地学·人居·生态 | ⑥京津冀地学环境对人居环境的影响

北京是古代唯一先有规划后建城的城市，要想保住北京的首都地位，实现京津冀协同发展，应该使规划中的人居环境显著受控于地学环境。 以北京为中心的京津冀地处太行山脉与燕山山脉结合部，地貌单元分为西山、北山和平原，构成“北京湾”的地貌特征，这是京津冀的地学环境。 北京是按照《周礼·考工记》建立的城市，以紫禁城为中心，由南向北依次分布永定门、正阳门、天安门、端门、午门、三大殿、神武门、景山、地安门、鼓楼、钟楼，称为“中轴线”，这是京津冀的人居环境。地学环境控制着人居环境，人居环境顺应地学环境规划，才能实现可持续发展。

// 京津冀的地学环境

地势西北高，东南低，西部、北部是连绵不断的群山，被燕山山脉和太行山余脉环抱。东南是一片缓缓向渤海倾斜的平原。西部是太行山脉，北部是燕山山脉，两山在南口关沟相交，形成一个向东南展开的半圆形大山湾，人们称之为“北京湾”。 “北京湾”所围绕的平原即为华北平原。 京津冀水系有蓟运河、潮白河、北运河、永定河、大清河、子牙河、漳卫河，属于海河流域。

海河流域图

北京湾、河北湾、中原湾（据单之蔷）

// 京津冀的人居环境

北京是按照《周礼·考工记》建立的城市，紫禁城之左为宗庙（现为劳动人民文化宫），右为社稷（现为中山公园），前为朝，后为市，体现中正有序的思想。以紫禁城为中心，由南向北依次分布永定门、正阳门、天安门、端门、午门、三大殿、神武门、景山、地安门、鼓楼、钟楼，称为“中轴线”，后来发展成“两轴两带多中心”的规划布局。 古代的副中心是承德（古称热河），今天正在建设的副中心是通州和雄安新区。

地学环境控制着人居环境，人居环境只有顺应地学环境规划，才能实现可持续发展。

京津冀中心的北京是中国地质工作的摇篮，1863年9月美国人R. Pumpelly第一个到西山调查地质，提出“震旦方向” 的概念［1］，19世纪70年代德国人李希霍芬提出了“震旦系”地层名称［2］，1920年中国人叶良辅等13人编纂了中国的第一部地质学专著《北京西山地质志》［3］，随后地质工作相继在全国展开。

《北京西山地质志》主要作者在兵马司胡同15号院合影

前排3位为指导老师（左起）：翁文灏、章鸿钊、丁文江

20世纪， 由于工业化对矿产资源的强大需求，地质工作主要围绕矿产资源勘查展开，由此带来了矿业的繁荣 ，一座座矿山拔地而起，建立了一大批以采矿为业的新兴工业城市，带动和促进了人类社会经济的发展。同时， 地质学本身也得到了深化与发展 。

华北平原矿产资源

21世纪，对人口、资源和环境关系的研究成为主题。 随着世界人口的增长和城市化进程的加快，与城市灾害防治、资源开发、废物处置和环境保护等有关的地质问题日益严重，已直接影响和制约着人类社会的可持续发展，加强地质环境研究是当今全球地学发展的重要方向。

根据《北京城市总体规划》（2004—2020年）和2015年7月北京市委、市政府通过的关于贯彻《京津冀协同发展规划纲要》， 建设京津冀协同发展副中心（通州），北京将建成经济、社会、生态全面协调可持续发展的城市 。

太行山和燕山构成地学环境的“北京湾”。

太行山是我国地质工作的摇篮，盛产煤、石灰岩、大理岩资源、以岩溶景观和火山岩景观为美学特征的旅游资源。 为了建立美好的人居环境，不但要摸清煤、石灰岩和大理岩资源的储量，还要研究开采这些资源给京津冀发展带来的负面效应，开展环境容量的研究，合理布局。开发地质自然景观，以自然景观旅游带动太行山经济的发展。

煤炭形成过程（图片来源：中国数字科技馆）

燕山以开采铁矿和多金属矿为主，现在水库众多。 为了建立美好的人居环境，应该开展各流域的环境地质调查，查清各种自然污染物和人为污染物的污染途径，提出有效的治理方案，为京津冀人民的饮水安全提供保障。

京津冀平原是由蓟运河、潮白河、北运河、永定河、大清河、子牙河、漳卫河共同塑造的，为了建立良好的人居环境，应该开展水工环地质调查和监测。 水资源的贫乏严重制约着京津冀经济的发展，应利用水文地质知识，查清京津冀的水资源状况， 从水资源布局方面为京津冀的发展提出规划 。

立足京津冀水资源的实际情况，设法解决水资源紧缺这—不利因素，寻找地下水库，开展应急水源地调查和深层岩溶地下水的调查，增强京津冀的供水能力，缓解水资源紧缺的矛盾， 保证为京津冀人民正常生活和经济发展稳定供水 。调查地热及浅层地温分布的深度和范围，为首都提供无污染的能源，促进相关产业的发展。 重视垃圾场选址工作，改变目前被动应付的权宜局面，是京津冀建设进入良性循环的重要环节 。

目前的京津冀人居环境面临7大地质环境问题，即：地质灾害防治、城市地下空间开发、水资源开发、地下水环境治理、地热资源开发、浅层地温能利用和资源利用问题。

// 地质灾害防治问题

内力地质作用形成的地质灾害主要为地震，最大的难题是预报， 1997年5月21日中国地震局流体学科曾对张北地震提出过预测建议，结果，1997年5月25日在张家口西南发生Ms4.2级地震，1998年1月10日11时52分张北发生Ms6.2级地震［4］，看来科学尝试地震预报是需要推进的。 外力地质作用形成的地质灾害主要是山区的泥石流、滑坡、崩塌、煤矿采空区的地面塌陷，平原的地裂缝和地面沉降。 有针对性的防治地质灾害是人居环境治理的内容之一。

// 城市地下空间开发问题

京津冀的城市建设发展非常迅速，这种发展不仅表现为平面范围的不断扩展，还体现在向地上和地下空间的发展上。 特别是地下空间的利用深度的不断加深。 根据《北京市城市总体规划（2004—2020）》：“注意地下空间的开发，特别是城市繁华地区要综合开发利用地下空间，增加建筑容量，疏散地面人流，改善购物环境，提高大地利用效率。” 从地学角度划分适于开发地下空间的范围和深度，既要发展地下多层空间系统，又不影响地质环境，为京津冀的城市建设服务 。

// 水资源开发问题

京津冀地表水资源不足，地下水资源限采， 必须设法“开源节流” 。利用水文地质学监测平原区不同深度的第四系地下水，科学应急开发平原区深层岩溶水。

图片来源：互动百科

// 地下水环境治理问题

地下水环境污染日趋严重，由于城市生活、工业垃圾与人口俱增引发了—系列地质环境问题，尤其是浅层地下水质超标日趋增长， 需要进行地下水环境调查，科学提出地下水环境治理方案 。

地下水污染（图片来源：大众日报）

// 地热资源开发问题

京津冀有着丰富的地热资源，发展有地域优势。地热资源是—种清洁能源，其开发利用已越来越受到重视。而目前京津冀地热资源的规模、分布范围、形成条件、贮存状况和开发潜力主要依据市场化地热井资料，难以为合理开发规划提供有力依据， 需要政府投资按照地质单元调查地热资源，提供科学的地热资源开发报告 。

// 浅层地温能利用问题

目前京津冀浅层地温能利用较少考虑地质条件，存在潜在的环境问题， 需要在考虑京津冀城市发展布局，热泵技术发展的基础上，开展浅层地温能资源地质勘查 。

首先广泛收集已有的相关资料，然后野外调查浅层地温场和地下水流场。通过调查太阳能影响的土壤深度、京津冀平原不同地热地质单元大地热流值的上限深度、浅层地下水的水温、水位、水量、水质和渗透系数等，确定恒温带的深度。通过分析松散层厚度、岩土导热性、恒温带温度、回灌条件、含水层累计厚度、地下水水质等要素， 将京津冀平原划分综合评定适宜性等级，分出水源热泵适宜区、地源热泵适宜区和不适宜区等浅层地温能地质单元，为北京城市规划服务 。