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歐洲地質調查是如何支撐服務城市發展規劃的

歐洲地質調查是如何支撐服務城市發展規劃的

作者:金石恒泰   時間:2018-08-13

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    全球范圍內,城市作為經濟增長引擎發揮著越來越重要的作用。聯合國人類住區規劃署預估,2050年全球2/3的人口將實現城鎮化。全球城鎮化速率的加快為城市社會、經濟和環境的可持續發展帶來巨大的挑戰,也對城市規劃提出了更高的要求。

    與城市地面信息所受到的關注相比,城市規劃、開發和管理人員對地下空間重要性的關注明顯不足,并且缺少地下空間統籌考慮和綜合利用的政策。越來越多國家開始認識到充分利用地下空間和資源對城市的可持續發展具有重大影響。我國在新型城鎮化建設的部署中,明確要求統籌城市地上地下建設,加強城市地質調查。

    2013年,歐盟國家地質調查聯盟(Group of EuroGeoSurveys)聯合30多個國家地質調查機構和大學,以及23個城市,啟動了一項名為“城市地下空間”(Sub-Urban)的計劃,旨在提高對歐洲城市地下空間和資源的認識,彌合城市地下空間地球科學專家與城市決策者、規劃者之間的知識鴻溝,為城市規劃提供全面有效的支撐,同時致力于將知識和良好實踐推廣到整個歐洲和全球。

    本文從“城市地下空間”計劃出發,重點分析歐洲地質調查工作如何有效支撐服務城市規劃建設,以及所面臨的重要挑戰,梳理其探索形成的良好實踐和技術方法,并介紹其未來的發展思路,以期為加快推進我國城市地質工作提供有益參考。

    歐洲加快城市地下空間調查工作的背景

    2013年啟動伊始,“城市地下空間”計劃首先對歐洲城市所面臨的重要地質問題和地下空間工作現狀進行了全面分析,以明確城市規劃對地質工作的需求。計劃選取了格拉斯哥、漢堡、赫爾辛基等12個城市,重點梳理各個城市地下空間工作現狀,包括過去城市地質工作所取得的成果和當前地下空間工作存在的不足,以及城市規劃對地下空間問題的重視程度和發展需求等。

    1 具有一定工作基礎,但與城市規劃的關聯性普遍較差

    2 “頭痛醫頭,腳痛醫腳”,地質工作先行性作用未能有效發揮

    3 地下空間調查開始受到重視,但與城市發展規劃存在需求對接不暢的問題

    1 全社會對地下和地質問題的認知度較低。提高認知度是一個重要的先決條件,不僅是針對專業人士(規劃人員和地球科學研究人員),更重要的是政府機構和社會大眾,從而推動城市規劃人員和地球科學研究人員之間產生合作需求。

    2 規劃人員和地球科學研究人員之間的溝通和相互理解亟待加強。兩個群體間需要在合作中建立一種能夠促進雙方相互理解并進行有效溝通的機制,使得規劃專家能夠清楚地說出他們需要什么(數據、信息、專業知識),知道哪些是已有的,哪些是沒有的;地球科學專家能夠清楚地理解規劃專家的需求,知道哪些是他們能提供的,或經一定工作后能提供的。

    主要進展與經驗

    計劃實施的4年中,在17個地質調查組織和22個研究機構,以及23座城市的積極參與下,“城市地下空間”計劃取得一系列重要進展:建立了城市地球科學家/地下空間專家(主要來自歐洲地質調查機構和高等院校)和城市規劃者、政策制定者及其他決策者之間知識的交流;探索形成良好的城市地下空間調查工作經驗和一系列技術方法;開發整合地下與地上信息的地質模型,實現地下水動態、熱量、巖性、可持續排水系統和工程性能的預測建模,可用于城市整體規劃、確定地下發展機遇、減少地質條件的不確定性從而降低成本;創新方法以推動地下空間數據的共享與傳播。

    歐洲城市地下空間計劃的實施,以及所取得的重要進展,突出表現在以下幾個方向:

    1 積極開展多方面探索,打造形成良好實踐經驗與可推廣的技術方法。

    2 開發專門應用服務產品,不斷滿足城市規劃需求。

    3 推動地質工作向全鏈條延伸,更加有效支撐服務規劃制定。

    4 強調地質工作者與城市規劃者之間的溝通協調。

    下一步重點工作內容

    在目前的工作進程中,隨著對城市規劃建設的參與程度在不斷加深,地下空間調查的需求也在不斷深化,這也成為歐洲城市地下空間調查下一步重點關注的方向和領域,主要表現在以下幾個方面:

    一 地下信息和規劃

    1 形成恰當比例尺的地質和巖土信息圖件,諸如滑坡災害圖、基巖深度圖等,以更好地應用于戰略規劃。

    2 明確國家地質調查機構在支撐城市規劃的城市地下空間調查中的角色和定位。

    3 從現有城市地下空間總體規劃的更新或修改中獲得經驗。

    4 探索在具有限資源(如數據、時間和經濟資源)的城市,將地下信息應用到城市規劃的方法。

    5 加強城市地下空間管理,由于新建隧道、地鐵線路、文化遺跡、地下停車場和大樓地基與已經存在的地下基礎設施間的影響正變得越來越緊迫,必須加強地下空間不同利用方式間的協調。

    二 數據采集和管理

    1 明確與數據采集和管理政策有關的法規。

    2 采用標準命名規范,使用標準化術語。

    3 開發專用的數據交換和驗證工具。

    4 最大程度地利用公開的數據平臺。

    5 獲取多元數據以提高數據挖掘和發現能力,克服數據應用上的限制。

    三 3D地質地下建模

    1 充分認識城市地下空間的復雜性。由于不同城市的規劃對地質資料需求的詳細程度不盡相同,加之在城市中收集、獲取新數據存在一定困難性,要求地質工作者跳出傳統數據獲取來源(例如鉆孔、淺層地球物理),轉而更多地利用第三方數據。

    2 人工堆積物和自然沉積物的小規模綜合3D屬性建模要求新的建模方法。歐登賽的綜合方法取得一定效果,但仍需在其它城市進行測試。

    3 城市地下空間的特征和功能常常發生改變,要求城市地下空間建模保持更新,以便快速添加信息,并適應新的應用要求(如災害管理)。

    4 開發動態(4D)城市地下空間模型,對地下屬性進行實時監測。

    5 建立一個基礎性的地質框架模型,作為城市各種專用模型的一個共同基礎,以節省成本。

    6 力促在合適的時間,按照恰當的形式,提供準確的城市地下信息,從而推動地下空間調查納入城市規劃和管理中。

    四 地下水監測和建模

    1 以正式的法律或法規形式明確地下水監測基礎設施的規范。

    2 系統設計地下水監測網,由于城市地下水監測系統是逐步開發,具有臨時安排性質,通常無法滿足目前的監測需要。

    3 重點解決缺少地下水歷史資料且沒有監測基礎設施的城市建立地下水監測網絡所面臨的困難。

    4 加強對人工堆積物和地下基礎設施的含水層特性的認識,探索在地下水建模中如何有效考慮這些因素。

    5 對沿海城市地下水位與海平面變化之間關系進行建模。

    6 將實時監測數據整合到地下水模型中,便于進行城市規劃的預測和預報。

    五 地熱監測和建模

    1 基于當地和區域風險最小化,同時考慮中長期開發,將一系列地下熱水利用系統整合到一個網絡中。

    2 有效協調不同系統整合的復雜性,并將其融入城市規劃中。

    3 不斷優化地下熱水利用系統。

    4 研究地下熱水利用所產生的熱、化學以及微生物影響,以及它們對未來地下水利用的影響。

    六 巖土建模和災害

    1 提高城市規劃者和利益相關者對巖土建模和災害調查編錄重要性的認識。

    2 推動巖土建模和地質災害數據納入城市規劃的早期階段。

    3 鼓勵私人公司、地質勘查機構與市政府分享巖土數據,這可能需要通過一系列規范推動相關資料匯交至地質檔案館,或通過互利合作方式進行。

    4 確定2D/3D巖土模型與城市3D模型進行整合的最佳框架/標準。

    七 地下地球化學

    1 開發3D和4D填圖技術。

    2 加強地球化學數據采集和管理。

    3 推動實現地球化學的3D呈現和應用。

    八 文化遺跡

    1 評估現存遺跡遭到破壞的風險,破壞因素可以來自諸多方面,包括自然因素、政治或管理決策、土壤特征、歷史活動、水循環、人類活動等,正確認識這些影響遺跡的自然和人為的環境及過程,從而提高遺跡現場保護、遷移設計和科學管理的能力。在城市規劃過程中,需要將文化遺跡資源作為一個整體加以考慮。

    2 改變過去考古遺跡在城市規劃過程中往往受到忽視或沒來得及保護的困境,充分認識和利用地下環境作為考古遺跡的載體或為地面遺跡提供支撐的作用。

    3 構建現代可持續水管理系統,推動其對文化遺跡的保護,并產生更多效益。

    九 地下數據標準化建設

    1 構建開放、高效、共享的數據平臺,加快推進歐洲地下數據的標準化建設,包括數據記錄、采集、傳輸和歸檔的標準化,指導眾多地調機構、第三方機構采用標準化的數據格式生產新的數據。

    2 解決數據的整合難度大的問題,城市規劃所需數據來源廣泛,包括地質/巖土工程鉆井、地下水和地熱監測、原位和實驗室測試、地球化學調查、制圖和基礎設施建設等,目前不同的數據分散在不同的機構。

    3 對老的數據進行系統的電子化處理,解決封存在檔案里的數據無法有效利用的問題。

    十 成果綜合集成工具

    1 開發并完善在線知識成果集成工具——“城市地下空間工具箱”,不斷整合計劃實施中所形成的各種資產(報告和出版物等)、良好實踐案例和推薦的技術方法等,以更加快速有效地推廣城市地下空間調查所取得的良好實踐和技術方法。

    2 提高“工具箱”支撐服務功能,重點在地下空間和資源的合理開發利用、城市地下生態系統保護、地下空間利用方式的有效管理等方面發揮指導作用。

 

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