黄河三角洲高效生态经济区地质环境承载力评价研究

李念春（山东省地矿工程勘察院，山东·济南 250014）



黄河三角洲高效生态经济区地质环境承载力评价研究

李念春
（山东省地矿工程勘察院，山东·济南 250014）

摘 要：黄河三角洲高效生态经济区地质环境比较复杂，在分析地区地质环境特点的基础上，建立地质环境承载力评价指标体系，应用层次分析法确定评价指标权重，借助GIS软件对各指标层加权叠加，最后获得研究区地质环境承载力评价结果。结果表明：研究区地质环境承载力以一般区为主，承载力较强区主要分布在研究区西部地区和昌邑县南部地区，承载力较弱区主要分布在研究区北部沿海地带、中部垦利至广饶一线、小清河流域以及莱州市西部海岸等地区，据此提出地区地质环境保护治理建议。

关键词：地质环境；承载力评价；评价指标体系；黄河三角洲；高效生态经济区

黄河三角洲高效生态经济区位于山东省北部地区，是以黄河历史冲积平原和鲁北沿海地区为基础，向周边延伸扩展形成的经济区域，范围包括东营、滨州2市，以及潍坊市所属寿光市、寒亭区、昌邑市，德州市所属乐陵市、庆云县，淄博市所属高青县，烟台市所属莱州市等19个县市区，陆域面积约2.65万km2（图1）。2009年12月1日，国务院通过了《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》[1]，黄河三角洲的开发建设上升为国家战略。

图1　研究区位置示意图Fig.1 The diagram of the study area

根据环境承载力理论，地质环境承载力是指一定时期和一定区域范围内，以及在一定的环境目标下，在维持地质环境系统结构不发生质的改变，地质环境系统功能朝着利于人类社会、经济活动方向发展的条件下，地质环境所能承受人类活动的影响与改变的最大潜能[2]。地质环境承载力的概念从本质上反映了地质环境与人类活动之间的辨证关系，建立了地质环境与人类活动之间的联系纽带，为地质环境与人类活动之间的协调发展提供了理论依据[3]。黄河三角洲高效生态经济区地质环境条件比较复杂，环境地质问题广泛存在，对区内开发和建设产生一定的不利影响。随着黄河三角洲高效生态经济区发展规划的实施，人口和产业布局逐渐展开，将地质环境承载力作为一项基础保障研究，意义十分重大。

1　研究区主要环境地质问题

以研究区1:250000遥感解译数据为基础，辅以野外实际验证以及地区以往研究成果[4,5]，得出区内存在土地盐碱化、地下水污染、地下水降落漏斗、地面沉降、海水入侵及海岸带环境恶化等环境地质问题。

1.1 土地盐渍化

黄河三角洲高效生态经济区土壤盐碱化主要为原生盐碱化，盐碱化程度高，分布面积广，从轻度到重度均有分布[6]。重盐碱化土主要分布于滨海低地和沿海岸线，从海岸线向内陆盐碱化程度有变轻的趋势；中等盐碱化土主要分布在重盐碱化土的外围低平地以及低平地与缓平坡地的交界地带；轻微盐碱化土主要分布缓平坡地、决口扇和古河道边缘区域和西部的低洼地带，为非盐碱化土向盐碱化的过渡带；非盐碱化土分布于丘陵山区、南部冲洪积扇平原区、西南部冲积平原区，以及现代黄河河漫滩高地等地带。

根据土壤含盐量的大小，将盐碱化土壤分为四级：非盐碱化土（全盐量＜0.2g/100g土）、轻盐碱化土（全盐量：0.2～0.4g/100g土）、中盐碱化土（全盐量：0.4～0.6g/100g土）、重盐碱化土（全盐量＞0.6g/100g土）。重盐碱化土主要分布于滨海低地，沿海岸线均有分布，从海岸线向内陆，其盐碱化程度有变轻的趋势，面积4695km2。中等盐碱化土主要分布在重盐碱化土的外围低平地以及低平地与缓平坡地的交界地带，面积3835km2。轻微盐碱化土主要分布缓平坡地、决口扇和古河道边缘区域和西部的低洼地带，为非盐碱化土向盐碱化的过渡带，面积3470km2。非盐碱化土分布于丘陵山区、南部冲洪积扇平原区、西南部冲积平原区，以及现代黄河河漫滩高地等地带，面积14300km2。

1.2 地下水污染

浅层地下水主要污染成份为NH4+、NO3

-、NO2

-有机污染，“三氮”检出率在90%左右，NH4+超标率10%左右，NO2

-、NO3

-超标率30%左右；浅层地下水污染主要集中于各排污河附近、老油田区和潍北区段，以小清河和淄河附近污染最为严重，局部地段如小清河附近地下水已严重污染（图2）。

图2　地下水污染分区图Fig.2 The partition of the groundwater contamination

1.3 地下水降落漏斗

浅层地下水降落漏斗形成于20世纪80年代，之后发展迅速，到21世纪初期无论是深度和广度浅层地下水降落漏斗发展趋于缓慢，在南部冲洪积扇区形成了由广饶—寿光、寒亭、昌邑等降落漏斗组成的区域漏斗群体，分布在广饶、寿光和寒亭南部，以及昌邑中部。以0m等水位线为界，最大水位埋深37.80m（寿光西）。广饶—寿光漏斗中心区域位于广饶大王—寿光化龙、寿光城西，水位埋深大于35m；寒亭漏斗面积50km2，漏斗中心区域位于寒亭西南，水位埋深22.2m；昌邑漏斗中心区域位于城区西北，水位埋深23m。

滨州深层地下水降落漏斗形成于20世纪70年代，是一个以滨城市区—博兴县城为中心区域的复合型区域地下水降落漏斗，以-30m等水位线外缘为边界，范围包括滨州市滨城区和博兴县大部，高青县赵店、唐坊和高城东部，利津北宋，东营区等区域。-50m的地下水等水位线将滨城、博兴两个漏斗中心区连为一体，滨城城区及博兴县城一带水位埋深已经超过了130m，漏斗中心水位年降速达4m左右。

由于地下水持续大量开采、油田开发和城镇建设等人类工程因素，黄河三角洲绝大部分地区产生了地面沉降。地面沉降以广饶—寿光浅层地下水降落漏斗、滨州深层地下水降落漏斗、东营西城区、东营—河口油田区为中心展开，沉降漏斗中心的最大总沉降量1440～2044mm，多年平均沉降量60～86mm/a；东营城区总沉降量也在300mm以上，多年平均沉降量大于12.5mm/a。

1.4 海水入侵

海咸水入侵发生在莱州湾南岸冲洪积扇平原区。始于上世纪70年代末农田灌溉浅层地下水开采。80年代以后，随着地下水陆续大量开发利用，海咸水快速入侵，由点状逐步演化为面状入侵。目前，咸淡水界面线（2g/l）到达广饶县石村—稻田—寿光台头—牛头南1km—田柳北1.7km—上口镇广陵—候镇毕家—李家黄疃—寒亭固堤镇安固北1km—昌邑双台—奎聚陶铺—柳疃—柳疃郭家车道—夏店西0.5km—围子镇李才—卜庄—莱州土山一线，侵蚀段总长度约230km，现状入侵总面积650km2。重点海咸水入侵地段位于南部淄河、弥河、白浪河和潍河冲洪积扇前缘侵蚀段总长度约162km，南侵距离一般2～8km。

1.5 海岸带变迁

黄河三角洲海岸线总长度自1992年以后开始逐年减少。刁口岸段自1976年黄河改道后持续侵蚀后退，近年来侵蚀速率下降，逐渐趋于冲淤平衡。新河口岸段自黄河改道后不断向海淤积扩张，但自2000年以来由于黄河水沙来量大幅减少，河口区陆域面积开始出现负增长。莱州湾南海岸也不断遭受侵蚀后退，但侵蚀速率较低，处于基本平衡状态[7]。

2　地质环境承载力评价方法

2.1 评价单元的选择

地质环境承载力评价单元的划分方式有四种[8,9]：一是以区域行政区为基本评价单元；二是以区域自然地理或地质构造作为评价单元；三是以经纬度或者平面坐标格网为基础，以划分的正方形为评价单元，这样同一单元内地质环境具有相对均一性；四是利用GIS栅格化功能，将矢量数据栅格化，将栅格作为最基本的计算单元。本文采用网格法，利用GIS软件矢量图斑栅格化功能，将研究区划分为100m×100m大小的栅格单元，共计2.65万个栅格单元，每个栅格单元都有相应的属性字段。

2.2 指标体系建设及其权重确定

综合分析影响黄河三角洲地区地质环境的主要因子，参考相关的研究文献[10～13]，建立黄河三角洲地区地质环境承载力评价指标体系，如表1所示。

本文采用层次分析法（AHP法）确定研究区地质环境承载力指标权重，根据AHP法中两两因素重要性比较的标度表，对评价指标进行两两因素的重要性比较，再采用专家评定打分法得到指标层权重[9]， CL=0.0144<0.1，通过一致性检验（表2）。

表2　两两判断矩阵Table 2 Judgment matrix of assessment indexes

2.3 评价指标赋值标准

地质环境承载力划分为5个等级，即强（4～5）、较强（3～4）、一般（2～3）、较弱（1～2）和弱（0～1）五级。

综合评价模型为：

表1　地质环境承载力指标体系Table 1 Evaluation index system of geological environment carrying capacity

式中，Cj代表某准则层的承载力指数；Fi代表各指标的承载力评价赋值；Wi代表该子系统中某一单项指标的权重值。Fi的取值见表3。

表3　地质环境承载力指数赋值Table 3 Division of index values of geological environment carrying capacity

3　地质环境承载力评价结果

地质环境承载力综合评价借助GIS软件叠加分析功能来实现。先将各单要素进行底图配准数字化，录入相关属性，并根据赋值标准给不同自然单元进行赋值，然后对各要素图层进行加权叠加分析，最后根据等级划分标准对叠加结果进行再分类，获得最终的评价结果图（图3）。

图3　地质环境承载力评价分区Fig.3 The zone map of geologic environment bearing capacity

根据评价结果，将研究区地质环境承载力分为三个等级：承载力较强区、一般区和较弱区。它们所占的比例分别为21.11%、60.92%和19.97%（表4）。

表4　地质环境承载力评价结果统计Table 4 The statistics of geologic environment bearing capacity

地质环境承载力强区主要分布在黄河三角洲西部地区和昌邑县南部地区。西部地区属于平原地带，地势平坦，地壳较为稳定，属于地震烈度六度区，该范围内地下水开采强度适中，未出现地下水降落漏斗，地质环境条件较好，只有少范围的土壤盐渍化和地下水污染分布；昌邑市南部地区地下水开采模数处于10万～20万m3/a/km2，在研究区处于中等偏上水平，未受到海水入侵，地下水质未受到污染，地质环境条件较好，只有少量的地质环境问题。

地质环境承载力一般区广泛分布在滨州市、东营市、潍北地区和莱州地区。这些地区普遍存在土壤盐渍化现象，地壳稳定性一般，地震烈度六至七度，浅层地下水水质以轻度污染为主，区内大部分属于地下无淡水区，莱州市地下水开采模数较小只有5万～10万m3/a/km2，一般区地势以平原为主，莱州市东部属于低山丘陵地貌，地势较高。东营市范围内大范围存在地面沉降现象，同时在潍北地区存在地下水降落漏斗。

地质环境承载力较弱区主要分布在研究区北部沿海地带、中部垦利至广饶一线、小清河流域以及莱州市西部海岸等地区。北部沿海地带是海水入侵重灾区，同时也是土壤盐渍化严重地区，部分海岸线出现侵蚀变迁；垦利至广饶一线沿黄地区分布有一定数量的地裂缝，该地区地下水超采严重，分布有滨州和博兴漏斗区，地面沉降比较突出，尤其是广饶地区部分地段地面沉降达到150mm/a，同时该区小清河段浅层地下水污染较为严重；莱州市分布有大量的金矿开采区，引发了许多地面塌陷灾害，同时低山丘陵地区分布有崩塌、滑坡、泥石流灾害，地质环境较不稳定。

4　建议

利用GIS手段对地区地质环境承载力进行评价，可以提高工作效率，保证评价精度。通过评价，将研究区分成三个承载等级，针对研究区存在的问题提出以下建议：

黄河三角洲发展规划的实施必将带动地区人口和产业布局的变化，人口和产业布局一定要考虑地区地质环境承载力特征。人口和产业布局尽量避让地质环境承载力较差的地区，一方面可以减轻由于人类活动引起的地质环境退化，另一方面减少人口和产业聚集区由于地质灾害发生引起的生命财产损失，对于已完成布局的地区要适当进行人口和产业转移，对地质环境进行周期性监测，防止地质环境进一步恶化。

对于黄河三角洲地区存在的地质灾害要循序渐进进行治理，对不同地质灾害根据其发生机理制定不同的治理方法。海（咸）水入侵区必须解决入侵区水资源供需平衡问题，杜绝地下水超采现象，同时采取在适宜地段建立防渗帷幕，修建防潮堤坝、防潮闸等手段阻挡海水继续入侵；地下水降落漏斗区可以通过合理调整用水布局、人工回灌补源、寻找新水源和加强节约用水四个方面来遏制和改善；莱州市崩塌、滑坡、泥石流地质灾害区主要通过人工排险、控制滑坡顶部水流、兴建挡拦工程等手段进行治理，对于由于采矿造成的地面塌陷区要及时填封；对于黄河三角洲中部地区存在的地面沉降要限量开采地下水，并进行适度人工回灌；地裂缝主要采取适当避让的方法，同时加强附近已有建筑物的整体性和坚固性。

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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;

基金项目:中国地质调查局全国资源环境调查项目(1212011120080)

作者简介:李念春(1981-),男,硕士,工程师,主要从事环境地质与土地利用研究.

修订日期:2015-12-28

收稿日期:2015-11-25

doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2016.01.018

中图分类号：P642.5

文献标志码：A

文章编号：2095-1329(2016)01-0077-05

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