武汉市地质构造和城市规划建设浅谈
地质学和城市规划学是两门专业性极强的学科，如果再结合运用在一个具体的特大城市进行分析研究，那可以写一本厚书了。
作为一名城建规划的爱好者，看着满城挖、满城建的武汉，总在想：为啥摩天不能建这里？为啥商务区这样规划？为啥隔壁地铁那么多，我们这还不修？
带着疑问，我参看了1990年至2015年多个高校和机构的相关文献资料，渐渐我越来越了解了，现在把文献资料的分析结论简单归纳如下，抛砖引玉，如有错误和遗漏，请大神指出。
武汉地质概况
武汉是一个山水城市，地处华中腹地，位于长江与汉江交汇处，在江汉平原以东，素有“九省通衢”之称。从土地资源承载力来看，武汉市国土面积仅次于北京、天津，是香港的八倍。城区地处江汉平原与鄂东南大别山区丘陵、山地的交接地带，地质构造比较复杂，同时也是一个地壳相对稳定的地区。
中国传统的“风水”和现代的城市规划地质学研究
古人讲究天人合一，在修建房屋之前要“相土尝水”，选择“风水”较好的地段。随着西方的科学技术的进入，形成了城市规划学和地质学。传统上，地质包括工程地质，即查明工程场址的地质条件、提供地下设施设计参数和工程措施等以及研究地下水的分布和形成规律、地下水资源及其合理利用、地下水对地下工程建设不利影响及其防治的水文地质。另外，还包括了地层学、岩石学、第四纪地质学、构造学、地貌学等等学科。
城市规划选址以及地铁隧道大范围的掘进等基础建设，要求建设者对武汉市的地质条件有全面的掌握和准确的评估，城市扩建和建设选址必须选择地质条件较好地段，避开岩溶暗河强发育等不利地段。
武汉主要的地质构成
武汉城区基岩种类繁多，岩性变化较大，碳酸盐岩在一定范围内分布。
武汉有古河道、古湖泊的分布，也有现代的填湖造地，长江、汉江冲积平原地区软土广泛分布，且厚度较大。
武汉的地表、地下水资源十分丰富，一级阶地地下水与长江、汉江水力联系密切，造成这些地区地下水动水力条件季节性变化等等。
武汉面临的环境地质问题
1. 以岩溶地面塌陷为主的地质灾害；
2. 因软土引发的地基不均匀沉降等不良地质问题，甚至引起房屋倾斜、开裂和路基沉陷；
3. 水土污染问题；
4. 其它地质灾害：滑坡、崩塌、防洪、暴雨引起的城区渍水。
- 岩溶地面塌陷问题
武汉市属鄂东南岩溶地面塌陷易发区，武汉地区碳酸盐岩分布面积1 100余平方公里，约占该市面积的13%。近几十年发生过多起岩溶地面塌陷灾害，大部分集中在沿长江一带。岩溶地面塌陷不仅与下伏碳酸岩岩溶发育程度有关，还与上覆松散覆盖层的工程性质及岩溶裂隙水、孔隙承压水、地表水三者循环有关，循环的结果导致上部土体的潜蚀、吸蚀破坏，发展到一定程度就会导致地面塌陷。地下工程施工过程中，不可避免地要进行地下水的降水、排水活动，无疑也是地面塌陷的诱因。武汉三镇局部存在古河道，埋藏较深，部分处于强发育状态。城市基础设施选址，必须避开强发育的岩溶和古河道地段。
武汉地区的碳酸盐岩分别为岩土体所覆盖，根据与碳酸盐岩关系密切的上覆岩土体的性状，可分为岩层、老黏土和砂性土层3种类型。上覆厚层砂性土层的碳酸盐岩展布区的岩溶地面塌陷系由“沙漏”机理产生的，即砂颗粒在重力作用下沿竖向通道不断“漏”入下伏岩溶地层中的溶洞中，从而引起的地面塌陷。如果有向下的地下水活动，则在渗流力作用下易形成流沙，岩溶地面塌陷会发育得更快。砂性土层上方一般覆盖有5~10m 的软塑-可塑、局部流塑的全系统黏性土层，当下伏砂性土流失时，将会发生变形，导致地面塌陷。
根据上覆岩层、黏性土和砂性土层性状的差异，在剖面上，可划分出如下图的5个地质结构类型：
Ⅰ型：上部为全新统砂性土层，包括砂性土层上部的黏性土层；下伏碳酸盐岩组。砂性土可直接通过溶隙、孔洞等通道漏失，引起地面塌陷，从而产生岩溶地质灾害。
Ⅱ型：上部为砂性土（包括砂性土层上部的黏性土层），中部为厚度大于3m 的老黏性土层（包括上更新统下部的含泥砂性土）；下部为碳酸盐岩组。由于地下水长期频繁作用，在碳酸盐岩上方的老黏性土层中可能存在土洞。老黏性土层的连续性遭受破坏时可引起地面塌陷，如未封堵的钻孔连通砂性土层、土洞坍塌等。
Ⅲ型：上部为砂性土（包括粉细砂层上部的黏性土层），中部为厚度大于3m 的红层（侏罗系或白垩系-古近系地层），下部为碳酸盐岩组。红层遭受破坏可引起地面塌陷，如未封堵的钻孔连通砂性土层时。
Ⅳ型：上部为厚层的老黏性土层，下部为碳酸盐岩组。由于地下水长期频繁作用，在老黏性土层中可能存在土洞，土洞进一步发展可能引起地面塌陷。
Ⅴ型：上部为红层（侏罗系或白垩系-古近系地层），下部为碳酸盐岩。这类结构基本不会发生岩溶地面塌陷。
根据碳酸盐岩条带和地质结构类型的分布，可将武汉地区岩溶地质灾害划分为高危险区、中等危险区和低危险区3个区：
高危险区为第Ⅰ型地质结构分布区，主要位于白沙洲条带（L3）和汉南条带（L6）长江两岸全新统地层覆盖区，粉细砂直接位于碳酸盐岩地层之上。本区约占碳酸盐岩分布面积的3.6%。由于全新统粉细砂的凝聚力很小或等于零，很容易在重力和渗透力作用下进入下伏的岩溶通道中， 从而产生岩溶地面塌陷。武昌区阮家巷（丁公庙）、陆家街中学、司法学校、洪山区毛担港小学、烽火村（乔木湾）、光霞村、白沙洲高架桥所发生的岩溶地面塌陷位于白沙洲条带（L3）南岸，汉阳区汉阳轧钢厂岩溶地面塌陷位于北岸；汉南区陡埠村岩溶地面塌陷位于汉南条带（L6）的长江北岸江边。这10余次岩溶地质灾害都具备Ⅰ型地质结构。
中等危险区为第Ⅱ和第Ⅲ型地质结构分布区，其特点是中部为厚度大于3m 的老黏土或红层，其上为全新统粉细砂，下部为碳酸盐岩地层。本区约占碳酸盐岩分布面积的4.5%。在长江及其支流两岸一级阶地展布区，地表水侵蚀后， 在全新统地层下残留有老黏土或红层时，即形成第Ⅱ和第Ⅲ型地质结构。因此，中等危险区主要位于高危险区的后缘地带。分布一般较局限。研究表明，天兴洲条带（L1）、白沙洲条带（L3）、沌口条带（L4）及汉南条带（L6）近江、河地带局部有分布。
低危险区为第Ⅳ和第Ⅴ型地质结构分布区，其特点是碳酸盐岩地层上方直接覆盖厚层老黏土或红层，基本不会产生岩溶地质灾害。本区约占碳酸盐岩分布面积的88.8%。
分区结果：武汉地区碳酸盐岩分布面积1100余km2，其中高危险区所占比例最小，约为3.6%；其次为中等危险区，为4.5%；低危险区所占比例接近90%。武汉地区低危险区分布范围较广，6个碳酸盐岩条带均以低危险区为主，这对武汉地区的工程建设有利。
- 建筑不均匀沉降问题
武汉局部存在软土、老黏土、填土、放射性岩土等特殊土，对工程建设不利，如软土易引起建筑物不均匀沉降，基坑滑塌、桩基承载力低等一系列岩土工程问题。
同时上世纪90年代后，武汉的城市扩张和大规模的填湖造地不仅恶化了当地的水资源环境，也产生很多的建筑沉降区域，近年来大规模的城市基建更是加剧了问题区域内的建筑沉降。
以下为武汉各个历史时期的城区图：
以下为武汉1995年、1999年、2017年的主城区地图：
- 水土污染问题
空气污染
一座城市的空气污染的严重程度上取决于其所在地域的环境容量的大小，取决于城市地理位置制约下的自然环境背景，如位于向风海岸、山地迎风坡的城市，大气易于交流和扩散，其环境容量必然大于位处内陆、峡谷的城市。
地质环境质量的优劣、容量的大小及其变化，直接影响着城市发展。良好的地质环境为城市的发展与繁荣提供了必需的物质基础，而恶劣的地质环境则将制约城市的发展。武汉虽处内陆，但地处江汉平原，周边地势开阔，大气流通较好，其所在的地理位置和环境容量都比较优良。
土壤污染
武汉作为全国老工业基地之一，随着城市化进程的加快，大量的工业企业迁出主城区，但外迁之后留下的毒地问题却频频出现。各种污染物质进入土壤，引起土壤的组成、结构和功能发生变化，使土壤质量下降，危害人体健康。农业生产中，施用化肥和农药、用被污染的水源污灌溉是污染土壤的主要途径。垃圾、废渣、污水都以土壤作为处理场所，大气中的ＳＯ２ 、重金属，可以经“干降”和“湿降”而进入土壤，使土壤“酸化”，造成重金属污染。位于染料厂、农药厂厂址下面的土壤也易于被污染。比如汉阳赫山地块、汉口古田1135地块、关山长动地块都需要较长的时间和较大的资金进行土壤修复。
水体污染
武汉淡水资源丰富，总水域面积达２ ２１７．６ ｋｍ２ ，占全市土地面积的２６．１％。水域面积占全市国土面积的１／４，居全国大城市之首。武汉人均淡水资源量也高居全国各大城市之首，为北京的７１ 倍、上海的１９倍、广州的５ 倍。丰富的水资源是城市发展的最大优势。但是，由于部分污水渗漏或未经处理直接排放等多方面的原因，不少湖泊不同程度地被污染，时有湖中鱼类因缺氧大量死亡的报道，也较少看见成群的候鸟在湖中栖息的场景。局部地段的地下水也受到了不同程度的污染。
河流，全市11条主要河流符合水质标准类别如下：
1) 水质符合Ⅲ类标准的有6条河流：长江武汉段、汉江武汉段、倒水、举水、金水河、沙河；
2) 水质符合Ⅳ类标准的有4条河流：滠水、青山港、东荆河、蚂蚁河；
3) 水质劣于Ⅴ类标准的有1条河流：府河。
湖泊，全市67个主要湖泊符合水质标准类别如下：
1) 水质符合Ⅱ类标准的有3个湖泊：梁子湖、斧头湖、道观河水库；
2) 水质符合Ⅲ类标准的有6个湖泊：鲁湖、汤逊湖、严东湖、蔡甸南湖、陶家湖、官莲湖；
3) 水质符合Ⅳ类标准的有17个湖泊：木兰湖、涨渡湖、后湖、柴泊湖、杨春湖、蔡甸西湖、蔡甸高湖、小奓湖、日光湖、月光湖、沉湖、安仁湖、朱家湖、七湖、兑公咀、硃山湖、川江池；
4) 水质符合Ⅴ类标准的有9个湖泊：青菱湖、黄家湖、后官湖、三角湖、木鹅湖、北太子湖、星光湖、武湖、三宝湖；
5) 其它32个湖泊水质较差，均为劣Ⅴ类 （东湖属此类）。
结论分析
- 武汉的地质优势：
1)武汉周边地壳相对稳定，地震烈度值较低，为武汉城市圈的发展提供了基本保证。
2)沿江岸带为平原岗地，地形平缓，起伏小，宽带大，地基条件好，水资源丰富，通江达海，适合发展城市和工业布局以及和港口建设。
3)武汉城区地下空间资源优越，基岩埋藏浅，部分裸露，围岩条件好，利于城市地铁和过江隧道建设。
- 武汉的地质特点：
1)夏季炎热，冬季寒冷，降水充沛是武汉的主要特点；
2)武汉地形地貌包含有剥蚀丘陵区、剥蚀堆积垅岗区和堆积平原区三种类型；
3)市区岩层以碎屑沉积岩为主，碳酸岩岩溶大部分集中在沿长江一带；
4) 第四纪沉积层复杂多变；
5) 地下水种类较多，承压水受长江汉江水位影响，升降幅度大。
6) 武汉目前地表土壤污染严重区域以点状分布，大多来源于生活垃圾和工业生产。
武汉地质条件决定了潜在的城市地质问题，主要表现在断裂、岩溶暗河、滑坡、水土污染、软土和放射性土等特殊岩土、洪水这些方面，它们影响到城市规划、建设及管理，也威胁着城市的安全。
- 政府采取的措施
近些年来，武汉市政府已经认识到保护环境和地质规划的重要性，比如武汉市东湖绿心的规划建设；比如目前严禁填湖造地，在某些地区已经完成了部分退田还湖；比如有计划的把工业项目迁出主城区等等。同时在多个城市规划建设项目和地铁基建规划中都能看到地质学的导向。
- 思考
现在明白了为啥武昌的地铁建设比汉口滞后了，因为汉口的地质构造较武昌简单，这并不是说武昌白沙洲、南湖的复杂地质条件不能够修地铁等大型基建项目，而是工程技术难度更大，周期更长，成本更高，后期维护更复杂。同时地铁集团也是遵循了先易后难的原则，先在地质不复杂的地区获得施工经验，同时等规模上来后可以降低建造成本，等各项条件成熟后再规划建设地质条件复杂区域的地铁。
现在也明白了为啥谌家矶能在长江新城的候选名单获胜了，单就地质角度分析，结合武汉市的玫瑰风向图，谌家矶是很占优势的。
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