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欧洲地质调查是如何支撑服务城市发展规划的

欧洲地质调查是如何支撑服务城市发展规划的

作者:金石恒泰   时间:2018-08-13

满地宝 便携式钻机

 

    全球范围内,城市作为经济增长引擎发挥着越来越重要的作用。联合国人类住区规划署预估,2050年全球2/3的人口将实现城镇化。全球城镇化速率的加快为城市社会、经济和环境的可持续发展带来巨大的挑战,也对城市规划提出了更高的要求。

    与城市地面信息所受到的关注相比,城市规划、开发和管理人员对地下空间重要性的关注明显不足,并且缺少地下空间统筹考虑和综合利用的政策。越来越多国家开始认识到充分利用地下空间和资源对城市的可持续发展具有重大影响。我国在新型城镇化建设的部署中,明确要求统筹城市地上地下建设,加强城市地质调查。

    2013年,欧盟国家地质调查联盟(Group of EuroGeoSurveys)联合30多个国家地质调查机构和大学,以及23个城市,启动了一项名为“城市地下空间”(Sub-Urban)的计划,旨在提高对欧洲城市地下空间和资源的认识,弥合城市地下空间地球科学专家与城市决策者、规划者之间的知识鸿沟,为城市规划提供全面有效的支撑,同时致力于将知识和良好实践推广到整个欧洲和全球。

    本文从“城市地下空间”计划出发,重点分析欧洲地质调查工作如何有效支撑服务城市规划建设,以及所面临的重要挑战,梳理其探索形成的良好实践和技术方法,并介绍其未来的发展思路,以期为加快推进我国城市地质工作提供有益参考。

    欧洲加快城市地下空间调查工作的背景

    2013年启动伊始,“城市地下空间”计划首先对欧洲城市所面临的重要地质问题和地下空间工作现状进行了全面分析,以明确城市规划对地质工作的需求。计划选取了格拉斯哥、汉堡、赫尔辛基等12个城市,重点梳理各个城市地下空间工作现状,包括过去城市地质工作所取得的成果和当前地下空间工作存在的不足,以及城市规划对地下空间问题的重视程度和发展需求等。

    1 具有一定工作基础,但与城市规划的关联性普遍较差

    2 “头痛医头,脚痛医脚”,地质工作先行性作用未能有效发挥

    3 地下空间调查开始受到重视,但与城市发展规划存在需求对接不畅的问题

    1 全社会对地下和地质问题的认知度较低。提高认知度是一个重要的先决条件,不仅是针对专业人士(规划人员和地球科学研究人员),更重要的是政府机构和社会大众,从而推动城市规划人员和地球科学研究人员之间产生合作需求。

    2 规划人员和地球科学研究人员之间的沟通和相互理解亟待加强。两个群体间需要在合作中建立一种能够促进双方相互理解并进行有效沟通的机制,使得规划专家能够清楚地说出他们需要什么(数据、信息、专业知识),知道哪些是已有的,哪些是没有的;地球科学专家能够清楚地理解规划专家的需求,知道哪些是他们能提供的,或经一定工作后能提供的。

    主要进展与经验

    计划实施的4年中,在17个地质调查组织和22个研究机构,以及23座城市的积极参与下,“城市地下空间”计划取得一系列重要进展:建立了城市地球科学家/地下空间专家(主要来自欧洲地质调查机构和高等院校)和城市规划者、政策制定者及其他决策者之间知识的交流;探索形成良好的城市地下空间调查工作经验和一系列技术方法;开发整合地下与地上信息的地质模型,实现地下水动态、热量、岩性、可持续排水系统和工程性能的预测建模,可用于城市整体规划、确定地下发展机遇、减少地质条件的不确定性从而降低成本;创新方法以推动地下空间数据的共享与传播。

    欧洲城市地下空间计划的实施,以及所取得的重要进展,突出表现在以下几个方向:

    1 积极开展多方面探索,打造形成良好实践经验与可推广的技术方法。

    2 开发专门应用服务产品,不断满足城市规划需求。

    3 推动地质工作向全链条延伸,更加有效支撑服务规划制定。

    4 强调地质工作者与城市规划者之间的沟通协调。

    下一步重点工作内容

    在目前的工作进程中,随着对城市规划建设的参与程度在不断加深,地下空间调查的需求也在不断深化,这也成为欧洲城市地下空间调查下一步重点关注的方向和领域,主要表现在以下几个方面:

    一 地下信息和规划

    1 形成恰当比例尺的地质和岩土信息图件,诸如滑坡灾害图、基岩深度图等,以更好地应用于战略规划。

    2 明确国家地质调查机构在支撑城市规划的城市地下空间调查中的角色和定位。

    3 从现有城市地下空间总体规划的更新或修改中获得经验。

    4 探索在具有限资源(如数据、时间和经济资源)的城市,将地下信息应用到城市规划的方法。

    5 加强城市地下空间管理,由于新建隧道、地铁线路、文化遗迹、地下停车场和大楼地基与已经存在的地下基础设施间的影响正变得越来越紧迫,必须加强地下空间不同利用方式间的协调。

    二 数据采集和管理

    1 明确与数据采集和管理政策有关的法规。

    2 采用标准命名规范,使用标准化术语。

    3 开发专用的数据交换和验证工具。

    4 最大程度地利用公开的数据平台。

    5 获取多元数据以提高数据挖掘和发现能力,克服数据应用上的限制。

    三 3D地质地下建模

    1 充分认识城市地下空间的复杂性。由于不同城市的规划对地质资料需求的详细程度不尽相同,加之在城市中收集、获取新数据存在一定困难性,要求地质工作者跳出传统数据获取来源(例如钻孔、浅层地球物理),转而更多地利用第三方数据。

    2 人工堆积物和自然沉积物的小规模综合3D属性建模要求新的建模方法。欧登赛的综合方法取得一定效果,但仍需在其它城市进行测试。

    3 城市地下空间的特征和功能常常发生改变,要求城市地下空间建模保持更新,以便快速添加信息,并适应新的应用要求(如灾害管理)。

    4 开发动态(4D)城市地下空间模型,对地下属性进行实时监测。

    5 建立一个基础性的地质框架模型,作为城市各种专用模型的一个共同基础,以节省成本。

    6 力促在合适的时间,按照恰当的形式,提供准确的城市地下信息,从而推动地下空间调查纳入城市规划和管理中。

    四 地下水监测和建模

    1 以正式的法律或法规形式明确地下水监测基础设施的规范。

    2 系统设计地下水监测网,由于城市地下水监测系统是逐步开发,具有临时安排性质,通常无法满足目前的监测需要。

    3 重点解决缺少地下水历史资料且没有监测基础设施的城市建立地下水监测网络所面临的困难。

    4 加强对人工堆积物和地下基础设施的含水层特性的认识,探索在地下水建模中如何有效考虑这些因素。

    5 对沿海城市地下水位与海平面变化之间关系进行建模。

    6 将实时监测数据整合到地下水模型中,便于进行城市规划的预测和预报。

    五 地热监测和建模

    1 基于当地和区域风险最小化,同时考虑中长期开发,将一系列地下热水利用系统整合到一个网络中。

    2 有效协调不同系统整合的复杂性,并将其融入城市规划中。

    3 不断优化地下热水利用系统。

    4 研究地下热水利用所产生的热、化学以及微生物影响,以及它们对未来地下水利用的影响。

    六 岩土建模和灾害

    1 提高城市规划者和利益相关者对岩土建模和灾害调查编录重要性的认识。

    2 推动岩土建模和地质灾害数据纳入城市规划的早期阶段。

    3 鼓励私人公司、地质勘查机构与市政府分享岩土数据,这可能需要通过一系列规范推动相关资料汇交至地质档案馆,或通过互利合作方式进行。

    4 确定2D/3D岩土模型与城市3D模型进行整合的最佳框架/标准。

    七 地下地球化学

    1 开发3D和4D填图技术。

    2 加强地球化学数据采集和管理。

    3 推动实现地球化学的3D呈现和应用。

    八 文化遗迹

    1 评估现存遗迹遭到破坏的风险,破坏因素可以来自诸多方面,包括自然因素、政治或管理决策、土壤特征、历史活动、水循环、人类活动等,正确认识这些影响遗迹的自然和人为的环境及过程,从而提高遗迹现场保护、迁移设计和科学管理的能力。在城市规划过程中,需要将文化遗迹资源作为一个整体加以考虑。

    2 改变过去考古遗迹在城市规划过程中往往受到忽视或没来得及保护的困境,充分认识和利用地下环境作为考古遗迹的载体或为地面遗迹提供支撑的作用。

    3 构建现代可持续水管理系统,推动其对文化遗迹的保护,并产生更多效益。

    九 地下数据标准化建设

    1 构建开放、高效、共享的数据平台,加快推进欧洲地下数据的标准化建设,包括数据记录、采集、传输和归档的标准化,指导众多地调机构、第三方机构采用标准化的数据格式生产新的数据。

    2 解决数据的整合难度大的问题,城市规划所需数据来源广泛,包括地质/岩土工程钻井、地下水和地热监测、原位和实验室测试、地球化学调查、制图和基础设施建设等,目前不同的数据分散在不同的机构。

    3 对老的数据进行系统的电子化处理,解决封存在档案里的数据无法有效利用的问题。

    十 成果综合集成工具

    1 开发并完善在线知识成果集成工具——“城市地下空间工具箱”,不断整合计划实施中所形成的各种资产(报告和出版物等)、良好实践案例和推荐的技术方法等,以更加快速有效地推广城市地下空间调查所取得的良好实践和技术方法。

    2 提高“工具箱”支撑服务功能,重点在地下空间和资源的合理开发利用、城市地下生态系统保护、地下空间利用方式的有效管理等方面发挥指导作用。

 

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