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在多重營(yíng)力耦合與多圈層互饋?zhàn)饔孟鲁鞘薪ㄔO(shè)運(yùn)營(yíng)與人居環(huán)境面臨嚴(yán)峻的地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）城市地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型多樣、分布廣泛、影響嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅城市人居安全。

（2）城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大、營(yíng)力復(fù)雜、作用強(qiáng)烈，使得地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)陡增。

（3）盆地內(nèi)外營(yíng)力積存疊加、層級(jí)互饋、多源耦合，城市災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控嚴(yán)峻。

因此，城市安全的基礎(chǔ)在于地質(zhì)安全，城市 地質(zhì)安全的關(guān)鍵在于盆地圈層 作用。 以地球系統(tǒng)科學(xué)為指導(dǎo)，深入研究盆地圈層結(jié)構(gòu)與城市地質(zhì)安全間的內(nèi)在聯(lián)系，對(duì)于科學(xué)評(píng)估城市地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、合理規(guī)劃城市布局、提高城市地質(zhì)災(zāi)害防治水平具有重要意義，可有力保障城市人居環(huán)境安全與國(guó)家重大戰(zhàn)略實(shí)施。

圖1 我國(guó)城市群與城市地質(zhì)災(zāi)害分布及典型災(zāi) 害事件

1盆地圈層組成及結(jié)構(gòu)

盆地圈層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是開(kāi)放的、關(guān)聯(lián)的和動(dòng)態(tài)平衡的，因而盆地五個(gè)圈層之間具有較好的動(dòng)力機(jī)制聯(lián)系。盆地各圈層相互關(guān)系及其互饋機(jī)制與城市地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)存在密切的內(nèi)在聯(lián)系。即：基底構(gòu)造圈→易災(zāi)構(gòu)造環(huán)境→區(qū)域失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，蓋層結(jié)構(gòu)圈→易災(zāi)關(guān)鍵層帶→局域群災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)；水文循環(huán)圈→易災(zāi)水文條件→城域陷裂風(fēng)險(xiǎn)，地下空間圈→易災(zāi)交互地帶→圍巖變形風(fēng)險(xiǎn)，地面工程圈→易災(zāi)群集空間→淺表災(zāi)變風(fēng)險(xiǎn)。 圈層 相互作用研究旨在于揭示某個(gè) 圈層 上的地質(zhì)現(xiàn)象或地質(zhì)問(wèn)題是如何與更深或更淺層 圈層 的物理機(jī)制相關(guān)聯(lián) ，這對(duì)于城市地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)防控意義深遠(yuǎn)而重大 。

圖2 盆地圈層組成及構(gòu)成要素

圖3 盆地圈層關(guān)鍵作用地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的城市地質(zhì)安全 研究框架

2 盆地各圈層動(dòng)力與城市地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)

2.1基底構(gòu)造圈與區(qū)域失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)

2.2 蓋層結(jié)構(gòu)圈與局域群災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

2.3 水文循環(huán)圈與城域陷裂風(fēng)險(xiǎn)

2.4 地下空間圈與圍巖變形風(fēng)險(xiǎn)

2.5 地面工程圈與淺表災(zāi)變風(fēng)險(xiǎn)

3 盆地圈層互饋與城市地質(zhì)安全關(guān)聯(lián)機(jī)制

結(jié)論

盆地圈層相互作用和穩(wěn)定性嚴(yán)重影響城市安全, 城市地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與防控，是城市建設(shè)發(fā)展的重要保障。自下而上，基地構(gòu)造圈是城市地質(zhì)安全的構(gòu)造基石，影響著區(qū)域地質(zhì)體穩(wěn)定性；蓋層結(jié)構(gòu)圈是城市地質(zhì)安全的物質(zhì)基礎(chǔ)，影響著工程地質(zhì)體穩(wěn)定性；水文循環(huán)圈是城市地質(zhì)安全的重要媒介，影響著工程巖土體穩(wěn)定性；地面工程圈和地下空間圈是城市地質(zhì)安全的具體體現(xiàn)，影響著工程結(jié)構(gòu)體穩(wěn)定性。地面工程圈 地下空間圈水文循環(huán)圈蓋層結(jié)構(gòu)圈 基底構(gòu)造圈五個(gè)圈層相互作用基礎(chǔ)研究對(duì)城市建設(shè)運(yùn)營(yíng)與國(guó)家重大戰(zhàn)略實(shí)施至關(guān)重要。

展望

（1）盆地多圈層跨尺度互饋?zhàn)饔玫某蟪鞘腥旱刭|(zhì)安全響應(yīng)機(jī)制及災(zāi)變效應(yīng)研究：多圈層跨尺度互饋?zhàn)饔檬墙陙?lái)地學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)，其核心是地質(zhì)作用過(guò)程在淺表響應(yīng)的孕災(zāi)和致災(zāi)機(jī)制，開(kāi)展盆地多圈層跨尺度互饋?zhàn)饔醚芯渴潜Ｕ铣鞘械刭|(zhì)安全與可持續(xù)發(fā)展的重要前提。然而，目前這方面的研究還非常欠缺，仍存在很多未能很好闡明的問(wèn)題。

（2）盆地圈層間物質(zhì)循環(huán)、應(yīng)力循環(huán)、水循環(huán)對(duì)于城市地質(zhì)安全的影響機(jī)制研究：城市地質(zhì)安全關(guān)乎多個(gè)圈層，物質(zhì)與能量循環(huán)是圈層互饋?zhàn)饔眠^(guò)程的重要體現(xiàn)，其中最為重要的環(huán)節(jié)是物質(zhì)循環(huán)、應(yīng)力循環(huán)、水循環(huán)。然而，研究圈層間物質(zhì)與能量循環(huán)對(duì)城市地質(zhì)安全的影響同樣非常欠缺，但該方面研究是圈層互饋與城市安全關(guān)聯(lián)機(jī)制定量化分析的重要基礎(chǔ)。

（3）基于盆地多圈層穩(wěn)定態(tài)、臨界態(tài)、失穩(wěn)態(tài)的城市地質(zhì)安全動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法研究：工程地質(zhì)與災(zāi)害地質(zhì)學(xué)科的靈魂是“穩(wěn)定性”，基于此提出盆地圈層的“三態(tài)”概念，即穩(wěn)定態(tài)、臨界態(tài)與失穩(wěn)態(tài)。城市工程建設(shè)必須符合人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)律，盆地圈層處于穩(wěn)定態(tài)可實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展， 可保障環(huán)境安全與生態(tài)平衡。盆地多圈層的穩(wěn)定態(tài)、臨界態(tài)、失穩(wěn)態(tài)精準(zhǔn)判識(shí)是前提，可構(gòu)建物理與數(shù)據(jù)雙驅(qū)動(dòng)的多尺度風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估模型，結(jié)合智能分析技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確判別，這需要系統(tǒng)性長(zhǎng)期性監(jiān)測(cè)作為支撐。同時(shí)，“三態(tài)”中的關(guān)鍵是臨界態(tài)，一旦達(dá)到臨界態(tài)，城市地質(zhì)安全已然面臨重大威脅，但對(duì)于臨界態(tài)驅(qū)動(dòng)條件及其臨界閾值研究較少。采用系統(tǒng)論方法可深化對(duì)于盆地圈層的“三態(tài)”的理解與認(rèn)識(shí)，城市地質(zhì)安全的盆地圈層系統(tǒng)是否穩(wěn)定取決于三個(gè)方面的平衡性，即外在物質(zhì)與能量輸入、系統(tǒng)本身的自吸收與自修復(fù)、系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)與能量的輸出。