环境监测预警系统已建立北京市平原—丘陵区土壤地质环境监测网180个监测点,监测指标包括重金属、微量元素及有机污染物等。监测结果表明:土壤环境以一级、二级为主,监测发现汞元素在中心城区出现明显富集的现象,以残渣态分布为主,通过分析汞元素与古建筑物使用的含辰砂涂料有关,同时也受燃煤等人为活动的影响。

在山区白河流域矿山地质环境影响较严重的区域,北京市新建32眼监测井。监测结果表明:深层土壤中重金属含量自浅而深呈现逐步升高的特征;地下水整体水质状况较好。

平原区活动断裂监测预警系统在昌平区未来科技城开展黄庄—高丽营活动断裂监测试点工作,布设两条跨断裂水准测线,建设水准监测点73个。监测结果表明:黄庄—高丽营断裂有较为明显的活动异常,沿断裂延伸局部区域有隆起和地裂缝变宽的现象,并伴随新地裂缝出现。

地质安全保障信息服务平台经不断建设,平台网页版已经在内部局域网上线,并完成了地下水环境、地面沉降、突发地灾展示服务系统,集成了地下水环境、地面沉降、地下水动态、地下水资源专业分析系统,实现了资料检索、信息发布、三维建模、制图服务、成果展示等功能,为未来平台的全面建设奠定了基础。

北京市城市地质工作正在为全面支撑首都经济社会发展而努力。

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