黃河三角洲高效生態經濟區地質環境承載力評價研究

李念春（山東省地礦工程勘察院，山東·濟南 250014）

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黃河三角洲高效生態經濟區地質環境承載力評價研究

李念春
（山東省地礦工程勘察院，山東·濟南 250014）

摘 要：黃河三角洲高效生態經濟區地質環境比較復雜，在分析地區地質環境特點的基礎上，建立地質環境承載力評價指標體系，應用層次分析法確定評價指標權重，借助GIS軟件對各指標層加權疊加，最后獲得研究區地質環境承載力評價結果。結果表明：研究區地質環境承載力以一般區為主，承載力較強區主要分布在研究區西部地區和昌邑縣南部地區，承載力較弱區主要分布在研究區北部沿海地帶、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，據此提出地區地質環境保護治理建議。

關鍵詞：地質環境；承載力評價；評價指標體系；黃河三角洲；高效生態經濟區

黃河三角洲高效生態經濟區位于山東省北部地區，是以黃河歷史沖積平原和魯北沿海地區為基礎，向周邊延伸擴展形成的經濟區域，范圍包括東營、濱州2市，以及濰坊市所屬壽光市、寒亭區、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個縣市區，陸域面積約2.65萬km2（圖1）。2009年12月1日，國務院通過了《黃河三角洲高效生態經濟區發展規劃》[1]，黃河三角洲的開發建設上升為國家戰略。

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

根據環境承載力理論，地質環境承載力是指一定時期和一定區域范圍內，以及在一定的環境目標下，在維持地質環境系統結構不發生質的改變，地質環境系統功能朝著利于人類社會、經濟活動方向發展的條件下，地質環境所能承受人類活動的影響與改變的最大潛能[2]。地質環境承載力的概念從本質上反映了地質環境與人類活動之間的辨證關系，建立了地質環境與人類活動之間的聯系紐帶，為地質環境與人類活動之間的協調發展提供了理論依據[3]。黃河三角洲高效生態經濟區地質環境條件比較復雜，環境地質問題廣泛存在，對區內開發和建設產生一定的不利影響。隨著黃河三角洲高效生態經濟區發展規劃的實施，人口和產業布局逐漸展開，將地質環境承載力作為一項基礎保障研究，意義十分重大。

1　研究區主要環境地質問題

以研究區1:250000遙感解譯數據為基礎，輔以野外實際驗證以及地區以往研究成果[4,5]，得出區內存在土地鹽堿化、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境惡化等環境地質問題。

1.1 土地鹽漬化

黃河三角洲高效生態經濟區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、南部沖洪積扇平原區、西南部沖積平原區，以及現代黃河河漫灘高地等地帶。

根據土壤含鹽量的大小，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、南部沖洪積扇平原區、西南部沖積平原區，以及現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

-有機污染，“三氮”檢出率在90%左右，NH4+超標率10%左右，NO2

-、NO3

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

圖2　地下水污染分區圖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80年代，之后發展迅速，到21世紀初期無論是深度和廣度淺層地下水降落漏斗發展趨于緩慢，在南部沖洪積扇區形成了由廣饒—壽光、寒亭、昌邑等降落漏斗組成的區域漏斗群體，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，漏斗中心區域位于寒亭西南，水位埋深22.2m；昌邑漏斗中心區域位于城區西北，水位埋深23m。

濱州深層地下水降落漏斗形成于20世紀70年代，是一個以濱城市區—博興縣城為中心區域的復合型區域地下水降落漏斗，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，東營區等區域。-50m的地下水等水位線將濱城、博興兩個漏斗中心區連為一體，濱城城區及博興縣城一帶水位埋深已經超過了130m，漏斗中心水位年降速達4m左右。

由于地下水持續大量開采、油田開發和城鎮建設等人類工程因素，黃河三角洲絕大部分地區產生了地面沉降。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、東營—河口油田區為中心展開，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

海咸水入侵發生在萊州灣南岸沖洪積扇平原區。始于上世紀70年代末農田灌溉淺層地下水開采。80年代以后，隨著地下水陸續大量開發利用，海咸水快速入侵，由點狀逐步演化為面狀入侵。目前，咸淡水界面線（2g/l）到達廣饒縣石村—稻田—壽光臺頭—牛頭南1km—田柳北1.7km—上口鎮廣陵—候鎮畢家—李家黃疃—寒亭固堤鎮安固北1km—昌邑雙臺—奎聚陶鋪—柳疃—柳疃郭家車道—夏店西0.5km—圍子鎮李才—卜莊—萊州土山一線，侵蝕段總長度約230km，現狀入侵總面積650km2。重點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張，但自2000年以來由于黃河水沙來量大幅減少，河口區陸域面積開始出現負增長。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[7]。

2　地質環境承載力評價方法

2.1 評價單元的選擇

地質環境承載力評價單元的劃分方式有四種[8,9]：一是以區域行政區為基本評價單元；二是以區域自然地理或地質構造作為評價單元；三是以經緯度或者平面坐標格網為基礎，以劃分的正方形為評價單元，這樣同一單元內地質環境具有相對均一性；四是利用GIS柵格化功能，將矢量數據柵格化，將柵格作為最基本的計算單元。本文采用網格法，利用GIS軟件矢量圖斑柵格化功能，將研究區劃分為100m×100m大小的柵格單元，共計2.65萬個柵格單元，每個柵格單元都有相應的屬性字段。

2.2 指標體系建設及其權重確定

綜合分析影響黃河三角洲地區地質環境的主要因子，參考相關的研究文獻[10～13]，建立黃河三角洲地區地質環境承載力評價指標體系，如表1所示。

本文采用層次分析法（AHP法）確定研究區地質環境承載力指標權重，根據AHP法中兩兩因素重要性比較的標度表，對評價指標進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層權重[9]， CL=0.0144<0.1，通過一致性檢驗（表2）。

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

2.3 評價指標賦值標準

地質環境承載力劃分為5個等級，即強（4～5）、較強（3～4）、一般（2～3）、較弱（1～2）和弱（0～1）五級。

綜合評價模型為：

表1　地質環境承載力指標體系Table 1 Evaluation index system of geological environment carrying capacity

式中，Cj代表某準則層的承載力指數；Fi代表各指標的承載力評價賦值；Wi代表該子系統中某一單項指標的權重值。Fi的取值見表3。

表3　地質環境承載力指數賦值Table 3 Division of index values of geological environment carrying capacity

3　地質環境承載力評價結果

地質環境承載力綜合評價借助GIS軟件疊加分析功能來實現。先將各單要素進行底圖配準數字化，錄入相關屬性，并根據賦值標準給不同自然單元進行賦值，然后對各要素圖層進行加權疊加分析，最后根據等級劃分標準對疊加結果進行再分類，獲得最終的評價結果圖（圖3）。

圖3　地質環境承載力評價分區Fig.3 The zone map of geologic environment bearing capacity

根據評價結果，將研究區地質環境承載力分為三個等級：承載力較強區、一般區和較弱區。它們所占的比例分別為21.11%、60.92%和19.97%（表4）。

表4　地質環境承載力評價結果統計Table 4 The statistics of geologic environment bearing capacity

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

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

地質環境承載力較弱區主要分布在研究區北部沿海地帶、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。北部沿海地帶是海水入侵重災區，同時也是土壤鹽漬化嚴重地區，部分海岸線出現侵蝕變遷；墾利至廣饒一線沿黃地區分布有一定數量的地裂縫，該地區地下水超采嚴重，分布有濱州和博興漏斗區，地面沉降比較突出，尤其是廣饒地區部分地段地面沉降達到150mm/a，同時該區小清河段淺層地下水污染較為嚴重；萊州市分布有大量的金礦開采區，引發了許多地面塌陷災害，同時低山丘陵地區分布有崩塌、滑坡、泥石流災害，地質環境較不穩定。

4　建議

利用GIS手段對地區地質環境承載力進行評價，可以提高工作效率，保證評價精度。通過評價，將研究區分成三個承載等級，針對研究區存在的問題提出以下建議：

黃河三角洲發展規劃的實施必將帶動地區人口和產業布局的變化，人口和產業布局一定要考慮地區地質環境承載力特征。人口和產業布局盡量避讓地質環境承載力較差的地區，一方面可以減輕由于人類活動引起的地質環境退化，另一方面減少人口和產業聚集區由于地質災害發生引起的生命財產損失，對于已完成布局的地區要適當進行人口和產業轉移，對地質環境進行周期性監測，防止地質環境進一步惡化。

對于黃河三角洲地區存在的地質災害要循序漸進進行治理，對不同地質災害根據其發生機理制定不同的治理方法。海（咸）水入侵區必須解決入侵區水資源供需平衡問題，杜絕地下水超采現象，同時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入侵；地下水降落漏斗區可以通過合理調整用水布局、人工回灌補源、尋找新水源和加強節約用水四個方面來遏制和改善；萊州市崩塌、滑坡、泥石流地質災害區主要通過人工排險、控制滑坡頂部水流、興建擋攔工程等手段進行治理，對于由于采礦造成的地面塌陷區要及時填封；對于黃河三角洲中部地區存在的地面沉降要限量開采地下水，并進行適度人工回灌；地裂縫主要采取適當避讓的方法，同時加強附近已有建筑物的整體性和堅固性。

參考文獻(References)

[1] 國家發改委.黃河三角洲高效生態經濟區發展規劃[R].2009.National Development and Reform Commission.The Yellow River Delta High-Efficiency Ecolonomic Zone development planning[R].2009.

[2] 魏子新,周愛國,王寒梅,等.地質環境容量與評價研究[J].上海地質,2009,30(1):40-44.Wei Z X,Zhou A G,Wang H M,et al.Study on evaluation of geological environmental capacity[J].Shanghai Geology,2009,30(1):40-44.

[3] 馬傳明,馬義華.可持續發展理念下的地質環境承載力初步探討[J].環境科學與技術,2007,30(8):64-66.Ma C M,Ma Y H.Tentative investigation of bearing capacity of geological environment for sustainable development[J].Environmental Science &Technology,2007,30(8):64-66.

[4] 徐軍祥,趙書泉,康鳳新,等.山東省地質環境問題研究[M].北京:地質出版社,2010:11-35.Xu J X,Zhao S Q,Kang F X,et al.Study on the Geological Environment Problems in Shandong Province[M].Beijing:Geological Publishing House,2010:11-35.

[5] 王彥俊,梁偉,于翠翠,等.黃河三角洲高效生態經濟區環境地質調查評價報告[R].濟南:山東省地礦工程集團有限公司,2009.Wang Y J,Liang W,Yu C C,et al.Environmental assessment geological survey on Yellow River Delta efficient ecological economic zone[R].Jinan:Shandong Geo-Mineral Engineering Group Co.Ltd.,2009.

[6] 代東峰,徐金欣,姜同海,等.東營市沿海地區農業地質特征[J].上海地質,2010,31(S1):118-121.Dai D F,Xu J X,Jiang T H,et al.Agro-geological characteristics of Dongying coastal areas[J].Shanghai Geology,2010,31(S1):118-121.

[7] 任韌希子,陳沈良.黃河三角洲的沉積動力分區[J].上海國土資源,2012,33(2):62-68.Ren R X Z,Chen S L.Sediment dynamics in the littoral zone of the Yellow River Delta[J].Shanghai Land &Resources,2012,33(2):62-68.

[8] 戴福初,李軍,張曉暉.城市建設用地與地質環境協調性評價的GIS方法及其應用[J].地球科學,2000,25(2):209-214.Dai F C,Li J,Zhang X H.GIS methodology and its application to evaluation of coordination between urban land use and geoenvironmental potential[J].Earth Science,2000,25(2):209-214.

[9] 徐志平,韓秀麗,宋澤華,等.基于GIS的唐山地區工程地質環境評價[J].河北理工大學學報(自然科學版),2009,(2):123-126.Xu Z P,Han X L,Song Z H,et al.Environmental geology evaluation of Tangshan city based on GIS[J].Journal of Hebei Polytechnic University (Natural Science Edition),2009,(2):123-126.

[10] 顏世強,范繼璋,石玉臣,等.黃河三角洲農業生態地質環境綜合研究[J].人民黃河,2005,(3):9-11.Yan S Q,Fan J Z,Shi Y C,et al.Comprehensive study on agricultural ecologic and geological environment of the yellow river delta[J].Yellow River,2005,(3):9-11.

[11] 顏世強,孟慶峰,董三強,等.基于GIS的德州市地質環境質量綜合評價[J].中國礦業,2004,(15):17-19.Yan S Q,Meng Q F,Dong S Q,et al.comprehensive evaluation of geologic environment based on gis in dezhou[J].China Mining Magazine,2004,(15):17-19.

[12] 宋印勝,李公巖.山東省棗莊市新城規劃區地質環境適宜性分區探討[J].上海地質,2001,22(4):20-22.Song Y S,Li G Y.Discussion of fitting division on the geological environment in planning area of new Zaozhuang in Shandong province[J].Shanghai Geology,2001,22(4):20-22.

[13] 李赫龍,梁紅梅,潘英華.沿海城市競爭力評價及資源環境約束分析[J].上海國土資源,2014,35(1):27-31,50.Li H L,Liang H M,Pan Y H.Competitiveness evaluation and restriction analysis of resources and environment of coastal cities in China[J].Shanghai Land &Resources,2014,35(1):27-31,50.

[14] 徐建華.現代地理學中的數學方法[M].北京:高等教育出版社,2004.Xu J H.Mathematical Methods in Contemporary Geography[M].Beijing:Higher Education Press,2004.

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;

基金項目:中國地質調查局全國資源環境調查項目(1212011120080)

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

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

文獻標志碼：A

文章編號：2095-1329(2016)01-0077-05

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