0 引言

随着我国城镇化进程推进，城市规模加速扩张，城市建设强度和速度持续不断增长，城市建设所涉及的工程地质问题和工程建设引发的工程地质问题日趋严重。尤其是山区丘陵城市，地质环境条件复杂，在进行城市工程建设过程中，如规划不合理，可能导致地质环境遭受破坏，诱发工程地质问题，影响城市的发展^[1-2]。对规划区进行工程建设适宜性评价，就是为城市规划建设与重大工程建设选址提供科学依据，对拓展城市发展空间、提高城市安全保障水平、解决“大城市病”等具有重要意义^[3]。

近年来城市工程建设适宜性评价相关的问题也成为了研究热点，众多学者分别从评价方法^[4-7]、指标体系^[7-15]、不同角度^[16-21]及不同地域^[22-29]等方面进行了研究，为城市工程建设适宜性评价提供了较为成熟的理论体系，但总体上对于丘陵城市工程建设适宜性评价的研究仍较少，在评价方法、评价指标体系和权重确定等问题上需要更为深入的研究。

泸州市素有“八丘一坝一分水”之称，以丘陵为主，平原面积小，为典型的丘陵城市。随着长江经济带、成渝经济区建设的全面推进，区内城市建设、港口及过江通道等重大工程建设将进一步加速，这也对地质工作提出了新的要求，其中工程建设适宜性评价工作显得尤为重要。本文以泸州市规划中心城区为研究区，从工程地质角度采用包括基于模糊赋权法和层次分析法相结合的多因素综合评价模型和多层次评价指标体系的工程建设适宜性评价方法，对泸州市规划中心城区工程建设适宜性进行评价，在评价指标体系建立和权重计算方法上对丘陵城市工程建设适宜性评价理论体系进行完善，以期为区内城市规划、工程建设选址、重大基础设施建设规划及土地利用优化布局提供科学依据。

1 研究区工程地质条件与问题 1.1 研究区范围

长江经济带上游地区地形地貌变化较大，沿江城市以山地丘陵为主。泸州市位于四川盆地南缘长江和沱江交汇处，规划中心城区面积80%以上为丘陵，是区内沿江典型的丘陵城市。本文以泸州市最新修编的《泸州市城市总体规划(2010—2030)》^[30]中划定的规划中心城区为研究区，具体范围为宜泸渝、成自泸赤、隆纳高速公路围合的区域及周边相邻区域，面积约621.45 km²(图 1)。

1.2 工程地质条件

1)地形与地貌

研究区地处四川盆地南缘，为红层丘陵区。长江自西南向东北曲折横贯而过，构成以长江河谷为最低点、两侧地势向河谷倾斜、高度递减的地貌景观，整体呈南高北低的态势(图 1)，平均海拔约304 m左右。地貌类型有丘陵、河谷及低山，以丘陵为主，其占研究区面积的82.97%，广泛分布于全区；河谷为长江和沱江河谷及两岸的河漫滩和阶地；低山仅小面积分布于西部的方山及泰安南部山区。

2) 地层与构造

侏罗系红层广布全区，岩性主要为紫红色砂岩、砂质泥岩及泥岩不等厚互层；白垩系地层仅在向斜核部零星分布，岩性为砖红色巨厚层状砂岩；第四系松散堆积物沿河流两岸小面积分布。地层由老至新主要有侏罗系中下统自流井组(J_1-2z)，侏罗系中统新田沟组(J₂x)、下沙溪庙组(J₂xs)、上沙溪庙组(J₂s)，侏罗系上统遂宁组(J₃s)、蓬莱镇组(J₃p)，白垩系下统窝头山组(K₁w)，以及第四系(Q_p²al-Q_h³al)。

区内构造较为简单，以北东向和东西向近平行展布的系列宽缓褶皱为主，伴有少量断层(图 2)。主要褶皱有得胜场向斜、阳高寺背斜、杨九场向斜、向阳山背斜、棉花山向斜、童子山向斜、永兴场背斜、况场向斜、泰安场向斜、纳溪背斜和朝阳村背斜。断层为阳高寺断层和纳溪断层。

3) 岩土体类型及其工程地质性质

按工程地质特性区内岩土体可分为“红色”碎屑岩岩组和松散岩组两大类(图 2)。“红色”碎屑岩岩组主要为侏罗系—白垩系，在区内分布最广。地貌类型主要为丘陵和低山，可分为：坚硬厚层-块状砂岩岩性综合体(为窝头山组，仅零星分布于低山顶部)；较坚硬薄层—中厚层砂岩夹泥岩岩性综合体(主要为新田沟组，中丘地貌，仅分布于北部石洞—安宁一线西侧)；较坚硬中厚层—厚层状砂岩与薄层状泥岩互层岩性综合体(主要为侏罗系上统蓬莱镇组、侏罗系中统上沙溪庙组，区内分布最广，占全区总面积的66.43%)；软弱薄层—厚层状泥岩夹砂岩岩性综合体(主要为侏罗系上统遂宁组、中统下沙溪庙组及中下统自流井组)。松散岩组主要分布于沱江及长江两岸的河漫滩及阶地，可分为：松散砂卵砾石单层土体(主要为河漫滩冲积层)；松散砂砾石黏土双层土体(主要为Ⅰ—Ⅱ级阶地冲积层)；半胶结卵砾石单层土体(主要为Ⅲ—Ⅳ级阶地冲积层)。

4) 水文地质条件

根据地下水赋存条件，区内地下水主要类型有松散岩类孔隙水、红层砂泥岩风化带孔隙裂隙水及红层砂岩构造裂隙水三大类。其中：松散岩类孔隙水主要分布于长江及沱江的阶地，富水层位在Ⅰ级阶地下部的砂卵砾石层，水量中等，Ⅱ级以上阶地水量较少或基本无水；红层砂泥岩风化带孔隙裂隙水广泛分布于区内，但水量小；红层砂岩构造裂隙水主要分布于窝头山组块状砂岩及上沙溪庙组的块状-厚层状砂岩段中，多以下降泉的形式出露，水量较小。在丘陵低山及高阶地区，地下水埋深多大于6 m，水量较小；在Ⅰ级阶地区，地下水位埋深不一，在地势较低的前缘，埋藏较浅，多为1~6 m，而在地势较高的后缘，多为6~10 m。地下水对混凝土结构无腐蚀性或有弱腐蚀性。

5) 历史地震状况

本区大地构造上处于杨子准地台四川沉降褶皱带与川滇褶断带的过渡地带，华蓥山断裂东南段东侧、江安—合江大断裂北侧。区内活动断裂不发育，测区及周边地震频繁，震级较小，最大震级为3.3级。地震动峰值加速度为0.05g(g为重力加速度)，对应的地震基本烈度为Ⅵ度，地壳稳定性为较稳定。

1.3 工程地质问题

区内主要的工程地质问题主要为地质灾害、岸坡失稳、地基不均匀沉降、水土流失、洪水等。地质灾害主要为滑坡、崩塌及不稳地斜坡，共75处(图 3)，以小型为主，其中以长江及沱江两岸高陡斜坡滑坡、崩塌，地貌转折处陡崖崩塌、陡崖下部滑坡，砂泥岩互层滑坡，人工切坡及填方形成不稳定斜坡最为发育，长江及沱江两岸小市—北城段和方山为地质灾害高易发区段。沱江及长江两岸大量土质岸坡未进行人工护堤处理，稳定性差，受河水冲刷(尤其是洪水)易失稳，引发坍岸。淤泥土少量分布于蓝田—邻玉一带和高坝Ⅰ级阶地，易引起建筑地基不均匀沉降。近些年来，由于回填场地增多，如：龙马潭主城区北部、泸州市城区西部由于城市建设及工业园区的修建，采用铲平丘顶、填满丘谷的挖填方式平整了大量土地，从而产生了大量的深填土区，潜在的不均匀沉降隐患呈上升趋势；罗汉镇长江沿岸为极强度水土流失；胡市镇沱江岸边、安宁镇高速公路两侧及通滩镇部分区域为强水土流失。区内沱江及长江洪水频发，而城镇建设主要位于沱江及长江两岸的阶地上，在地势较低处，易受洪水威胁。

2 评价方法 2.1 评价指标体系

影响工程建设适宜性的因素较多，对于不同的地形条件所考虑的因素也不尽相同，要建立一个包含所有因素的指标体系来评价工程建设适宜性在实际工作中难以实现。本文研究对象为丘陵城市，根据丘陵城市特征，通过对研究区工程地质条件与问题的调查和综合分析，评价各因素对丘陵城市工程建设适宜性限制的影响程度，并对影响因素进行梳理、归并，参照工程建设适宜性相关研究成果^{[7-17, 21-22, 24]}，选取了影响丘陵城市工程建设适宜性的最为关键和敏感的因素，建立了评价指标体系。评价指标体系包括地形与水文、工程地质、水文地质、不良地质作用和地质灾害、地震效应等5个一级评价因子和地形起伏度、地面坡度、高程、洪水淹没等14个二级评价因子。根据评价因子对工程建设适宜性的影响程度进行了定量分级，赋予不同的分值，分值越大，适宜性程度越高(表 1)。

2.2 评价模型

采用以下多因素综合评价模型计算工程建设适宜性程度：

式中：P为工程建设适宜性指数，是工程建设适宜性的量化指标，分值越大，表示适宜性程度越高；ω_i为第i个评价因子的综合权重；x_i为第i个评价因子的量化分值；n为评价因子数量。

2.3 权重确定方法

权重是表征下层指标相对于上层某个指标作用大小的量化值^[31]，是各评价指标重要性的体现，且直接影响评价模型的科学性及合理性，甚至会对评价的结果产生决定性的影响。国内外提出的权重确定方法已达到几十种之多^[32]，为避免单一计算方法的片面性和主观性，保证评价因子权重的可靠性，本次采用模糊赋权法与层次分析法相结合的组合赋权法：首先分别采用层次分析赋权法和模糊赋权法进行因子权重计算；然后根据两种权重法所计算结果利用线型加权组合法最终确定综合权重。

1) 模糊赋权法计算权重

采用非结构性模糊赋权法^[31-34]计算指标权重。首先将评价指标体系中所有评价因子两两做重要性比较，建立评价因子重要性定性排序一致性标度矩阵F；再对评价因子集对重要性按F给出的定性排序作二元比较，建立评价因子集对重要性的有序二元比较矩阵G；最后根据得到的矩阵G，经运算可得各评价因子权重集合。各评价因子权重计算结果见表 2。

2) 层次分析法计算权重

首先根据各级评价指标体系内的指标对上一层次的重要性进行两两比较，并将其转化为矩阵，根据专家意见，按“1—9比例尺度”法^[35-37]确定各层次的判断矩阵；然后求取判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量，将求得的特征向量做归一化处理，得到各评价指标的权重组成的向量；再根据一致性比例来评价判断矩阵的一致性，一致性比例小于0.1时，判断矩阵是满意一致性矩阵，得到相应权重，否则不具有一致性，需重新构建判断矩阵，直到一致性比例小于0.1；最后将得到的各级权重相乘，最终得到各评价因子综合权重，各评价因子权重计算结果见表 2。一级评价因子判断矩阵的一致性比例为0.036 5，二级评价因子判断矩阵的一致性比例分别为0.008 9、0.022 8、0.008 9、0、0，均满足一致性检验。

3) 综合权重求取

求取综合权重的算法主要有两大类^[31]，乘法和加法，本次选择加法中的线性加权组合法^{[31-32, 38-39]}。非结构性模糊赋权法和层次分析法所计算权重的结果近似，重要性排序相同，计算结果具有一定的可靠性。将两种方法得出的权重相加求取平均数，得出综合权重，即评价模型最终采用的权重。计算结果见表 2。按权重的大小排序可知，影响丘陵城市工程建设适宜性最重要的因素有3个：地质灾害、地面坡度和岩土特征。

2.4 工程建设适宜性等级划分

根据评价模型，计算得出评价单元的工程建设适宜性指数P，综合参考工程建设适宜性相关研究成果^{[7, 10, 13, 15, 27, 29]}，结合丘陵城市特征，根据研究区的P值分布特征，将工程建设适宜性划分为4个等级：不适宜(P＜60)、适宜性差(60~70)、较适宜(70~80)、适宜(≥80)。

2.5 评价步骤

将研究区按50 m×50 m的正方形网格划分评价单元，首先按表 1对各评价单元内评价因子进行赋值，按式(1)在arcgis 10.0软件中计算出各评价单元工程建设适宜性评价指数，得到工程建设适宜性评价指数分布图；再按工程建设适宜性评判表对工程建设适宜性评价指数分布图进行分类处理，得到工程建设适宜性分级图；最后对工程建设适宜性分级图中性质相近的斑块进行合并分区，最终得到工程建设适宜性综合评价分区图(图 4)。

3 评价结果

依据上述评价指标与方法进行综合分析，评价结果见表 3。

1) 泸州市规划中心城区工程建设适宜性整体较好，以适宜、较适宜为主，适宜和较适宜的地区面积为403.80 km²，占总面积的64.97%，开发潜力大，可满足近期城市规划用地需求。适宜和较适宜的地区可作为城市规划建设、重大工程建设选址的主要区域。

2) 适宜性差区面积占20.96%，主要分布于南寿山、九狮山、忠山等深切割高丘，地形起伏较大、坡度大、地质灾害危险性较大、场地平整较困难、工程建设较易诱发地质灾害的区段，高陡边坡区段，以及长江、沱江沿岸软土分布较厚、工程性质差的阶地。在实际工程建设过程中，需采取一定的措施：在南寿山、九狮山、忠山等地进行工程建设，应加强地质灾害危险性的评估及地质灾害的防治工作，并注意防范工程建设诱发的次生地质灾害，同时应注意回填场地的地基不均匀沉降的问题；在长江、沱江沿岸软土分布较厚、砂卵砾石层薄、工程性质差的阶地区进行工程建设应注意地基承载力的问题，选择相应的地基处理工程措施，在阶地前缘地下水埋深较浅的地段同时需注意采取排水措施。

3) 不适宜区面积占8.07%，主要分布于长江、沱江沿岸洪水淹没、岸坡不稳定、地质灾害高易发区段，方山等地形起伏大、斜坡稳定性差、滑坡和崩塌等地质灾害高易发的山地区，以及邻玉北部淤泥土分布区。这些区段不适宜进行工程建设，重大工程建设选址应尽量避免该区段，该区段宜作为生态用地。如需进行工程建设，在沱江沿岸洪水淹没区应注意配套的防洪设施的建设；在沿岸未修建护堤的土质岸坡段进行工程建设应注意岸坡失稳的问题，同时应修建护堤等设施；在沿江、方山地质灾害高易发区进行工程建设时，应加强地质灾害危险性的评估及地质灾害的防治工作，并注意防范工程建设诱发的次生地质灾害；在邻玉北部淤泥土分布区应采取特殊的地基处理技术。

4 评价方法的可靠性分析

在以往的工程地质适宜性评价相关文献中，均缺少对于评价方法可靠性的论述，无法从以往的研究中确定各评价方法的可靠性。为验证本文提出的评价模型的可靠性，在研究区内选取8处典型场地(图 5)，用本文提出的评价方法进行工程建设评价，并与实际情况进行对比(表 4)。所选取的场地中覆盖了各级适宜性。

通过表 4可以看出，利用本文的方法对8个典型场地进行工程建设适宜性评价，评价结果与实际情况完全一致，可见评价方法可靠。故本文提出的评价方法在其他丘陵城市工程建设适宜性评价中也有一定的推广借鉴意义。

5 结论与建议

1) 结合典型丘陵城市特点，建立了包括多因素综合评价模型和多层次评价指标体系的工程建设适宜性评价方法，并提出了采用模糊赋权法和层次分析法相结合的组合赋权法的评价指标权重计算方法，在评价指标体系和权重计算方法方面完善了丘陵城市工程建设适宜性评价理论体系。

2) 运用建立的评价方法对泸州市规划中心城区的工程建设适宜性进行综合评价，结果与实际情况一致。

3) 通过研究区工程地质条件分析，丘陵城市工程建设适宜性主要影响因素为地形与水文、工程地质、水文地质、不良地质作用和地质灾害、地震效应等5类，包括地形起伏度、地面坡度、高程、洪水淹没等14个影响因素，共同组成了工程建设适宜性评价指标体系。地质灾害、地面坡度和岩土特征为影响工程建设适宜性最主要的因子，权重最高。

4) 泸州市规划中心城区工程建设适宜性评价分区结果表明：该区整体以适宜和较适宜为主，二者占研究区总面积的64.97%，可满足近期城市规划用地需求，其中适宜区占36.16%，较适宜区占28.81%；适宜性差区占总面积的20.96%，不适宜区占总面积的8.07%，适宜性差和不适宜地区不宜作为重大工程建设的选址，尤其是不适宜地区，宜作为生态用地。