黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載力評價(jià)研究

李念春（山東省地礦工程勘察院，山東·濟(jì)南 250014）

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黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載力評價(jià)研究

李念春
（山東省地礦工程勘察院，山東·濟(jì)南 250014）

摘 要：黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，在分析地區(qū)地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立地質(zhì)環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)體系，應(yīng)用層次分析法確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，借助GIS軟件對各指標(biāo)層加權(quán)疊加，最后獲得研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載力評價(jià)結(jié)果。結(jié)果表明：研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載力以一般區(qū)為主，承載力較強(qiáng)區(qū)主要分布在研究區(qū)西部地區(qū)和昌邑縣南部地區(qū)，承載力較弱區(qū)主要分布在研究區(qū)北部沿海地帶、中部墾利至廣饒一線、小清河流域以及萊州市西部海岸等地區(qū)，據(jù)此提出地區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)治理建議。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)環(huán)境；承載力評價(jià)；評價(jià)指標(biāo)體系；黃河三角洲；高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)

黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)位于山東省北部地區(qū)，是以黃河歷史沖積平原和魯北沿海地區(qū)為基礎(chǔ)，向周邊延伸擴(kuò)展形成的經(jīng)濟(jì)區(qū)域，范圍包括東營、濱州2市，以及濰坊市所屬壽光市、寒亭區(qū)、昌邑市，德州市所屬樂陵市、慶云縣，淄博市所屬高青縣，煙臺市所屬萊州市等19個(gè)縣市區(qū)，陸域面積約2.65萬km2（圖1）。2009年12月1日，國務(wù)院通過了《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》[1]，黃河三角洲的開發(fā)建設(shè)上升為國家戰(zhàn)略。

圖1　研究區(qū)位置示意圖Fig.1 The diagram of the study area

根據(jù)環(huán)境承載力理論，地質(zhì)環(huán)境承載力是指一定時(shí)期和一定區(qū)域范圍內(nèi)，以及在一定的環(huán)境目標(biāo)下，在維持地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不發(fā)生質(zhì)的改變，地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)功能朝著利于人類社會、經(jīng)濟(jì)活動方向發(fā)展的條件下，地質(zhì)環(huán)境所能承受人類活動的影響與改變的最大潛能[2]。地質(zhì)環(huán)境承載力的概念從本質(zhì)上反映了地質(zhì)環(huán)境與人類活動之間的辨證關(guān)系，建立了地質(zhì)環(huán)境與人類活動之間的聯(lián)系紐帶，為地質(zhì)環(huán)境與人類活動之間的協(xié)調(diào)發(fā)展提供了理論依據(jù)[3]。黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件比較復(fù)雜，環(huán)境地質(zhì)問題廣泛存在，對區(qū)內(nèi)開發(fā)和建設(shè)產(chǎn)生一定的不利影響。隨著黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃的實(shí)施，人口和產(chǎn)業(yè)布局逐漸展開，將地質(zhì)環(huán)境承載力作為一項(xiàng)基礎(chǔ)保障研究，意義十分重大。

1　研究區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題

以研究區(qū)1:250000遙感解譯數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，輔以野外實(shí)際驗(yàn)證以及地區(qū)以往研究成果[4,5]，得出區(qū)內(nèi)存在土地鹽堿化、地下水污染、地下水降落漏斗、地面沉降、海水入侵及海岸帶環(huán)境惡化等環(huán)境地質(zhì)問題。

1.1 土地鹽漬化

黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)土壤鹽堿化主要為原生鹽堿化，鹽堿化程度高，分布面積廣，從輕度到重度均有分布[6]。重鹽堿化土主要分布于濱海低地和沿海岸線，從海岸線向內(nèi)陸鹽堿化程度有變輕的趨勢；中等鹽堿化土主要分布在重鹽堿化土的外圍低平地以及低平地與緩平坡地的交界地帶；輕微鹽堿化土主要分布緩平坡地、決口扇和古河道邊緣區(qū)域和西部的低洼地帶，為非鹽堿化土向鹽堿化的過渡帶；非鹽堿化土分布于丘陵山區(qū)、南部沖洪積扇平原區(qū)、西南部沖積平原區(qū)，以及現(xiàn)代黃河河漫灘高地等地帶。

根據(jù)土壤含鹽量的大小，將鹽堿化土壤分為四級：非鹽堿化土（全鹽量＜0.2g/100g土）、輕鹽堿化土（全鹽量：0.2～0.4g/100g土）、中鹽堿化土（全鹽量：0.4～0.6g/100g土）、重鹽堿化土（全鹽量＞0.6g/100g土）。重鹽堿化土主要分布于濱海低地，沿海岸線均有分布，從海岸線向內(nèi)陸，其鹽堿化程度有變輕的趨勢，面積4695km2。中等鹽堿化土主要分布在重鹽堿化土的外圍低平地以及低平地與緩平坡地的交界地帶，面積3835km2。輕微鹽堿化土主要分布緩平坡地、決口扇和古河道邊緣區(qū)域和西部的低洼地帶，為非鹽堿化土向鹽堿化的過渡帶，面積3470km2。非鹽堿化土分布于丘陵山區(qū)、南部沖洪積扇平原區(qū)、西南部沖積平原區(qū)，以及現(xiàn)代黃河河漫灘高地等地帶，面積14300km2。

1.2 地下水污染

淺層地下水主要污染成份為NH4+、NO3

-、NO2

-有機(jī)污染，“三氮”檢出率在90%左右，NH4+超標(biāo)率10%左右，NO2

-、NO3

-超標(biāo)率30%左右；淺層地下水污染主要集中于各排污河附近、老油田區(qū)和濰北區(qū)段，以小清河和淄河附近污染最為嚴(yán)重，局部地段如小清河附近地下水已嚴(yán)重污染（圖2）。

圖2　地下水污染分區(qū)圖Fig.2 The partition of the groundwater contamination

1.3 地下水降落漏斗

淺層地下水降落漏斗形成于20世紀(jì)80年代，之后發(fā)展迅速，到21世紀(jì)初期無論是深度和廣度淺層地下水降落漏斗發(fā)展趨于緩慢，在南部沖洪積扇區(qū)形成了由廣饒—壽光、寒亭、昌邑等降落漏斗組成的區(qū)域漏斗群體，分布在廣饒、壽光和寒亭南部，以及昌邑中部。以0m等水位線為界，最大水位埋深37.80m（壽光西）。廣饒—壽光漏斗中心區(qū)域位于廣饒大王—壽光化龍、壽光城西，水位埋深大于35m；寒亭漏斗面積50km2，漏斗中心區(qū)域位于寒亭西南，水位埋深22.2m；昌邑漏斗中心區(qū)域位于城區(qū)西北，水位埋深23m。

濱州深層地下水降落漏斗形成于20世紀(jì)70年代，是一個(gè)以濱城市區(qū)—博興縣城為中心區(qū)域的復(fù)合型區(qū)域地下水降落漏斗，以-30m等水位線外緣為邊界，范圍包括濱州市濱城區(qū)和博興縣大部，高青縣趙店、唐坊和高城東部，利津北宋，東營區(qū)等區(qū)域。-50m的地下水等水位線將濱城、博興兩個(gè)漏斗中心區(qū)連為一體，濱城城區(qū)及博興縣城一帶水位埋深已經(jīng)超過了130m，漏斗中心水位年降速達(dá)4m左右。

由于地下水持續(xù)大量開采、油田開發(fā)和城鎮(zhèn)建設(shè)等人類工程因素，黃河三角洲絕大部分地區(qū)產(chǎn)生了地面沉降。地面沉降以廣饒—壽光淺層地下水降落漏斗、濱州深層地下水降落漏斗、東營西城區(qū)、東營—河口油田區(qū)為中心展開，沉降漏斗中心的最大總沉降量1440～2044mm，多年平均沉降量60～86mm/a；東營城區(qū)總沉降量也在300mm以上，多年平均沉降量大于12.5mm/a。

1.4 海水入侵

海咸水入侵發(fā)生在萊州灣南岸沖洪積扇平原區(qū)。始于上世紀(jì)70年代末農(nóng)田灌溉淺層地下水開采。80年代以后，隨著地下水陸續(xù)大量開發(fā)利用，海咸水快速入侵，由點(diǎn)狀逐步演化為面狀入侵。目前，咸淡水界面線（2g/l）到達(dá)廣饒縣石村—稻田—壽光臺頭—牛頭南1km—田柳北1.7km—上口鎮(zhèn)廣陵—候鎮(zhèn)畢家—李家黃疃—寒亭固堤鎮(zhèn)安固北1km—昌邑雙臺—奎聚陶鋪—柳疃—柳疃郭家車道—夏店西0.5km—圍子鎮(zhèn)李才—卜莊—萊州土山一線，侵蝕段總長度約230km，現(xiàn)狀入侵總面積650km2。重點(diǎn)海咸水入侵地段位于南部淄河、彌河、白浪河和濰河沖洪積扇前緣侵蝕段總長度約162km，南侵距離一般2～8km。

1.5 海岸帶變遷

黃河三角洲海岸線總長度自1992年以后開始逐年減少。刁口岸段自1976年黃河改道后持續(xù)侵蝕后退，近年來侵蝕速率下降，逐漸趨于沖淤平衡。新河口岸段自黃河改道后不斷向海淤積擴(kuò)張，但自2000年以來由于黃河水沙來量大幅減少，河口區(qū)陸域面積開始出現(xiàn)負(fù)增長。萊州灣南海岸也不斷遭受侵蝕后退，但侵蝕速率較低，處于基本平衡狀態(tài)[7]。

2　地質(zhì)環(huán)境承載力評價(jià)方法

2.1 評價(jià)單元的選擇

地質(zhì)環(huán)境承載力評價(jià)單元的劃分方式有四種[8,9]：一是以區(qū)域行政區(qū)為基本評價(jià)單元；二是以區(qū)域自然地理或地質(zhì)構(gòu)造作為評價(jià)單元；三是以經(jīng)緯度或者平面坐標(biāo)格網(wǎng)為基礎(chǔ)，以劃分的正方形為評價(jià)單元，這樣同一單元內(nèi)地質(zhì)環(huán)境具有相對均一性；四是利用GIS柵格化功能，將矢量數(shù)據(jù)柵格化，將柵格作為最基本的計(jì)算單元。本文采用網(wǎng)格法，利用GIS軟件矢量圖斑柵格化功能，將研究區(qū)劃分為100m×100m大小的柵格單元，共計(jì)2.65萬個(gè)柵格單元，每個(gè)柵格單元都有相應(yīng)的屬性字段。

2.2 指標(biāo)體系建設(shè)及其權(quán)重確定

綜合分析影響黃河三角洲地區(qū)地質(zhì)環(huán)境的主要因子，參考相關(guān)的研究文獻(xiàn)[10～13]，建立黃河三角洲地區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載力評價(jià)指標(biāo)體系，如表1所示。

本文采用層次分析法（AHP法）確定研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載力指標(biāo)權(quán)重，根據(jù)AHP法中兩兩因素重要性比較的標(biāo)度表，對評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行兩兩因素的重要性比較，再采用專家評定打分法得到指標(biāo)層權(quán)重[9]， CL=0.0144<0.1，通過一致性檢驗(yàn)（表2）。

表2　兩兩判斷矩陣Table 2 Judgment matrix of assessment indexes

2.3 評價(jià)指標(biāo)賦值標(biāo)準(zhǔn)

地質(zhì)環(huán)境承載力劃分為5個(gè)等級，即強(qiáng)（4～5）、較強(qiáng)（3～4）、一般（2～3）、較弱（1～2）和弱（0～1）五級。

綜合評價(jià)模型為：

表1　地質(zhì)環(huán)境承載力指標(biāo)體系Table 1 Evaluation index system of geological environment carrying capacity

式中，Cj代表某準(zhǔn)則層的承載力指數(shù)；Fi代表各指標(biāo)的承載力評價(jià)賦值；Wi代表該子系統(tǒng)中某一單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值。Fi的取值見表3。

表3　地質(zhì)環(huán)境承載力指數(shù)賦值Table 3 Division of index values of geological environment carrying capacity

3　地質(zhì)環(huán)境承載力評價(jià)結(jié)果

地質(zhì)環(huán)境承載力綜合評價(jià)借助GIS軟件疊加分析功能來實(shí)現(xiàn)。先將各單要素進(jìn)行底圖配準(zhǔn)數(shù)字化，錄入相關(guān)屬性，并根據(jù)賦值標(biāo)準(zhǔn)給不同自然單元進(jìn)行賦值，然后對各要素圖層進(jìn)行加權(quán)疊加分析，最后根據(jù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)對疊加結(jié)果進(jìn)行再分類，獲得最終的評價(jià)結(jié)果圖（圖3）。

圖3　地質(zhì)環(huán)境承載力評價(jià)分區(qū)Fig.3 The zone map of geologic environment bearing capacity

根據(jù)評價(jià)結(jié)果，將研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載力分為三個(gè)等級：承載力較強(qiáng)區(qū)、一般區(qū)和較弱區(qū)。它們所占的比例分別為21.11%、60.92%和19.97%（表4）。

表4　地質(zhì)環(huán)境承載力評價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 4 The statistics of geologic environment bearing capacity

地質(zhì)環(huán)境承載力強(qiáng)區(qū)主要分布在黃河三角洲西部地區(qū)和昌邑縣南部地區(qū)。西部地區(qū)屬于平原地帶，地勢平坦，地殼較為穩(wěn)定，屬于地震烈度六度區(qū)，該范圍內(nèi)地下水開采強(qiáng)度適中，未出現(xiàn)地下水降落漏斗，地質(zhì)環(huán)境條件較好，只有少范圍的土壤鹽漬化和地下水污染分布；昌邑市南部地區(qū)地下水開采模數(shù)處于10萬～20萬m3/a/km2，在研究區(qū)處于中等偏上水平，未受到海水入侵，地下水質(zhì)未受到污染，地質(zhì)環(huán)境條件較好，只有少量的地質(zhì)環(huán)境問題。

地質(zhì)環(huán)境承載力一般區(qū)廣泛分布在濱州市、東營市、濰北地區(qū)和萊州地區(qū)。這些地區(qū)普遍存在土壤鹽漬化現(xiàn)象，地殼穩(wěn)定性一般，地震烈度六至七度，淺層地下水水質(zhì)以輕度污染為主，區(qū)內(nèi)大部分屬于地下無淡水區(qū)，萊州市地下水開采模數(shù)較小只有5萬～10萬m3/a/km2，一般區(qū)地勢以平原為主，萊州市東部屬于低山丘陵地貌，地勢較高。東營市范圍內(nèi)大范圍存在地面沉降現(xiàn)象，同時(shí)在濰北地區(qū)存在地下水降落漏斗。

地質(zhì)環(huán)境承載力較弱區(qū)主要分布在研究區(qū)北部沿海地帶、中部墾利至廣饒一線、小清河流域以及萊州市西部海岸等地區(qū)。北部沿海地帶是海水入侵重災(zāi)區(qū)，同時(shí)也是土壤鹽漬化嚴(yán)重地區(qū)，部分海岸線出現(xiàn)侵蝕變遷；墾利至廣饒一線沿黃地區(qū)分布有一定數(shù)量的地裂縫，該地區(qū)地下水超采嚴(yán)重，分布有濱州和博興漏斗區(qū)，地面沉降比較突出，尤其是廣饒地區(qū)部分地段地面沉降達(dá)到150mm/a，同時(shí)該區(qū)小清河段淺層地下水污染較為嚴(yán)重；萊州市分布有大量的金礦開采區(qū)，引發(fā)了許多地面塌陷災(zāi)害，同時(shí)低山丘陵地區(qū)分布有崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害，地質(zhì)環(huán)境較不穩(wěn)定。

4　建議

利用GIS手段對地區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載力進(jìn)行評價(jià)，可以提高工作效率，保證評價(jià)精度。通過評價(jià)，將研究區(qū)分成三個(gè)承載等級，針對研究區(qū)存在的問題提出以下建議：

黃河三角洲發(fā)展規(guī)劃的實(shí)施必將帶動地區(qū)人口和產(chǎn)業(yè)布局的變化，人口和產(chǎn)業(yè)布局一定要考慮地區(qū)地質(zhì)環(huán)境承載力特征。人口和產(chǎn)業(yè)布局盡量避讓地質(zhì)環(huán)境承載力較差的地區(qū)，一方面可以減輕由于人類活動引起的地質(zhì)環(huán)境退化，另一方面減少人口和產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)由于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生引起的生命財(cái)產(chǎn)損失，對于已完成布局的地區(qū)要適當(dāng)進(jìn)行人口和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行周期性監(jiān)測，防止地質(zhì)環(huán)境進(jìn)一步惡化。

對于黃河三角洲地區(qū)存在的地質(zhì)災(zāi)害要循序漸進(jìn)進(jìn)行治理，對不同地質(zhì)災(zāi)害根據(jù)其發(fā)生機(jī)理制定不同的治理方法。海（咸）水入侵區(qū)必須解決入侵區(qū)水資源供需平衡問題，杜絕地下水超采現(xiàn)象，同時(shí)采取在適宜地段建立防滲帷幕，修建防潮堤壩、防潮閘等手段阻擋海水繼續(xù)入侵；地下水降落漏斗區(qū)可以通過合理調(diào)整用水布局、人工回灌補(bǔ)源、尋找新水源和加強(qiáng)節(jié)約用水四個(gè)方面來遏制和改善；萊州市崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害區(qū)主要通過人工排險(xiǎn)、控制滑坡頂部水流、興建擋攔工程等手段進(jìn)行治理，對于由于采礦造成的地面塌陷區(qū)要及時(shí)填封；對于黃河三角洲中部地區(qū)存在的地面沉降要限量開采地下水，并進(jìn)行適度人工回灌；地裂縫主要采取適當(dāng)避讓的方法，同時(shí)加強(qiáng)附近已有建筑物的整體性和堅(jiān)固性。

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high-efficiency ecological economic zone

The geological environment carrying capacity study of Yellow River Delta high-efficiency ecological economic zone

LI Nian-Chun
(Shandong Geology and Mineral Resources Engineering Investigation Institute,Shandong Jinan 250014,China)

Abstract:The geological environment of Yellow River delta is very complex as indicated by the analysis of the characteristics of the regional geological environment.This article establishes an evaluation index system and utilizes the Analytic Hierarchy Process to determine weights of evaluation indexes.A GIS software layer was created to contain the weighted superposition of each index.Finally,evaluation results were obtained in the evaluation section by analyzing the carrying capacity of the geological environment.The results showed that the evaluation of carrying capacity of geological environment in general area is in the majority.Strong carrying capacity areas are mainly distributed in the western and southern regions of the assessment area near Changyi while weaker carrying capacity areas are mainly distributed in the northern coast of the evaluation area,central Kenli to Guangrao line,sand silted river basin and the west coast of the Laizhou city.On the basis of these results,the article proposes suggestions for geological environment protection management.

Key words:geological environment;evaluation of carrying capacity;evaluation index system;Yellow River delta;

基金項(xiàng)目:中國地質(zhì)調(diào)查局全國資源環(huán)境調(diào)查項(xiàng)目(1212011120080)

作者簡介:李念春(1981-),男,碩士,工程師,主要從事環(huán)境地質(zhì)與土地利用研究.

修訂日期:2015-12-28

收稿日期:2015-11-25

doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2016.01.018

中圖分類號：P642.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2095-1329(2016)01-0077-05

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