顧晟彥 王澤宇 莊磊 王丹

（江蘇省地質(zhì)勘查技術(shù)院 江蘇南京 210000）

0 引言

隨著人口和經(jīng)濟(jì)的迅速增長以及城市化、工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，造成了自然資源的急劇消耗以及地質(zhì)環(huán)境的加速破壞，威脅人類的生存發(fā)展。江蘇省鹽城市是我國長江流域中下游地區(qū)最重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地和沿海新興工商業(yè)城市，隨著“江蘇省沿海地區(qū)發(fā)展規(guī)劃”和“江淮生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃”的陸續(xù)批準(zhǔn)實(shí)施，經(jīng)濟(jì)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)均被列入鹽城發(fā)展的主題，因此工程活動與地質(zhì)環(huán)境如何和諧發(fā)展顯得尤為重要，這就迫切需要開展地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價，合理劃定地質(zhì)環(huán)境區(qū)域［1-2］。

地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價是環(huán)境質(zhì)量評價的重要組成部分，自20 世紀(jì)六七十年代以來，國內(nèi)外多位學(xué)者就地質(zhì)災(zāi)害、自然災(zāi)害、水土污染、地表變形及區(qū)域穩(wěn)定性等方面進(jìn)行研究，開展了多元化的區(qū)域地質(zhì)、礦山地質(zhì)、城市地質(zhì)等綜合地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價，取得了卓有成效的工作［3-5］。為了有效保護(hù)研究區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，本文基于鹽城地質(zhì)條件的穩(wěn)定性，地質(zhì)環(huán)境抵抗人類干擾能力以及地質(zhì)環(huán)境承受污染及破壞的程度等，重點(diǎn)針對地面沉降、地下水污染、土壤污染和海岸侵蝕淤積等典型地質(zhì)環(huán)境問題，以MapGIS 為基礎(chǔ)平臺，利用層次分析-綜合指數(shù)法對城市地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評價，從而在地質(zhì)環(huán)境信息方面為城市的建設(shè)、管理和規(guī)劃提供相應(yīng)的決策支持，在城市建設(shè)中最大限度地實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資源環(huán)境的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)經(jīng)濟(jì)、安全的目標(biāo)。

1 地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 地質(zhì)地貌概況

鹽城市地處我國東部沿海地帶，區(qū)內(nèi)人口密集，經(jīng)濟(jì)、交通發(fā)達(dá)，河渠縱橫、水網(wǎng)密布，灘涂資源豐富。研究區(qū)地貌均為平原，除廢黃河高漫灘及鹽阜一線斷續(xù)分布的古砂堤標(biāo)高＞4 m外，地面高程基本在1.6～2.4 m 之間。區(qū)內(nèi)地層主要為厚度數(shù)百至數(shù)千米的第四紀(jì)與新近紀(jì)沉積物，多為淤泥、淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂等組成的多層狀結(jié)構(gòu)的松散沉積物。本區(qū)斷裂構(gòu)造主要為北東向、北西向的隱伏斷裂，活動時期均早于第三紀(jì)，后期活動跡象少見，區(qū)域穩(wěn)定性較好［6］。

1.2 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)可分為長江下游、淮河流域、沂沭泗3 個地下水系統(tǒng)，大部分地區(qū)自上而下發(fā)育松散層孔隙潛水和第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ、第Ⅴ承壓含水層（組）。由于歷史上多次海侵海退［7-8］，加上局部海水倒灌的影響，地表水和淺層地下水（潛水、第Ⅰ承壓含水層）水質(zhì)較差，深層地下水大部分水質(zhì)優(yōu)良，其中第Ⅱ、第Ⅲ和第Ⅳ承壓含水層是研究區(qū)當(dāng)前地下水主要開采層。

1.3 工程地質(zhì)條件

鹽城市屬于松散沉積平原區(qū)，基底構(gòu)造為凹陷區(qū)，鄰近黃海之濱，第四紀(jì)以來的海陸變遷及入海河口的側(cè)向前移，不僅使松散層沉積厚度大，而且層序疊置、交錯，巖土結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

1.4 主要地質(zhì)環(huán)境問題

鹽城市地處蘇中平原的沿海地區(qū)，地下水水量豐富，但受徑流條件及地勢低洼海水入侵等影響［9-10］，地表水和淺層地下水的水質(zhì)多為咸水和微咸水，且水體受到生活、農(nóng)業(yè)活動的污染。此外由于近幾十年深層地下水的大量開采，已導(dǎo)致地下水水位下降，出現(xiàn)了水位降落漏斗并引發(fā)了地面沉降，加劇海水入侵、水質(zhì)咸化等地質(zhì)環(huán)境問題［11］。鹽城市農(nóng)業(yè)資源優(yōu)勢明顯，但局部土壤鹽漬化［12］問題由來已久。鹽城市海岸線長，灘涂資源極為豐富，但一直存在高潮灘淤漲、低灘侵蝕，圍墾量遠(yuǎn)大于淤漲量，灘涂資源減少等問題，詳見圖1。

圖1 鹽城市主要地質(zhì)環(huán)境問題

2 地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系

2.1 評價方法

地質(zhì)環(huán)境是一個復(fù)雜系統(tǒng)，評價指標(biāo)應(yīng)相互獨(dú)立，又具有一定的隸屬關(guān)系，需要建立綜合模型方法來進(jìn)行定量化處理［13］。目前國內(nèi)外有關(guān)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價方面的研究中常采用層次分析法、模糊綜合評判法、專家評分法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、概率統(tǒng)計(jì)法、證據(jù)權(quán)法等［14］。這些評價方法都從不同方面反映了地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量及其影響因素的不確定性，其中層次分析法由于能把復(fù)雜系統(tǒng)的決策思維進(jìn)行層次化，在決策過程中能夠很好的結(jié)合定性和定量因素，在目標(biāo)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、必要數(shù)據(jù)缺乏的情況下，進(jìn)行分析決策具有較大的優(yōu)勢。特別是對于一些復(fù)雜的難以完全量化的問題，決策效果比較令人滿意。研究利用MapGIS 為載體的層次分析-綜合指數(shù)法進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價，主要步驟為：選擇評價指標(biāo)→構(gòu)建多層次模型并確定單指標(biāo)等級→結(jié)合資料和專家評分給指標(biāo)賦值→通過層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重→通過綜合指數(shù)法確定地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量→選擇MapGIS 的空間分析功能進(jìn)行數(shù)據(jù)疊加并分區(qū)成圖，見圖2。

圖2 鹽城市地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量區(qū)劃流程圖

2.2 評價指標(biāo)確定

構(gòu)建地質(zhì)環(huán)境評價指標(biāo)體系是開展地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價的前提，主要是從地質(zhì)環(huán)境的自然屬性基礎(chǔ)上，突出地質(zhì)環(huán)境要素與人類活動之間的作用關(guān)系，以達(dá)到發(fā)現(xiàn)問題，為后續(xù)規(guī)劃建設(shè)提供依據(jù)的目的［15］。因此選取科學(xué)合理的評價指標(biāo)對于地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價起著至關(guān)重要的作用，應(yīng)盡可能選取影響鹽城地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的決定性因素［16］。指標(biāo)選取原則注重針對性，要求簡明扼要、數(shù)據(jù)可量化并易取得。針對鹽城地區(qū)的實(shí)際情況，構(gòu)建了3 個層次的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系，第一層次是目標(biāo)層，即鹽城市地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量；第二層次是要素層，主要包括區(qū)域穩(wěn)定性、水文地質(zhì)條件、地球化學(xué)背景和主要地質(zhì)環(huán)境問題這4 方面；第3 層次是指標(biāo)層，即每一個評價要素的具體指標(biāo)，共選取了15 個評價指標(biāo)來分析研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量水平（表1）。

表1 地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系及分級標(biāo)準(zhǔn)

2.3 評價指標(biāo)體系建立及權(quán)重確定

各指標(biāo)對地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的貢獻(xiàn)大小，主要通過各指標(biāo)對地質(zhì)環(huán)境影響的作用機(jī)制、范圍及強(qiáng)度的空間分布特征等來判定。通過歸類和分級處理，把評價系統(tǒng)分成評價要素和指標(biāo)2 個層次，分別進(jìn)行量化打分、構(gòu)造判斷矩陣，采用“和積法”計(jì)算各個評價指標(biāo)對上一層的權(quán)重及各要素對目標(biāo)層的權(quán)重（表2），具體步驟見［17］。然后進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量綜合評價。計(jì)算方法見式（1）。

表2 地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)量化評分

式中：A 為地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)值；aij為該評價單元中i 評價要素中j 評價指標(biāo)的權(quán)重值；bij為i 評價要素中j 評價指標(biāo)的性狀數(shù)據(jù)取值（評分值）；ci為評價要素的權(quán)重值；n 為評價要素總數(shù)；m 為該評價單元中i 評價要素中的評價指標(biāo)總數(shù)。

3 分區(qū)評價結(jié)果與分析

收集整理鹽城地區(qū)上述評價指標(biāo)體系的相關(guān)資料，建立區(qū)域穩(wěn)定性、水文地質(zhì)條件、地球化學(xué)背景和主要地質(zhì)環(huán)境問題等評價要素空間分析功能，提取軟土厚度、砂土厚度、富水性、含水層厚度、滲透系、水位埋深、凈補(bǔ)給、土地利用現(xiàn)狀、土壤環(huán)境質(zhì)量、地面沉降、淺層地下水污染、深層地下水污染、土壤污染、土壤鹽漬化和岸線穩(wěn)定性等定量化信息，并采用10 m×10 m 的單元網(wǎng)格對研究區(qū)進(jìn)行劃分，應(yīng)用評價模型對每一單元進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的權(quán)重線性疊加計(jì)算，獲取定量化的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量。根據(jù)評價結(jié)果將地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量分為優(yōu)、良、中、差4 個等級，具體標(biāo)準(zhǔn)為：優(yōu)區(qū)（1.908～2.122）、良好區(qū)（1.593～1.908）、中等區(qū)（1.378～1.593）和差區(qū)（0.864～1.378），并完成地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量分區(qū)，見圖3。

3.1 地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)區(qū)

優(yōu)區(qū)主要分布在鹽城中西部和東南部地區(qū)，面積約2 752.94 km2，占全區(qū)總面積的16.26%。區(qū)內(nèi)地下水開采強(qiáng)度小，地面沉降問題輕微；水文地質(zhì)條件好，抵御污染能力較強(qiáng)；土壤環(huán)境質(zhì)量好，輕度或無鹽漬化和污染問題。

3.2 地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好區(qū)

良好區(qū)主要分布在鹽城中西部、南部以及中、南部沿海地區(qū)，面積約5 393.51 km2，占全區(qū)總面積的31.86%。區(qū)內(nèi)地下水開采強(qiáng)度小，地面沉降問題輕微；水文地質(zhì)條件較好，抵御污染能力較強(qiáng)，中、南部沿海地區(qū)水質(zhì)一般；土壤環(huán)境質(zhì)量良好，基本無污染問題，輕度或無鹽漬化；岸線屬穩(wěn)定岸段或弱侵蝕淤積岸段。

3.3 地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等區(qū)

中等區(qū)主要分布在鹽城市北部、中部和沿海的絕大部分地區(qū)，基本連成一片，面積約6 317.24 km2，占全區(qū)總面積的37.31%。區(qū)內(nèi)地下水開采較為強(qiáng)烈，地面沉降區(qū)問題比較大，分布有多處地面沉降漏斗區(qū)和地下水水位漏斗區(qū)，但無漏斗中心；中東部、東南部部分地下水已受污染，其他地區(qū)地下水水質(zhì)一般；土壤質(zhì)量一般，沿海地區(qū)已出現(xiàn)鹽漬化現(xiàn)象；岸線屬穩(wěn)定岸段、弱侵蝕岸段或強(qiáng)侵蝕岸段。

3.4 地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量差區(qū)

差區(qū)主要分布在鹽城市中心、北部濱阜響射的縣城周邊、陳家港、濱海港以及東南部的大豐港等地區(qū)，面積約2 467.31 km2，占全區(qū)總面積的14.57%。區(qū)內(nèi)地下水開采強(qiáng)烈，分布有多處地面沉降漏斗中心和地下水水位降落漏斗中心，地面沉降問題極為嚴(yán)峻；本區(qū)位于工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，北部有高污染密集企業(yè)區(qū)，土壤、地下水均受到不同程度的污染。

4 結(jié)論

（1）地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價是環(huán)境地質(zhì)工作的主要任務(wù)之一。地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價工作應(yīng)通過系統(tǒng)分析研究區(qū)的地質(zhì)環(huán)境和人類活動特點(diǎn)等入手，重點(diǎn)針對已發(fā)生的地質(zhì)環(huán)境問題，建立具地方特色、操作便捷的評價指標(biāo)體系，開展地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價和分區(qū)，并在此基礎(chǔ)上預(yù)測區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境變化及可能出現(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境問題，制定合理的保護(hù)措施，為地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測、保護(hù)及國土整治等工作提供決策依據(jù)。

（2）利用層次分析-綜合指數(shù)法建立了評價指標(biāo)體系，選取與研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量具有顯著影響作用的誘發(fā)因子，如砂土厚度、軟土厚度、富水性、含水層厚度、滲透系、水位埋深、凈補(bǔ)給、土地利用現(xiàn)狀、土壤環(huán)境質(zhì)量、地面沉降、淺層地下水污染、深層地下水污染、土壤污染、土壤鹽漬化和岸線穩(wěn)定性等作為指標(biāo)層；確定區(qū)域穩(wěn)定性、水文地質(zhì)條件、地球化學(xué)背景和主要地質(zhì)環(huán)境問題為要素層；并針對鹽城地區(qū)特點(diǎn)建立了分級標(biāo)準(zhǔn)，為準(zhǔn)確評價地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

（3）利用單元劃分法將研究區(qū)劃分215 個評價單元，利用MapGIS 空間分析功能將鹽城地區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量分為優(yōu)、良、中、差4 個等級，并詳細(xì)分析了地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量差區(qū)和中等區(qū)的具體地質(zhì)環(huán)境問題，可以為國土空間規(guī)劃提供優(yōu)質(zhì)的地質(zhì)服務(wù)，為區(qū)域地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測布設(shè)和地質(zhì)環(huán)境問題的治理提供決策支持。