地质环境质量综合评价 　地质环境质量评价

一、地质环境质量评价

首先根据山东省地质环境特征将全省划分为鲁东丘陵地质环境区、鲁中南山地丘陵地质环境区和鲁西北平原地质环境区，以县(市、区)为评价单元，评价结果见表4-19。

表4-19 全省各评价单元县(市、区)的地质环境质量评价结果表

续表

二、评价成果评述

(一)地质环境质量差区

主要位于鲁西北平原地质环境区的东部黄河三角洲地区，局部位于鲁中南山地丘陵地质环境区的7个评价单元，占评价单元总数的5%，模糊综合指数值为4～5之间，为山东省地质环境质量差区。其地质环境有以下特点:

1)盐渍化面积率较高，盐渍化面积占全省盐渍化面积的57%，其中极重度盐渍土壤面积占全省极重度盐渍土壤的85.2%。

2)森林覆盖率低，其中沾化县最低为1.3%，寒亭区最高为7.1%，均远低于全省平均水平。

3)地质灾害较发育，区域地壳稳定性较差。

(二)地质环境质量较差区

位于鲁东丘陵地质环境区北部、鲁中南山地丘陵地质环境区中部和鲁西北平原地质环境区局部地区的24个评价单元，约占评价单元总数的17%，模糊综合指数值在3～4之间，是山东省地质环境质量较差区。其地质环境特点如下:

1)盐渍化程度较低，且盐渍化土壤主要为中度或轻度盐渍土。

2)土壤有一定程度的沙化，还存在部分流动性风沙土。尽管采取了一定的防沙、治沙措施，但是沙化对该区生态环境的潜在威胁依然存在，这是生态环境潜在脆弱性的根本原因。如果不加以保护，就有可能造成该地区生态环境的进一步恶化。

3)部分地区地质灾害较发育，如招远市、峄城区、莱州市、兖州市、博山区的地面塌陷，德城区(德州)、市中区(济宁)的地面沉降灾害都较为突出。

(三)地质环境质量中等区

分布于鲁西北黄河冲积平原区、鲁中南山前局部地区及沂河、弥河、潍河、大沽河上游等区域的60个评价单元，约占评价单元总数的43%，模糊综合指数值在2～3之间，是山东省地质环境质量中等区。其地质环境特点是:地质环境背景条件中等，地质灾害有不同程度的分布，但发育强度较弱，部分地区水污染较严重。

(四)地质环境质量良好区

分布于鲁东烟台—威海之间、胶莱盆地、日照市沿海地区，鲁中南中部和南部地区，鲁西北平原区的中部和西南部地区，共有39个评价单元，约占评价单元总数的28%，模糊综合指数值在1～2之间，是山东省地质环境质量良好区。其地质环境特点是:地质环境背景条件较好，除局部地段外，地质灾害不发育，水环境质量总体较好。

(五)地质环境质量优等区

主要分布于鲁中南山区的泰安市、邹城—费县一带和鲁东地区的青岛、烟台、威海市区附近的10个评价单元，约占评价单元总数的7%，模糊综合指数值为1，是山东省地质环境相对稳定地区。其地质环境有以下几个特点:

1)山丘区有一定的水土流失问题，但通过多年的综合整治，已取得明显成效。

2)森林覆盖率较高，其中长岛县、芝罘区、泰山区、五莲县、环翠区等森林覆盖率均在40%以上，林业生态系统相对稳定。

3)农田水利设施较完备，旱涝保收田面积率相对较高，农业生态系统相对稳定。

4)总体上位于地质灾害不发育区，地质环境问题不突出。

生态地质环境质量综合评价~

以综合评价指标体系因子数据为基础，利用主成分分析提取前六个主成分因子进行SOFM神经网络聚类，聚类结果如图2.3.10所示。

图2.3.10 松辽平原单元格网聚类结果

按照聚类结果，分别提取每一类别的10个因子的属性平均值。专家据此进行综合评判，给出评判结果，采用各因子等权方式累计每一类别的最终评判结果。松辽平原21世纪初单元格网聚类因子平均值和专家评判结果如表2.3.1所示。
表2.3.1 松辽平原21世纪初单元格网聚类因子平均值及专家打分表


续表


对表1按照生态、地质、环境三个控制层累加其下属因子的分值，得到上述6类别的总分值，如表2.3.2。
表2.3.2 各类别累计总分表


根据表2.3.2的打分结果，确定以累计打分结果“75”和“60”作为生态地质环境“优良”、“较好”、“质差”的标准。即类别1和类别2划分为生态地质环境优良类;类别3和类别4为生态地质环境较好类，类别5和类别6为生态地质环境质差类。在以上一级类别基础上，具体用Ⅰ和Ⅱ区分一级类别下属的二级类别。松辽平原生态地质环境综合评价结果即用两级类别表示，具体见表2.3.3。
表2.3.3 松辽平原6类生态地质环境的综合评价结果


松辽平原生态地质环境综合评价图如图2.3.11所示。

图2.3.11 松辽平原生态地质环境综合评价结果

本次工作根据工作区实际资料的具体情况及我们对地质环境质量含义的认识，采用层次分析法进行评价。
一、评价原则与方法
（一）评价原则
地质环境质量，取决于自然地质构造背景和人类活动的破坏程度，其中包括自然地质条件的稳定性，原生地球化学背景及受人类活动干扰与破坏的程度等因素。这些因素综合作用的结果，集中反映在所出现或潜在的环境地质问题上，一个地区产生的环境地质问题多，强度大，表明该地区地质环境的质量差，反之如果一个地区，没有出现什么环境地质问题，或者虽有少数问题，但其强度很弱，说明地质环境质量较好。因此，我们在进行三江平原地质环境质量评价时，主要考虑以下基本原则：
1）从已发生和可能发生的环境地质问题及其强度，作为评价地质环境质量的基础。
2）地质环境系统内各组成子系统的质量的综合，体现地质环境系统的总体质量。
3）各子系统内的环境地质问题对子系统的环境质量的贡献大小是不相同的，但各个子系统的质量对地质环境系统综合质量的贡献，处于相同的地位。
（二）评价方法
在地质环境质量的评价中，核心工作是确定各种环境地质问题在环境质量中的贡献大小和掌握各种环境地质问题在三江平原的分布与发育强度，计算出不同地区的环境质量指数，作为评价的量化指标。
结合三江平原的地质环境研究程度和现实数据状况，我们采用层次分析法（the analytic hierarchyprocces简称AHP），作为评价的基本方法。
1）分析系统中各因素之间的关系，建立系统的递阶层次结构，递阶层次结构的一般形式，如图7-1所示。
2）对同一层次各元素对上层次各准则的相对重要性进行两两比较，构造两两比较判断矩阵。首先假设对地质环境质量有影响的因子共有n个，构成集合C＝｛c1，c2，c3，…，cn｝，然后根据建立的层次结构模型，分别构造两两比较判断矩阵A＝（aij）n×n，该矩阵应满足条件aij>0，aij＝1/aji（i≠j），aii＝1，i，j＝1，2，…，n，判断矩阵中每个因子（aij）的大小根据Saaty提出的1～9及其倒数作为衡量尺度的标度方法给出，标度如表7-1所示。

图7-1 递阶结构模型示意图

表7-1 判断矩阵中各因子标度含义


3）层次单排序及其一致性检验。先解出判断矩阵A的最大特征值λmax，再利用AW＝λmaxW，解出所对应的特征向量W，W经标准化后，即为同一层次中相应因子对于上一层次的某个因子相对重要性权值。
然后利用如下公式进行一致性检验：CR＝CI/RI，CI＝（λmax-n）/（n-1），RI的取值见表7-2。
表7-2 RI的取值一览表


当CR<0.01时，判断矩阵具有满意的一致性，否则需对矩阵进行重新调整。
4）层次总排序及其一致性检验。利用同一层次中所有层次单排序的结果，计算针对上一层次而言本层次所有元素的重要性权值，此即为层次总排序，计算需从上到下逐层顺序进行，对于最高层下面的第二层，其层次单排序即为总排序。
评价中所需其他数据，通过利用和编制反映各类专门性问题的图件，以10km×10km的精度把三江平原划分为517个单元，从图上对每个单元进行采样，根据计算得出结果，分别编制相应评价图。
二、各子系统的质量评价
（一）岩石环境质量评价
1.层次结构模型与数学模型
（1）层次结构模型
岩石环境系统中存在的主要环境地质问题是地震危害，崩塌（包括塌岸）、滑坡、泥石流灾害和地面变形（包括采矿塌陷），以这三种环境问题作为评价元素，建立层次结构模型，见图7-2。

图7-2 岩石环境子系统质量评价层次结构模型

（2）数学模型
环境质量评价，以质量指数作为定量化指标，为此，建立岩石环境子系统质量指数数学模型：

三江平原地下水资源潜力与生态环境地质调查评价

式中：A为岩石环境子系统质量指数；aj为岩石环境中第j种环境地质问题的权重；Nj为岩石环境中第j种环境地质问题的强度指数。
2.权重计算
岩石环境子系统中不同环境地质问题的权重，根据图7-2层次结构模型，按照本章第一节所述的评价方法求出D层对B层的合成权重、D层对C层的合成权重和D层对A层的合成权重。
（1）D层对B层的合成权重
在岩石环境子系统中，地震、崩滑流和地面变形3种主要环境地质问题，其危害所涉及范围分别为3 655.13km2、226.56km2和20.33km2。因此，地震、崩滑流和地面变形3种环境地质问题，在岩石环境子系统中的面积权重分别依次是0.93、0.06和0.01。
（2）D层对C层的合成权重
根据《中国地质灾害40年灾情及基本规律研究》报告提供的有关数据计算，地震、崩滑流、地面变形3种环境问题，对人员伤亡、建筑物损坏、交通运输与工农业生产影响相对程度的权重，C1、C2、C3、C4分别为0.13、0.39、0.23、0.25 。
根据专家咨询反馈的信息，通过计算，得到D层对C1、C2、C3、C4的权重，分别为表7-3～表7-6所示。综合C1、C2、C3、C4的权重和D层分别对C1、C2、C3、C4的权重，最后确定了D层的合成权重，见表7-7。
表7-3 C1-D


CR＝0.03
表7-4 C2-D


CR＝0.05
表7-5 C3-D


CR＝0.09
表7-6 C4-D


CR＝0.03
表7-7 D层对C层的合成权重


（3）D层对A层的合成权重
综合D层对B层和D层对C层的权重，得到D层对A层的合成权重，见表7-8。
表7-8 D层对A层的合成权重


3.强度指数
根据上列3种环境地质问题，在不同地区的发育特征，按相对程度，将其划分为4个等级，每一个等级赋予一个相应的强度量值指数，以表示环境地质问题发育强度的相对差异。
将地震、崩滑流和地面变形的发育强度，分为强烈、较强烈、中等和极微弱4级，并分别赋予10、5、2、0等4个量化值，作为强度指数，划分原则见表7-9。
表7-9 强度指数的划分原则


4.岩石质量状况
按质量指数大小，将岩石环境质量划分为5级，划分标准如表7-10。
表7-10 环境质量划分标准


Ⅰ级属环境质量好的地区，Ⅱ级属环境质量较好的地区，Ⅲ级属环境质量中等的地区，Ⅳ～Ⅴ级属环境质量较差的地区。
通过计算，得出三江平原岩石环境质量状况，见图7-3。
（二）土环境质量评价
1.层次结构模型与数学模型
（1）层次结构模型
土环境子系统中存在的环境地质问题，主要是水土流失、土地沙化和土壤盐渍化，以这3种环境问题作为评价元素，建立子系统评价结构模型，如图7-4。
（2）数学模型
与岩石环境子系统一样，数学模型为
式中：B为土环境子系统质量指数；βj为土环境子系统中第j种环境问题的权重；Mj为土环境子系统中第j种环境问题的强度指数。
2.权重计算
土环境子系统中不同环境问题的权重，根据图7-4层次结构模型和前述评价方法，分别求出D层对B层、C层和A层各层的合成权重。
（1）D层对B层的合成权重
三江平原水土流失、沙化、土壤盐渍化的面积分别为3 212.80km2、557.73km2和165.69km2。由此可知3种环境问题的面积权重分别是0.82、0.14和0.04。
（2）D层对C层的合成权重
土环境的问题，对社会经济有重大影响，受危害最大的，首推农牧业生产，其次是对水利工程的影响，对道路危害局限于有限的路段。因而，C1、C2、C3的权重，分别确定为0.80、0.15和0.05。
按前述方法，得D层对C1、C2、C3的权重分别见表7-11～表7-13。
表7-11 C1-D


CR＝0.03
表7-12 C2-D


CR＝0.04
表7-13 C3-D


CR＝0.04

图7-3 三江平原岩石环境质量状况图


图7-4 土环境子系统质量评价层次结构模型

综合C1、C2、C3的权重和D层分别对C1、C2、C3的权重，得D层对C层的合成权重，见表7-14。
表7-14 D层对C层的合成权重


（3）D层对A层的合成权重
综合D层对B层和D层对C层的权重，得D层对A层的合成权重，见表7-15。
表7-15 D层对A层的合成权重


3.强度指数
土环境问题在不同地区具有不同的发育强度和特征，为了加以区分，按其相对程度，划分为4级，并赋予相应的量值，以表示发育强度的差异，具体分级见表7-16 。
表7-16 土环境问题发育强度分级


4.土环境质量状况
按质量指数大小，将土环境质量划分为5个等级，划分标准如表7-10。通过计算，得出三江平原土环境质量状况，见图7-5。
（三）水环境质量评价
1.层次结构模型与数学模型
（1）层次结构模型
水环境中的主要问题是水资源分布不均，水体污染，地下水资源过度开采形成水位下降漏斗等。以这些问题作为评价元素，建立层次结构模型，如图7-6。
（2）数学模型
以质量指数作为定量评价的量化指标，建立水环境评价数学模型：

三江平原地下水资源潜力与生态环境地质调查评价

式中：D为水环境质量指数；γj为水环境中第j种环境问题的权重；Oj为水环境中第j种环境问题的强度指数。
2.权重计算
（1）D层对B层的权重
根据地表水和地下水相关资料统计，三江平原水资源短缺的地区面积为5 576.73km2，地下水下降漏斗面积约1 774.75km2，水质不好或水体污染的面积有14 388.34km2。从上述水环境问题所危及范围大小考虑，D1、D2、D3对B层的权重分别确定为0.26、0.08和0.66。
（2）D层对C层的合成权重
依据中国统计年鉴提供的全国城市生活，工业与农业用水量的大小及工农业产值的比例，确定C1、C2、C3、C4的权重为0.02、0.36、0.59、0.03。
用前述方法，通过计算获得D层各元素分别对C1、C2、C3、C4的权重。如表7-17～表7-20所示。综合C1、C2、C3、C4的权重和D层分别对C1、C2、C3、C4的权重，得到D层对C层的合成权重，如表7-21。
表7-17 C1-D


CR＝0.04
表7-18 C2-D


CR＝0.03
表7-19 C3-D


CR＝0.05
表7-20 C4-D


CR＝0.09

图7-5 三江平原土环境质量状况图


图7-6 水环境质量评价层次结构模型

表7-21 D层对C层的合成权重


（3）D层对A层的合成权重
综合D层对B层和D层对C层的权重，得D层对A层的合成权重。见表7-22。
表7-22 D层对A层的合成


3.强度指数
为了区分各种环境地质问题在不同地区的发育强度和特征的差异，划分为4个等级，每一个等级赋予一个相应的量化值，作为强度指数，具体分级原则见表7-23 。
表7-23 强度指数的划分


4.水环境质量状况
按质量指数大小，将水环境质量划分为5个等级，划分标准如表7-10，经过计算，得出三江平原水环境质量状况，见图7-7。
三、地质环境质量综合评价
（一）评价模型
上面我们分别评价了地质环境3个子系统质量状况。根据我们对三江平原地质环境质量评价提出的基本原则，各个子系统质量的综合，体现地质环境系统的总质量。因此，地质环境系统质量评价的层次结构模型和数学模型，可以分别用图7-8和下列数学式表示。
DH＝aA＋bB＋dD
式中：DH为地质环境系统质量指数；A、B、D为岩石环境、土环境和水环境3个子系统的质量指数；a、b、d为岩石环境、土环境和水环境3个子系统的权重。
我们把3个子系统质量在地质环境总质量中的贡献，视为处于相同的地位，即各为1/3。因此，各子系统中各元素的权重应用于地质环境的质量评价时，都减小为1/3。强度指数保持不变。这样，用上述参数，通过对517个单元进行逐一计算，得到每个单元的地质环境质量指数。
（二）三江平原地质环境质量现状
按质量指数大小，将地质环境质量划分为5个等级，划分标准如表7-10。三江平原地质环境质量状况见图7-9。
不同质量水平地区占有的面积见表7-24所示。
表7-24 不同质量水平地区的占有面积


从表7-24中可知，地质环境质量好和较好的地区占99.9％，质量中等地区占0.1％。
由此可见，三江平原地质环境总体质量现状是好的，这对社会、经济的发展是十分有利的条件。

图7-7 三江平原水环境质量状况图


图7-8 地质环境质量综合评价层次结构


图7-9 三江平原地质环境质量状况图

按照各类环境地质问题在三江平原的发育总强度与权重，得到它的总影响程度大小的排序，如表7-25所示。
表7-25 环境问题影响排序表

矿山地质环境质量综合评价实例
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