董淑乾，康小兵，許 模，甯 娜，王 越，段 毅

（1.地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點實驗室（成都理工大學），成都610059；2.四川省彭州市風景名勝旅游管理辦公室，四川 彭州611900）

白水河流域位于彭州市境內北部，處于龍門山推覆構造帶，受龍門山斷裂帶影響，地質環(huán)境復雜。國家級風景名勝區(qū)銀廠溝旅游風景區(qū)就位于白水河流域。2008年“5·12”地震過后，流域內地質環(huán)境問題更是突出，滑坡、崩塌、泥石流災害的發(fā)生也越來越頻繁，地質環(huán)境條件也發(fā)生了很大的改變。為加快彭州市白水河流域災后重建和基礎設施的完善，更加合理地開發(fā)、利用資源并且保護流域內的地質環(huán)境，確定地質環(huán)境質量狀況對人類生存和發(fā)展的適宜性，對該地區(qū)進行地質環(huán)境質量進行評價具有十分重要的社會意義[1]。

1 區(qū)域地質條件

白水河流域地處于成都平原北部彭州市境內西北方向，涉及龍門山鎮(zhèn)、小魚洞鎮(zhèn)等，流域面積約100 km2。白水河為湔江上游支流，發(fā)源于光光山，在龍門山鎮(zhèn)注入湔江。流域處于龍門山脈的過渡地帶，由湔江沖積扇平原向西北向的山麓過渡，地勢逐漸由平坦變陡峭[2]。

白水河流域處在北川－映秀大斷裂南東盤，江油－灌縣大斷裂北西盤，屬于前山?jīng)_斷－推覆構造帶。龍門山推覆斷裂構造帶自北西向南東主要發(fā)育茂汶斷裂（后山斷裂）、映秀－北川斷裂（中央斷裂）、灌縣斷裂（前山斷裂）3條大斷裂帶，研究區(qū)位于映秀－北川斷裂帶南側且極為接近，地質構造復雜，構造活動頻繁，斷裂構造及飛來峰構造發(fā)育（圖1）。出露地層有第四系（Q4、Q2－3）、三疊系須家河組（T3xj）、三疊系飛仙關組（T1f）、二疊系吳家坪組（P2w）、二疊系龍?zhí)督M（P1t）、二疊系陽新組（Py）和泥盆系沙窩子組（Ds）[3－6]。

流域內總體的地貌形勢是西北高東南低，西部地形陡峭，溝谷深切，多懸崖峭壁，不利于地下水的富集和儲存。東部地形平坦，基巖由于構造、風化、溶蝕等作用裂隙發(fā)育，地表殘坡積、崩坡積等松散堆積層分布廣泛，利于接受地表水補給和地下水的富集。

2 地質環(huán)境演化

圖1 研究區(qū)地質簡圖Fig.1 Schematic geological map of study area

白水河流域更接近于龍門山中央斷裂，歷來該斷裂帶上發(fā)育的地震對于區(qū)域內的地質環(huán)境的改變和演化都起著重要的作用。2008年5月12日14時28分發(fā)生的汶川8.0級強烈地震（“5·12”地震）是該區(qū)有記錄以來的最強地震之一?！?·12”地震強度大，波及范圍廣，災情慘重，特別是對區(qū)內的地質環(huán)境演化有著重要的影響。由于地震是斷裂帶長時間的能量聚集而超過其承受能力突然爆發(fā)的結果，大部分的崩塌、滑坡、泥石流都是由于地震而觸發(fā)的，因此研究區(qū)域在地質環(huán)境的改變上具有突發(fā)性的特點[7]。

2.1 “5·12”地震前后斷裂形態(tài)差異

白水河流域處于龍門山的前山斷裂與中央斷裂之間，接近于龍門山中央斷裂，且流域內有一條白水河斷裂，“5·12”汶川大地震后，斷裂形態(tài)發(fā)生了一定的變化，其差異主要表現(xiàn)在2方面：第一，地震后龍門山斷裂帶的逆沖強度減弱；第二，產(chǎn)生了大量的破碎帶（圖2）。

2.2 地震前主要地質環(huán)境問題

白水河流域是地質災害的頻發(fā)區(qū)域，地震前主要有崩塌滑坡等災害點5處。同時，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工礦用地、旅游用地、交通用地、水利設施用地等的規(guī)模呈逐年遞增趨勢，這對地質環(huán)境的改造更為劇烈，引發(fā)地質災害的可能性更大?！?·12”地震前的地質環(huán)境問題就主要集中在人類活動對地質環(huán)境的影響，主要可分為以下幾方面。

圖2 地震后巖石破碎Fig.2 Fragmentation of rock after“5·12”earthquake

a.邊坡開挖對地質災害形成的影響。流域內近年來進行道路建設，在工程進行中對斜坡開挖，改變了原有斜坡的形態(tài)，形成新的邊坡。其中一些不合理的邊坡開挖破壞斜坡原有的穩(wěn)定狀態(tài)，形成不穩(wěn)定斜坡，造成地質災害隱患。

b.礦山開采對地質環(huán)境的影響。流域內主要有煤礦、石灰礦、頁巖礦等。這些礦山的開采，往往會改變地質環(huán)境條件，誘發(fā)地質災害。如煤礦、采石廠開采已經(jīng)對本區(qū)原生地形地貌產(chǎn)生了較大破壞，開采后的陡坡存在滑坡與崩塌的可能；若是井下開采，采空區(qū)易塌陷。同時，堆積的廢棄礦渣占用了大量土地，直接或間接地破壞植被，形成了多處穩(wěn)定性較差的人工堆積體，加劇了水土流失，嚴重破壞了白水河流域的環(huán)境地質條件[8]。

c.農(nóng)耕墾殖對地質環(huán)境的影響。農(nóng)耕墾殖是流域內丘陵、山區(qū)分布最廣、最普遍、最頻繁的一類活動，斜坡地帶（＞25°）的農(nóng)耕墾殖使得大量植被被破壞，土體裸露，有利于雨水入滲，常常引發(fā)表層土石產(chǎn)生滑坡。

2.3 地震后主要地質環(huán)境問題

流域在“5·12”特大地震中，大量的山體崩滑、開裂，改變了山河的面貌，導致流域內原本秀美的自然山體破碎斑駁、道路損毀、河道淤塞（圖3）。同時，地震引發(fā)了大量地質災害。據(jù)統(tǒng)計，白水河流域所在的龍門山鎮(zhèn)與小魚洞鎮(zhèn)地震前地質災害共17處，地震后共62處，新增災害點45個。

通過研究區(qū)內地震前后對比，地震地質災害除了以往的崩塌、滑坡、不穩(wěn)定斜坡、塌陷等，還增加了泥石流災害，且地質災害無論是在規(guī)模、發(fā)育分布范圍還是危險性等方面都有所增加和擴大，主要表現(xiàn)為以下幾個特點。

a.地質災害數(shù)量增加較多，增長速度較快，增加最多的是崩塌災害。地震對區(qū)域地質環(huán)境破壞較大，今后一段時間內，滑坡和泥石流活動趨勢是強烈的。

圖3 流域內地震后山體巖石破碎Fig.3 Rock fracture of mountains after“5·12”earthquake in the Baishui river basin

b.地質災害的類型有所增加。地震前，流域內地質災害類型主要為滑坡、崩塌與潛在不穩(wěn)定斜坡等。雖然流域內降雨豐沛，溝谷形態(tài)有利于泥石流的形成，但溝谷中植被覆蓋率很高，可形成泥石流的物源不多，基本沒有泥石流災害。而地震后在流域內誘發(fā)了大量的地質災害，為泥石流的形成提供了豐富的物源，常常在雨季發(fā)生泥石流災害[9]。

c.地質災害發(fā)育分布范圍明顯擴大，且地質災害的危險性普遍較大。

3 地質環(huán)境質量評價

3.1 評價原理與方法

地質環(huán)境評價工作是了解地質環(huán)境變化趨勢、制訂地質環(huán)境保護規(guī)劃和進行宏觀決策的一種方法和手段。地質環(huán)境的優(yōu)劣程度對人類的生活和社會經(jīng)濟的發(fā)展都有重大影響，只有有效地進行地質環(huán)境評價、監(jiān)測和管理才能合理地開發(fā)利用、保護地質環(huán)境，合理規(guī)劃人類工程活動，最大限度地控制人類活動對地質環(huán)境的影響，從而達到保護并改善地質環(huán)境，使其更適宜于人類生產(chǎn)和生活的目的[10，11]。

地質環(huán)境質量是反映地質環(huán)境優(yōu)劣的綜合指標，受到各類因素的影響和制約。根據(jù)本流域的地質環(huán)境特征，可以把流域內的地質環(huán)境看作一個系統(tǒng)，由評價要素和影響因子2個層次組成。地質環(huán)境質量評價步驟如下：首先分析流域內影響地質環(huán)境質量的主要因素，確定評價要素及評價因子；將地質環(huán)境質量劃分為優(yōu)、良、中和差4個等級，各參評要素的各因子也相應按其質量等級劃分為優(yōu)、良、中和差4個等級，并給出每個等級的指標基準值；利用層次分析方法確定各要素和因子的權重值；建立評價系統(tǒng)與數(shù)學模型，然后利用數(shù)學模型由因子計算出要素的評價值，再由要素的評價值計算出地質環(huán)境質量的評價指數(shù)，并據(jù)此最終判定地質環(huán)境質量的優(yōu)劣。

3.2 評價因素的選取

在實際工作中要建立一個包含所有地質環(huán)境因素的模型來評價地質環(huán)境質量幾乎是不可能的，除了某些因素所包含的參數(shù)有時很難取得外，還會因為參數(shù)過多導致它們之間存在錯綜復雜的協(xié)同和相互影響，所以，在選取評價因素的時候應盡量找出影響地質環(huán)境的主要因素，舍去次要因素。也就是應盡量提取對人類活動極為敏感或者有重要影響的地質環(huán)境敏感因子和重要因子。

評價因子的選取原則是評價因子對地質環(huán)境具有較顯著的影響，以及所選取的評價因子應該在研究區(qū)及周圍分布上具有明顯的差異。彭州市白水河流域地處龍門山斷裂帶，是龍門山與成都平原的過渡區(qū)，流域內地質條件復雜，地貌與地層巖性多變，且氣候條件也存在著過渡性的變化，從而造成了土地資源、植被條件、地下水資源與人類活動的差異。除此之外，由于地震等的影響，研究區(qū)內地質災害較發(fā)育，災害點規(guī)模大、數(shù)量多，對地質環(huán)境造成了較大的破壞，負面影響明顯。因此，本文主要選取區(qū)域地質條件、區(qū)域地殼穩(wěn)定性、土壤環(huán)境質量、植被條件、氣候、地下水資源、巖土體工程地質特征、人類活動、地質災害等9個影響要素和相對應的16個評價因子組成地質環(huán)境質量評價系統(tǒng)（表1）。

3.3 評價因子基準值確定

因子分級標準是以是否有利于自然地質環(huán)境的良性循環(huán)以及是否有利于人類的生存發(fā)展為原則。根據(jù)流域內實際調查結果，參考以往地質環(huán)境質量評價研究成果中對各評價因子的相關指標，按評價因子對地質環(huán)境質量影響程度的大小，將每個評價因子劃分為優(yōu)、良、中和差4個等級，并對各等級依次賦值為1、3、5、7。白水河流域地質環(huán)境質量評價因子的基準值劃分標準見表1。

3.4 評價因素權重的確定

在地質環(huán)境評價中，選擇的是多個環(huán)境要素與環(huán)境因子一起參與評價。在這些評價因素綜合時，對各個變量具有權衡輕重作用的數(shù)值即為權重。權重即是反映不同評價因子間重要性程度的差異，本文采用較為合理可行的層次分析方法確定評價因子權重。前面我們已經(jīng)將地質環(huán)境質量評價劃分為評價因素、評價因子，建立起遞階層次結構，根據(jù)計算得出研究區(qū)內各評價要素、因子權重見表1。

表1 評價因子基準及權重Table1 The standard of the evaluation factors and weight

3.5 評價單元劃分與數(shù)學模型的建立

截取1∶50 000大寶山幅地質圖白水河流域部分作為底圖，按坐標網(wǎng)劃分評價單元，每單元為1km×1km，共劃分為96個評價單元，并依次編號（圖4）。

然后利用權重加權平均的方法進行地質環(huán)境質量評價。截至目前該方法仍然是地質環(huán)境評價的主要方法。其數(shù)學模型為

其中：IP為地質環(huán)境質量的評價指數(shù)；Wi為地質環(huán)境評價中各評價因子的權重；Pi為地質環(huán)境評價中因子的值。

根據(jù)綜合指數(shù)評價法，把彭州市兩河流域地區(qū)地質環(huán)境質量的標準分為4級：好、較好、較差和差。

圖4 評價單元及編號Fig.4 Evaluation unit and number

3.6 評價結果及分析

根據(jù)上節(jié)所敘述的步驟以及數(shù)學模型，分別計算出每個評價單元的結果，依據(jù)得分范圍劃分評價等級。得分在1～2之間為地質環(huán)境質量好的優(yōu)區(qū)；得分在2～4之間為地質環(huán)境質量的良好區(qū)；得分在4～6之間為地質環(huán)境質量中等區(qū)；得分在6～7之間為地質環(huán)境質量的差區(qū)，結果如圖5所示。

從圖5可看出地質環(huán)境質量差區(qū)主要集中在沿白水河兩岸，且沿河兩岸由于地震影響和近年來人類工程活動增多的影響，地質災害發(fā)育明顯，還未成災的不穩(wěn)定斜坡點也顯著增多。根據(jù)評價結果統(tǒng)計分析，地質環(huán)境質量中區(qū)和差區(qū)的評價單元占整個評價區(qū)域的65%（圖6），因此彭州市白水河流域地質環(huán)境質量整體較差。

圖5 白水河流域地質環(huán)境質量評價結果Fig.5 The evaluation results of the geological environment quality of the Baishui river basin

圖6 地質環(huán)境質量評價結果統(tǒng)計Fig.6 Statistics of the evaluation results of the geological environment quality

4 結論

本次研究全面系統(tǒng)地收集了彭州市白水河流域的地質、礦產(chǎn)、水文、自然地理以及流域內人類工程活動、地質災害發(fā)育等方面的資料，通過對已有資料的利用和現(xiàn)場調查，基本查明了白水河流域內的地質背景、巖土體工程地質、地質資源等基礎地質環(huán)境條件和主要地質環(huán)境問題。并以“5·12”汶川地震為時間界限，對比分析震前與震后地質環(huán)境的改變，得出流域內地質環(huán)境的演變特征。在此基礎上對流域內地質環(huán)境進行了評價，評價結果與實際情況較相符，可以達到為白水河流域規(guī)劃、開發(fā)提供基礎依據(jù)的目的。評價結果顯示白水河流域地質環(huán)境質量總體較差。其中差區(qū)主要集中在沿白水河兩岸，主要表現(xiàn)為地質環(huán)境復雜、地質災害發(fā)育強烈。汶川地震與近年來增多的人類工程活動更是加劇惡化了地質環(huán)境質量。

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