中国地质调查成果快讯 2020年6月(总第126~127期) 上海、济南城市地下空间资源 探测与评价新进展 摘要:通过开展上海和济南地下空间调查、探测与评价,建立适用于探测不冋厚度覆盖区的地下空 间资源开发利用关键地质要素探测技术、地下空间多源数据融合建模技术、地下空间资源地质条件 适宜性三维评价方法。顺利完成济南中心城区、新旧动能转仳先行区,以及上海陆域深层地下空间 资源地质条件适宜性评价,有效服务上海和济南规划管理。 1.项目概况 用并总结地下水、岩溶、断裂构造、松 散层厚度、岩体、砂性土与黏性土、地 “上海济南等典型城市地下空间开发下管线等构筑物等地球物理探测技术方 利用综合地质调查”项目,归属于“城 法,评价了反射波地震、主动源面波、 市地质调查”工程,由中国地质科学院被动源面波、微动、频率谐振、噪声成 承担。项目周期为2017—2019年。主要 像、高密度电阻率法、重力测量、VSP地 工作内容是围绕上海和济南城市规划建震勘探技术等地球物理方法在探测上述 设需求,通过补充开展水文地质、工程关键地质要素的适用性(表1)。利用横 地质和环境地质调查工作,利用钻探、波反射地震与ⅤsP地震方法组合通过钻孔 物探和样品测试等技术方法开展上海和信息建立地质与地球物理对应关系,极 济南重点规划建设区城市地下空间资源大提高了成果解释的准确性,提出了适 开发利用综合地质调查工作,以及城市用于上海地区城市地下空间探测技术方 地下空间资源探测与评价技术攻关。 法。应用基于噪声成像与密集台阵观测 2.成果简介 手段获得了济南中心城区近地表速度结 构,分析了与泉水密切相关的岩体和断 (1)建立了适用于探测不同厚度覆裂三维空间分布特征。通过使用无缆地 盖区的地下空间资源开发利用关键地质震仪极大提高数据采集效率,利用小道 要素地球物理探测技术。通过调查和研距、小炮距、长排列的采集参数兼顾了 究,系统梳理了影响上海济南城市地下深部和浅部高精度成像要求。采用绕射 空间资源开发利用的关键地质要素,应波成像、密度反演、群速度与相速度联
2020 年 6 月（总第 126 ～ 127 期） 1. 项目概况 “上海济南等典型城市地下空间开发 利用综合地质调查”项目，归属于“城 市地质调查”工程，由中国地质科学院 承担。项目周期为2017—2019年。主要 工作内容是围绕上海和济南城市规划建 设需求，通过补充开展水文地质、工程 地质和环境地质调查工作，利用钻探、 物探和样品测试等技术方法开展上海和 济南重点规划建设区城市地下空间资源 开发利用综合地质调查工作，以及城市 地下空间资源探测与评价技术攻关。 2. 成果简介 （1）建立了适用于探测不同厚度覆 盖区的地下空间资源开发利用关键地质 要素地球物理探测技术。通过调查和研 究，系统梳理了影响上海济南城市地下 空间资源开发利用的关键地质要素，应 用并总结地下水、岩溶、断裂构造、松 散层厚度、岩体、砂性土与黏性土、地 下管线等构筑物等地球物理探测技术方 法，评价了反射波地震、主动源面波、 被动源面波、微动、频率谐振、噪声成 像、高密度电阻率法、重力测量、VSP地 震勘探技术等地球物理方法在探测上述 关键地质要素的适用性（表1）。利用横 波反射地震与VSP地震方法组合通过钻孔 信息建立地质与地球物理对应关系，极 大提高了成果解释的准确性，提出了适 用于上海地区城市地下空间探测技术方 法。应用基于噪声成像与密集台阵观测 手段获得了济南中心城区近地表速度结 构，分析了与泉水密切相关的岩体和断 裂三维空间分布特征。通过使用无缆地 震仪极大提高数据采集效率，利用小道 距、小炮距、长排列的采集参数兼顾了 深部和浅部高精度成像要求。采用绕射 波成像、密度反演、群速度与相速度联 上海、济南城市地下空间资源 探测与评价新进展 摘要：通过开展上海和济南地下空间调查、探测与评价，建立适用于探测不同厚度覆盖区的地下空 间资源开发利用关键地质要素探测技术、地下空间多源数据融合建模技术、地下空间资源地质条件 适宜性三维评价方法。顺利完成济南中心城区、新旧动能转化先行区，以及上海陆域深层地下空间 资源地质条件适宜性评价，有效服务上海和济南规划管理。 7
服务城市地下空间高质量开发利用 表↑上海济南城市地下空间资源关键地球要素地球物理探测技术方法适应性评价表 方法地下水岩溶断裂构造松散层厚度岩体砂层与黏土层地下管线等构筑物 纵波地震反射 横波地震反射 ⅤSP地震勘探 主动源面波 被动源面波 微动探测 频率谐振探测 噪声成像 高密度电阻率法 重力测量 地质雷达 注:●代表探测效果较为理想 合反演、各项异性反演,多阶瑞雷面波物模型,开展了地质结构模型与地下构 视频散曲线和椭圆率曲线联合反演等数筑物模型的融合及空间分析研究。利用 据处理技术方法改善了城市地球物理方三维空间插值计算方法构建地下空间三 法探测精度。 维地质属性模型。融合地下构筑物模型 (2)建立了地质结构、地质属性和和地质模型、属性模型,建立了上海陆 地下建构筑物多源数据融合的地下空间域地区城市地下空间三维模型(图1) 三维模型。遵循“主体框架-地质面-地 建立了地下空间资源地质条件 质体-局部重构”三维地质建模技术流适宜性三维评价方法,完成了济南中心 程,以钻孔为基本的控制依据,虚拟钴城区、新旧动能转化先行区和上海陆域 孔作为三维空间模型水平和深度方向范地区深层地下空间地质条件适宜性评价 围延伸和细化,利用地层面数据和剖面工作。针对地下空间资源开发利用提出 数据等生成地层界面,然后对虚拟钻孔了地下空间资源缓冲区概念和分层计算 数据进行修正,再利用钻孔数据和虚拟方法,借鉴三维成矿预测评价思路,建 钻孔数据进行建模。提出基于钻孔分层立三维地下空间资源质量评价方法。通 数据、地层埋藏分布数据和地质剖面的过开展水文地质、工程地质、环境地质 多源数据地下空间地质建模方法。在三和精细探测工作,先后完成了基于泉水 维地质结构模型的基础上,通过利用已保护条件下的济南中心城区地下空间资 有的建构筑物基础数据,导入地下构筑源地质条件适宜性评价,基于城市规划
服务城市地下空间高质量开发利用 合反演、各项异性反演，多阶瑞雷面波 视频散曲线和椭圆率曲线联合反演等数 据处理技术方法改善了城市地球物理方 法探测精度。 （2）建立了地质结构、地质属性和 地下建构筑物多源数据融合的地下空间 三维模型。遵循“主体框架-地质面-地 质体-局部重构”三维地质建模技术流 程，以钻孔为基本的控制依据，虚拟钻 孔作为三维空间模型水平和深度方向范 围延伸和细化，利用地层面数据和剖面 数据等生成地层界面，然后对虚拟钻孔 数据进行修正，再利用钻孔数据和虚拟 钻孔数据进行建模。提出基于钻孔分层 数据、地层埋藏分布数据和地质剖面的 多源数据地下空间地质建模方法。在三 维地质结构模型的基础上，通过利用已 有的建构筑物基础数据，导入地下构筑 物模型，开展了地质结构模型与地下构 筑物模型的融合及空间分析研究。利用 三维空间插值计算方法构建地下空间三 维地质属性模型。融合地下构筑物模型 和地质模型、属性模型，建立了上海陆 域地区城市地下空间三维模型（图1）。 （3）建立了地下空间资源地质条件 适宜性三维评价方法，完成了济南中心 城区、新旧动能转化先行区和上海陆域 地区深层地下空间地质条件适宜性评价 工作。针对地下空间资源开发利用提出 了地下空间资源缓冲区概念和分层计算 方法，借鉴三维成矿预测评价思路，建 立三维地下空间资源质量评价方法。通 过开展水文地质、工程地质、环境地质 和精细探测工作，先后完成了基于泉水 保护条件下的济南中心城区地下空间资 源地质条件适宜性评价，基于城市规划 注：●代表探测效果较为理想 表1 上海济南城市地下空间资源关键地球要素地球物理探测技术方法适应性评价表 方法 目标 地下水 岩溶 断裂构造 松散层厚度 岩体 砂层与黏土层 地下管线等构筑物 纵波地震反射 ● ● ● 横波地震反射 ● ● ● VSP地震勘探 ● 主动源面波 ● ● ● 被动源面波 ● ● ● 微动探测 ● ● ● 频率谐振探测 ● ● 噪声成像 ● ● ● ● 高密度电阻率法 ● ● 重力测量 ● ● ● 地质雷达 ● 8
中国地质调查成果快讯 2020年6月(总第126~127期) 地质结构与地下构筑物融合剖面 地质结构与地下构筑物融合三维模型 地质结构与地质属性融合剖面 多元数据融合地下空间三维模型 图1上海深层地下空间多元数据建模成果图 需求为导向的济南新旧动能转换先行区使得评价结果更加客观展示深层地下空 地下空间资源地质条件适宜性评价,以间资源的分布情况(图2) 及上海深层地下空间资源质量评价与资 源量评估工作。创新采用了地下空间多 3.成果意义 源数据融合三维模型分层建立了上海深 项目顺利完成了上海和济南重点规 层地下空间资源质量的评价体系,评价划建设区的地下空间探测与评价工作, 了上海深层地下空间资源潜力(表2),成果服务上海市城市规划设计研究院和 表2上海深层(30~100m)地下空间资源质量评价结果 影响及保护范围内体积 分层总量体积/m3已开发利用体积m3 最小保护范围最大保护范围可充分开发利用量m3 30~50m 1.57×104 1.91×10 831×103 571×103 1.55×10 50~651 1.18×10 2.96×1 5.38×103 1.17×104 65~100m2.75×104 2.65×10° 6.14×10 1.66×103 2.75×10 550×101 2.21×10 103×10 1.28×10 5.47×10
2020 年 6 月（总第 126 ～ 127 期） 需求为导向的济南新旧动能转换先行区 地下空间资源地质条件适宜性评价，以 及上海深层地下空间资源质量评价与资 源量评估工作。创新采用了地下空间多 源数据融合三维模型分层建立了上海深 层地下空间资源质量的评价体系，评价 了上海深层地下空间资源潜力（表2）， 使得评价结果更加客观展示深层地下空 间资源的分布情况（图2）。 3. 成果意义 项目顺利完成了上海和济南重点规 划建设区的地下空间探测与评价工作， 成果服务上海市城市规划设计研究院和 图1 上海深层地下空间多元数据建模成果图 表2 上海深层（30~100m）地下空间资源质量评价结果 分层 总量体积/m3 已开发利用体积/m3 影响及保护范围内体积/m3 可充分开发利用量/m3 最小保护范围 最大保护范围 30~50m 1.57×1011 1.91×108 8.31×108 5.71×108 1.55×1011 50~65m 1.18×1011 2.96×107 1.42×108 5.38×108 1.17×1011 65~100m 2.75×1011 2.65×106 6.14×107 1.66×108 2.75×1011 合计 5.50×1011 2.21×108 1.03×109 1.28×109 5.47×1011 9
服务城市地下空间高质量开发利用 2上海陆域地下空间地质条件适宜性综合评价结果 济南新旧动能转换先行区管委会,支撑开展相关工作起到了示范作用,也为解 编制了《上海市地下空间开发利用和保决我国城市地下空间资源探测技术难题 护专项规划》和济南新旧动能转换先行提供了研究基础。 区地下空间专项规划,建立的地下空间 (中国地质科学院王志辉供稿) 资源探测与评价技术方法,为其他城市 王志辉(1982-),男,助理研究员 中囯地质调查局“上海济南等典型城市地下空河开发利用综合地质调查”项 负责人。就职于中国地质科学院。从事城市地球物理与地下空间探测评价 工作。 E-mail: wangzhihui 1982(@ outlook. cor
服务城市地下空间高质量开发利用 王志辉（1982- ），男，助理研究员 中国地质调查局“上海济南等典型城市地下空间开发利用综合地质调查”项 目负责人。就职于中国地质科学院。从事城市地球物理与地下空间探测评价 工作。 E-mail: wangzhihui1982@outlook.com 图2 上海陆域地下空间地质条件适宜性综合评价结果 济南新旧动能转换先行区管委会，支撑 编制了《上海市地下空间开发利用和保 护专项规划》和济南新旧动能转换先行 区地下空间专项规划，建立的地下空间 资源探测与评价技术方法，为其他城市 开展相关工作起到了示范作用，也为解 决我国城市地下空间资源探测技术难题 提供了研究基础。 （中国地质科学院 王志辉供稿） 10