基于SRP模型的黃河流域(聊城一濟南段)生態地質脆弱性評價

中圖分類號：X171.1 文獻標識碼：A doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2025.06.009

0引言

生態地質學作為一門融合生態學與地質學的交叉學科[1]，其研究范疇聚焦于地球系統多圈層（巖石圈、土壤圈、水圈、大氣圈及生物圈）的交互作用機制[2。在全球城鎮化與工業化進程加速的背景下，人類活動對地質生態系統的擾動效應顯著加劇，已成為影響區域生態安全格局與可持續發展模式的關鍵制約因素[3-6]。構建科學的生態地質脆弱性診斷與評估體系，正逐步成為地球系統科學框架下的前沿研究核心議題

生態地質脆弱性評價是評估區域生態地質環境對內外干擾的敏感程度、自我恢復能力以及所承受壓力大小的重要手段[8-11]。目前，已有多種評價模型和方法應用于生態地質脆弱性研究，其中SRP模型（敏感性—恢復力一壓力度模型）綜合考慮了生態系統的多種屬性，較為全面地反映生態地質脆弱性的本質特征，在區域生態環境評價中得到廣泛應用[12-14] 。

黃河流域是我國重要的生態屏障和經濟地帶，其生態地質環境的穩定性對區域可持續發展至關重要[15]。聊城—段作為典型的生態—經濟矛盾區域，近年來面臨土壤鹽漬化、地面沉降、地下水污染等專項地質環境問題。現有研究多聚焦單一問題，對多因子耦合作用下的生態地質脆弱性綜合評價仍顯不足。例如，魯峰等[16針對泰山區域提出生態修復模式，但未系統考慮社會經濟壓力對脆弱性的影響；李元征等17雖基于GIS開展生態敏感性評價，卻未整合恢復力與壓力度指標。這種綜合性評價的缺失，導致區域生態保護策略缺乏精準性與可操作性。因此，本研究以SRP模型為核心，耦合自然與人文因子，構建多維評價體系，旨在為黃河流域生態屏障建設與高質量發展提供科學依據。

研究區概況

研究區涵蓋聊城市、德州市、市三市全域，地處魯中山地北緣與黃河沖積平原過渡帶，地形南高北低，自南向北依次分布中低山區、山前沖洪積傾斜平原及黃河沖積平原（圖1）。氣候屬暖溫帶半濕潤一半干旱季風氣候，多年平均氣溫 13.2^°C ，多年平均降水量 594mm/a ，多年平均蒸發量1075mm/a 。水系以黃河為主體，支流呈放射狀分布，兼有臥虎山水庫等人工水利設施[18]

地質構造受齊河-廣饒斷裂和聊城-蘭考斷裂控制，形成濟陽坳陷、臨清坳陷與魯中隆起并存的格局。基巖地層從新太古代至新生代廣泛出露，南部以中酸性巖槳巖為主，北部以第四系松散沉積物覆蓋。水文地質特征表現為兩大含水巖組：松散巖類孔隙水（黃河沖積平原）和碳酸鹽巖裂隙巖溶水（魯中山區），前者分布廣且動態穩定，后者富水性差異式中： EVI 為生態地質脆弱性指數； ESI 為生態地質敏感性指數； ERI 為生態地質恢復力指數； EPI 為生態地質壓力度指數； S_i?R_i?P_i 分別代表敏感性、恢復力、壓力度第 i 個評價指標的權重值； W_i 分別為每個評價指標的分級賦值。 EVI，ESI，EPI 為正向指數，數值越大代表脆弱性、敏感性、壓力度越高；ERI為負向指數，數值越大代表恢復力越低。

顯著，與地下水系統密切關聯。

生態地質環境整體呈現脆弱性與動態演化特征。土壤鹽漬化問題長期存在，近年隨治理措施推進呈局部緩解趨勢。地面沉降與地下水超采密切相關，沉降速率隨管控政策實施逐步趨緩。水土流失類型空間分異明顯，黃河南北分別以水蝕和風蝕為主導；黃河懸河段受河道淤積與人類活動干擾，穩定性面臨持續挑戰，南北岸演化趨勢呈現反向性。

2 研究方法

2.1 SRP模型原理

SRP模型即“敏感性—恢復力—壓力度\"模型，該模型從生態系統對干擾的抵抗能力、受到干擾后的恢復能力以及所承受的外部干擾程度3個維度來綜合評估生態系統的脆弱性[19]。敏感性反映了生態地質系統對內外干擾的響應程度，敏感性越高，系統在受到干擾時越容易發生變化。恢復力體現了生態地質系統受到干擾后自我修復和恢復的能力，恢復力越強，系統從受損狀態恢復到原有狀態的速度越快。壓力度則衡量了外部因素對生態地質系統施加的壓力大小，壓力度越大，系統所面臨的脆弱性風險越高[20]。通過這3個方面的綜合考量，可以更全面、準確地評估生態地質脆弱性[21]。SRP模型為脆弱性評價提供框架（敏感性—恢復力一壓力度），AHP用于量化各指標權重，確保評價結果的客觀性。兩者結合實現“模型框架-指標量化-綜合評估”的完整流程，具體計算過程如下：

首先根據指標權重加權計算生態地質敏感性指數（ESI）、恢復力指數（ERI）及壓力度指數（EPI），再綜合計算生態地質脆弱性指數（ EVI ），計算見公式（1）：

2.2 評價指標選取

SRP模型從敏感性（Sensitivity）、恢復力（Re-silience）和壓力度（Pressure）3個維度對生態地質脆弱性進行評價。本研究基于該模型，結合研究區實際情況，選取了一系列評價指標，構建了生態地質脆弱性評價指標體系（圖2）。

2.2.1 敏感性指標

地形地貌方面，選取坡度和地表起伏度。坡度影響地表植被發育和水土流失程度，坡度越大，植被生長越困難，水土流失風險越高，生態地質脆弱性增加；地表起伏度反映區域地形破碎程度，起伏度越大，地質災害發生可能性越大，生態地質條件越惡劣。

地質條件指標包括地層巖性和斷裂帶密度。不同的地層巖性對土壤植被發育和地表穩定性有顯著影響，如堅硬基巖有利于保持地表穩定，而松散巖層則容易引發地質災害；斷裂帶密度反映區域地殼穩定性，斷裂帶越密集，地層巖體強度和穩定性越低，生態地質穩定性越差。

生態地質問題選取懸河穩定性、地面沉降、土壤鹽漬化和地下水環境質量。懸河一旦決堤，將對周邊地區造成嚴重災害；地面沉降會導致建筑物損壞、土地沼澤化等問題；土壤鹽漬化影響農業生產和土壤生態系統；地下水環境質量直接關系到人類健康和植被生長，這些問題均對生態地質脆弱性產生重要影響。

2.2.2 恢復力指標

凈初級生產力（NPP）和歸一化植被指數（ ND

VI）是衡量植被生長狀況和生態系統功能的重要指標。NPP表示綠色植物通過光合作用產生的有機物總量減去自養呼吸后的剩余部分，NPP越高，植被生長越旺盛，生態系統的能量積累和物質循環能力越強，生態地質恢復力越好； NDVI 能直觀反映植被覆蓋度和生長狀況，NDVI值越大，植被覆蓋度越高，生態地質穩定性越高。

土地利用類型反映了人類活動對自然生態系統的干預程度。不同土地利用類型的生態功能和抗干擾能力不同，例如林地、濕地等自然生態用地具有較強的生態調節功能，而建設用地則對生態系統破壞較大。本研究將土地利用類型分為未利用地、草地、耕地、林地、濕地、水體、人造地表等，用于評估生態恢復力。

2.2.3 壓力度指標

人口密度和人類活動強度（以GDP衡量）用于表征壓力度。人口密度反映了人類活動的集中程度，高密度的人口聚集會對自然資源造成過度開發和破壞，增加生態地質環境的壓力；GDP能在一定程度上反映地區的經濟發展水平和人類活動強度，GDP越高，人類對生態地質環境的改造和擾動越大，生態地質脆弱性可能越高。

2.3 數據來源

本次研究數據主要來源于數據共享平臺及實測資料的轉化（表1）。人口密度、GDP等社會經濟數據源自中科院資源環境科學數據平臺；地形地貌數據通過數字高程模型（DEM）獲取；地質條件數據源于區域地質勘查報告；生態地質問題數據通過野外實地監測、采樣分析等轉化而來；土壤和植被數據源自國家地球系統科學數據中心。

2.4基于GIS的評價指標量化與分級

由于不同指標的數據類型和空間精度存在差異，在GIS平臺支持下對原數據進行處理。運用柵格表面分析、焦點分析、密度分析、要素轉柵格、柵格重分類等功能，將各因子數據類型統一為 30m×

30m 的柵格，并統一投影到同一個坐標系。在參考相關標準規范、以往研究成果及研究區實際情況的基礎上，結合自然斷點法分級工具，構建了本次評價指標分級標準（表2），初步得出了單因子評價結果（圖3）。

2.5 層次分析法確定權重

運用層次分析法（AHP）確定各評價指標權重。首先構建層次結構模型，將目標層設為生態地質脆弱性評價，準則層分為自然環境、土壤環境、地質環境、生態地質問題4個方面，指標層為選取的13個具體評價指標。

權重確定過程中，通過專家打分法，依據Saa-ty1-9標度法對指標重要性進行兩兩比較，構建判斷矩陣。以“敏感性”準則層為例，判斷矩陣及權重計算結果如表3所示。

經檢驗，各矩陣一致性比率（CR）均小于0.1，滿足一致性要求。最終確定的權重結果顯示（表4），土壤鹽漬化、地面沉降、地層巖性、斷裂帶密度、人類活動強度是權重較大的5個指標，表明這些因素對生態地質脆弱性影響較大。

3 綜合評價及結果

3.1 敏感性、恢復力和壓力度評價結果分析

依據單一指標評估結果，通過指標權重加權計算敏感性指數（ESI）、恢復力指數（ERI）及壓力度指數（EPI），并綜合得出生態地質脆弱性綜合指數（EVI）。如表5及圖3的 Π（Π_n） 、（o）、（p）所示，敏感性指數（ESI）以輕度脆弱及以下為主（占 49.6% ，集中分布于研究區中部（聊城東昌府區）和東北部（德州樂陵市、慶云縣），高度脆弱區主要集中在南部基巖山區（歷城區、萊蕪區）及西北部平原斷裂帶密集區（聊城陽谷縣）；恢復力指數（ERI）脆弱性低和輕度脆弱區域分別占據了 31.04% 和 30.55% ，這些區域通常植被覆蓋較好；而較高和高度脆弱區域則主要位于城鎮地區，如歷下區、德州德城區；壓力度指數（EPI）與人類活動密切相關，較高和高度脆弱區主要分布在城市周邊的人口密集帶，如、德州、聊城的市中心，凸顯經濟發展對生態地質環境的壓力集中效應。

a—坡度;b—地形起伏度;c—地層巖性;d—斷裂帶密度;e—懸河穩定性;f—地面沉降;g—土壤鹽漬化；h—地下水質量;i—NDVI;j—NPP;k—土地利用類型;1—人口密度;m—GDP;n—敏感性指標疊加;o—恢復力指標疊加;p—壓力度指標疊加；1—脆弱性低；2—輕度脆弱;3—中度脆弱；4—較高脆弱;5—高度脆弱。

3.2 脆弱性評價結果分析

如圖4a所示，研究區的生態地質脆弱性等級以輕度脆弱區為主導（占 34.70% ，其次是低脆弱性區域（占 28.85% ）和中度脆弱區（占 17.11% ），這些區域主要集中在黃河以北的平原地帶。該地區地勢平坦，地層穩定，生態狀況優良，具有較強的抗干擾和恢復能力。

較高脆弱區的面積占 15.31% ，主要分布在聊城市中部和德州市北部的斷裂帶密集區域。斷裂活動破壞了地層結構，降低了地質穩定性，加上人類活動的不合理性，例如過度開采地下水和大規模工程建設，進一步加劇了生態地質的脆弱性，容易引發地面沉降、地裂縫等自然災害。

高度脆弱區的面積占 4.03% ，主要分布在大城市的中心區域和基巖山區。大城市的中心區域城市化程度高，人口密集，人類活動強度大，生態恢復力較弱。基巖山區的巖石性質不穩定，易于風化，地質災害瀕發，例如市南部山區容易發生崩塌、滑坡等自然災害，生態地質脆弱性高。

4生態地質脆弱性分區與分析

4.1分區結果及生態保護修復建議

基于生態地質脆弱性評估，依據脆弱性等級和空間分布的相似性與差異性，同時盡可能保持地域的完整性，進行了生態地質脆弱性分區（圖4b）。

研究區域被劃分為20個不同的分區，這些分區的脆弱性等級分布顯示出明顯的空間聚集性和區域分帶性特征。黃河以北的平原地區主要表現為中輕度脆弱區，這得益于地形的穩定性以及較強的生態恢復能力；相比之下，斷裂帶密集區域（例如聊城中部）和基巖山區（例如萊蕪）由于地質結構的破碎和人類活動的強烈干擾，表現出高度的脆弱性；大城市中心（如）由于高人口密度和經濟壓力，生態恢復能力較弱，因此脆弱性較高。

為了深入分析各分區生態地質脆弱性的成因，對生態地質較高脆弱和高度脆弱的區域進行了細致的剖析，并提出了相應的生態保護與修復建議，詳細內容見表6。

a—生態地質脆弱性評價結果;b一生態地質脆弱性綜合分區。

4.2 評價結果的區域差異與成因分析

研究區生態地質脆弱性的區域差異是自然本底條件與人類活動長期交互作用的結果，呈現顯著空間分異特征。自然因素奠定脆弱性基礎：南部基巖山區地表起伏大、地質結構破碎，巖石風化強烈，在降水等外營力作用下易發生崩塌、滑坡等災害，生態地質敏感性高；北部沖積平原地形平坦、地層穩定，形成低敏感性的自然基底。斷裂密集區因巖體完整性差、地下水徑流復雜，加劇地面沉降、地裂縫等隱患；氣候水文過程則通過物質遷移引發次生問題，平原區干旱導致土壤鹽漬化，山區強降雨加劇水土流失，削弱生態系統恢復力。

人類活動通過疊加效應顯著強化脆弱性。城市化進程中，人口與經濟活動高度集聚導致城市中心區自然生態空間被擠占，植被覆蓋度下降，生態系統服務功能減弱，恢復力降低；高強度資源開發（如地下水過度開采）引發區域性地質災害風險。農業生產中，不合理灌溉與施肥導致平原區土壤鹽漬化加劇、地下水質量問題開始顯現。

區域脆弱性呈現“南北分異、城山高值\"格局：黃河以北平原因自然穩定性強、生態恢復力較高，以中輕度脆弱區為主；斷裂密集區與基巖山區因地質條件復雜且受人類活動強烈干擾，形成敏感性與壓力度雙高的脆弱區域；大城市中心區因人口經濟壓力超載與生態系統退化，呈現“高壓力一低恢復”的顯著脆弱性特征。這種分異本質是地質構造演化與人類活動干擾在不同時空尺度上的非線性疊加，揭示了自然一社會雙系統交互作用下生態地質脆弱性的形成機理。

5 結論

（1）基于SRP模型框架，結合黃河流域（聊城一段）生態地質特征，從敏感性、恢復力與壓力度3個維度篩選并厘定了13項關鍵指標因子，通過層次分析法（AHP）構建分級標準與權重矩陣，建立了適用于該區域的生態地質脆弱性評價模型。

（2）區域脆弱性空間分異顯著，脆弱性低及輕度脆弱區占主導地位（合計 63.55% ），主要分布于黃河以北平原（如德州樂陵市、平陰縣），得益于地形平坦、地層穩定及植被覆蓋良好；而高度及較高脆弱區占比 19.34% ，集中分布于斷裂帶密集區（聊城中部）基巖山區（萊蕪、鋼城區）及大城市中心（歷下區、德州德城區），其成因與地質結構破碎、人類活動干擾強烈密切相關。

（3）針對不同脆弱區特征提出差異化治理對策：斷裂帶密集區強化地質災害防控，部署自動化監測網絡并實施工程加固，管控地下水開采以遏制地面沉降；基巖山區聚焦生態韌性提升，治理崩塌滑坡隱患并推廣耐旱固土植被種植，建設生物多樣性保護與森林碳匯基地；平原農耕區針對土壤鹽漬化與地下水超采，推廣節水灌溉與耐鹽植物種植，配套灌排工程與鹽堿地改良措施，劃定地下水禁限采區；城市中心區控制開發強度，修復生態空間、治理污染，推進生態移民與土地整治，構建系統保護格局。

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Ecological Geological Vulnerability Assessment of the Yellow River Basin （Liaocheng - Jinan Section） Based on SRP Model

LI Ning1，2， HUANG Weirong1，2， JIANG Chaohua1，2， XU Xiufeng12，WANG Can12， FUSUlXiaoqing1，2

（1. Shandong Physical and Chemical Exploration Institute，Shandong Jinan 25ool3，China； 2. Shandong Geological Exploration Engineering Technology Research Center， Shandong Jinan 25Ool3，China）

Abstract：The Yelow River Basin （Liaocheng-Jinan section） is a composite region serving as an ecological barrier and a densely populated economic activity zone.Theeco-geological vulnerability assessment has great significance to coordinate regional sustainable development.Aiming to address the limitations of traditional studies that focus on single eco- geological isses and overlook multifactorial coupling effects，by using SRP（Sensitivity—Resilience—Pressure）model as the theoretical framework，integrating the Analytic Hierarchy Process （AHP）and GIS spatial analysis techniques，an eco-geological vulnerability assessment system has been constructed.It comprises 13 indicators across three dimensions. Through quantifying the interactions of key factors，such as topography， engineering geology，eco-geology，and human activities，spatial diferentiation patterns of vulnerability in the study area has been revealed. The vulnerabilityin the study area shows significant spatial differentiation，with low vulnerability and mild vulnerability areas dominating，accounting for a total of 63.55% . It is mainly distributed in the plains north of the YellowRiver（Leling cityin Dezhou city，Pingyincountyin Jinancity）.The terain in this area is flat，the strata are stable，and the vegetation coverage is good，therefore the ecological restoration ability is strong. The proportion of highly vulnerable areas and highly vulnerable areas is 19.34% ，mainly distributed in densely populated fault zones （central Liaocheng city），bedrock mountainous areas （Laiwu city，Gangcheng district of Laiwu city），and major urban centers （Lixia district of Jinan city，Decheng district of Dezhou city），accounting for 4.03% and 15.31% respectively. Areas with dense fault zones （such as central Liaocheng city） and bedrock mountainous areas（such as Laiwu city）exhibit high vulnerabilitydue to fragmented geological structures and strong human activity interference. Due to high population density and economic presure，ecological restoration capacity of big city centers （such as Jinan city） is weak and vulnerable.

Key Words： Yelow River Basin;eco- geological vulnerability assessment； SRP model; ecological protec tion and restoration