盐城市地质环境质量评价与区划

顾晟彦 王泽宇 庄磊 王丹

（江苏省地质勘查技术院 江苏南京 210000）

0 引言

随着人口和经济的迅速增长以及城市化、工业化进程的不断加快，造成了自然资源的急剧消耗以及地质环境的加速破坏，威胁人类的生存发展。江苏省盐城市是我国长江流域中下游地区最重要的农业生产基地和沿海新兴工商业城市，随着“江苏省沿海地区发展规划”和“江淮生态经济区发展规划”的陆续批准实施，经济建设与环境保护均被列入盐城发展的主题，因此工程活动与地质环境如何和谐发展显得尤为重要，这就迫切需要开展地质环境质量评价，合理划定地质环境区域［1-2］。

地质环境质量评价是环境质量评价的重要组成部分，自20 世纪六七十年代以来，国内外多位学者就地质灾害、自然灾害、水土污染、地表变形及区域稳定性等方面进行研究，开展了多元化的区域地质、矿山地质、城市地质等综合地质环境质量评价，取得了卓有成效的工作［3-5］。为了有效保护研究区的地质环境，本文基于盐城地质条件的稳定性，地质环境抵抗人类干扰能力以及地质环境承受污染及破坏的程度等，重点针对地面沉降、地下水污染、土壤污染和海岸侵蚀淤积等典型地质环境问题，以MapGIS 为基础平台，利用层次分析-综合指数法对城市地质环境质量进行综合评价，从而在地质环境信息方面为城市的建设、管理和规划提供相应的决策支持，在城市建设中最大限度地实现地质资源环境的优化配置，实现城市建设经济、安全的目标。

1 地质环境背景

1.1 地质地貌概况

盐城市地处我国东部沿海地带，区内人口密集，经济、交通发达，河渠纵横、水网密布，滩涂资源丰富。研究区地貌均为平原，除废黄河高漫滩及盐阜一线断续分布的古砂堤标高＞4 m外，地面高程基本在1.6～2.4 m 之间。区内地层主要为厚度数百至数千米的第四纪与新近纪沉积物，多为淤泥、淤泥质黏土、粉质黏土、粉土、粉砂等组成的多层状结构的松散沉积物。本区断裂构造主要为北东向、北西向的隐伏断裂，活动时期均早于第三纪，后期活动迹象少见，区域稳定性较好［6］。

1.2 水文地质条件

研究区可分为长江下游、淮河流域、沂沭泗3 个地下水系统，大部分地区自上而下发育松散层孔隙潜水和第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ、第Ⅴ承压含水层（组）。由于历史上多次海侵海退［7-8］，加上局部海水倒灌的影响，地表水和浅层地下水（潜水、第Ⅰ承压含水层）水质较差，深层地下水大部分水质优良，其中第Ⅱ、第Ⅲ和第Ⅳ承压含水层是研究区当前地下水主要开采层。

1.3 工程地质条件

盐城市属于松散沉积平原区，基底构造为凹陷区，邻近黄海之滨，第四纪以来的海陆变迁及入海河口的侧向前移，不仅使松散层沉积厚度大，而且层序叠置、交错，岩土结构较为复杂。

1.4 主要地质环境问题

盐城市地处苏中平原的沿海地区，地下水水量丰富，但受径流条件及地势低洼海水入侵等影响［9-10］，地表水和浅层地下水的水质多为咸水和微咸水，且水体受到生活、农业活动的污染。此外由于近几十年深层地下水的大量开采，已导致地下水水位下降，出现了水位降落漏斗并引发了地面沉降，加剧海水入侵、水质咸化等地质环境问题［11］。盐城市农业资源优势明显，但局部土壤盐渍化［12］问题由来已久。盐城市海岸线长，滩涂资源极为丰富，但一直存在高潮滩淤涨、低滩侵蚀，围垦量远大于淤涨量，滩涂资源减少等问题，详见图1。

图1 盐城市主要地质环境问题

2 地质环境质量评价指标体系

2.1 评价方法

地质环境是一个复杂系统，评价指标应相互独立，又具有一定的隶属关系，需要建立综合模型方法来进行定量化处理［13］。目前国内外有关地质环境质量评价方面的研究中常采用层次分析法、模糊综合评判法、专家评分法、人工神经网络法、概率统计法、证据权法等［14］。这些评价方法都从不同方面反映了地质环境质量及其影响因素的不确定性，其中层次分析法由于能把复杂系统的决策思维进行层次化，在决策过程中能够很好的结合定性和定量因素，在目标结构复杂、必要数据缺乏的情况下，进行分析决策具有较大的优势。特别是对于一些复杂的难以完全量化的问题，决策效果比较令人满意。研究利用MapGIS 为载体的层次分析-综合指数法进行地质环境质量评价，主要步骤为：选择评价指标→构建多层次模型并确定单指标等级→结合资料和专家评分给指标赋值→通过层次分析法确定指标权重→通过综合指数法确定地质环境质量→选择MapGIS 的空间分析功能进行数据叠加并分区成图，见图2。

图2 盐城市地质环境质量区划流程图

2.2 评价指标确定

构建地质环境评价指标体系是开展地质环境质量评价的前提，主要是从地质环境的自然属性基础上，突出地质环境要素与人类活动之间的作用关系，以达到发现问题，为后续规划建设提供依据的目的［15］。因此选取科学合理的评价指标对于地质环境质量评价起着至关重要的作用，应尽可能选取影响盐城地质环境质量的决定性因素［16］。指标选取原则注重针对性，要求简明扼要、数据可量化并易取得。针对盐城地区的实际情况，构建了3 个层次的地质环境质量评价指标体系，第一层次是目标层，即盐城市地质环境质量；第二层次是要素层，主要包括区域稳定性、水文地质条件、地球化学背景和主要地质环境问题这4 方面；第3 层次是指标层，即每一个评价要素的具体指标，共选取了15 个评价指标来分析研究区地质环境质量水平（表1）。

表1 地质环境质量评价指标体系及分级标准

2.3 评价指标体系建立及权重确定

各指标对地质环境质量的贡献大小，主要通过各指标对地质环境影响的作用机制、范围及强度的空间分布特征等来判定。通过归类和分级处理，把评价系统分成评价要素和指标2 个层次，分别进行量化打分、构造判断矩阵，采用“和积法”计算各个评价指标对上一层的权重及各要素对目标层的权重（表2），具体步骤见［17］。然后进行地质环境质量综合评价。计算方法见式（1）。

表2 地质环境质量评价指标量化评分

式中：A 为地质环境质量指数值；aij为该评价单元中i 评价要素中j 评价指标的权重值；bij为i 评价要素中j 评价指标的性状数据取值（评分值）；ci为评价要素的权重值；n 为评价要素总数；m 为该评价单元中i 评价要素中的评价指标总数。

3 分区评价结果与分析

收集整理盐城地区上述评价指标体系的相关资料，建立区域稳定性、水文地质条件、地球化学背景和主要地质环境问题等评价要素空间分析功能，提取软土厚度、砂土厚度、富水性、含水层厚度、渗透系、水位埋深、净补给、土地利用现状、土壤环境质量、地面沉降、浅层地下水污染、深层地下水污染、土壤污染、土壤盐渍化和岸线稳定性等定量化信息，并采用10 m×10 m 的单元网格对研究区进行划分，应用评价模型对每一单元进行地质环境质量指数的权重线性叠加计算，获取定量化的地质环境质量。根据评价结果将地质环境质量分为优、良、中、差4 个等级，具体标准为：优区（1.908～2.122）、良好区（1.593～1.908）、中等区（1.378～1.593）和差区（0.864～1.378），并完成地质环境质量分区，见图3。

3.1 地质环境质量优区

优区主要分布在盐城中西部和东南部地区，面积约2 752.94 km2，占全区总面积的16.26%。区内地下水开采强度小，地面沉降问题轻微；水文地质条件好，抵御污染能力较强；土壤环境质量好，轻度或无盐渍化和污染问题。

3.2 地质环境质量良好区

良好区主要分布在盐城中西部、南部以及中、南部沿海地区，面积约5 393.51 km2，占全区总面积的31.86%。区内地下水开采强度小，地面沉降问题轻微；水文地质条件较好，抵御污染能力较强，中、南部沿海地区水质一般；土壤环境质量良好，基本无污染问题，轻度或无盐渍化；岸线属稳定岸段或弱侵蚀淤积岸段。

3.3 地质环境质量中等区

中等区主要分布在盐城市北部、中部和沿海的绝大部分地区，基本连成一片，面积约6 317.24 km2，占全区总面积的37.31%。区内地下水开采较为强烈，地面沉降区问题比较大，分布有多处地面沉降漏斗区和地下水水位漏斗区，但无漏斗中心；中东部、东南部部分地下水已受污染，其他地区地下水水质一般；土壤质量一般，沿海地区已出现盐渍化现象；岸线属稳定岸段、弱侵蚀岸段或强侵蚀岸段。

3.4 地质环境质量差区

差区主要分布在盐城市中心、北部滨阜响射的县城周边、陈家港、滨海港以及东南部的大丰港等地区，面积约2 467.31 km2，占全区总面积的14.57%。区内地下水开采强烈，分布有多处地面沉降漏斗中心和地下水水位降落漏斗中心，地面沉降问题极为严峻；本区位于工农业发达地区，北部有高污染密集企业区，土壤、地下水均受到不同程度的污染。

4 结论

（1）地质环境质量评价是环境地质工作的主要任务之一。地质环境质量评价工作应通过系统分析研究区的地质环境和人类活动特点等入手，重点针对已发生的地质环境问题，建立具地方特色、操作便捷的评价指标体系，开展地质环境质量评价和分区，并在此基础上预测区内地质环境变化及可能出现的地质环境问题，制定合理的保护措施，为地质环境监测、保护及国土整治等工作提供决策依据。

（2）利用层次分析-综合指数法建立了评价指标体系，选取与研究区地质环境质量具有显著影响作用的诱发因子，如砂土厚度、软土厚度、富水性、含水层厚度、渗透系、水位埋深、净补给、土地利用现状、土壤环境质量、地面沉降、浅层地下水污染、深层地下水污染、土壤污染、土壤盐渍化和岸线稳定性等作为指标层；确定区域稳定性、水文地质条件、地球化学背景和主要地质环境问题为要素层；并针对盐城地区特点建立了分级标准，为准确评价地质环境质量奠定了基础。

（3）利用单元划分法将研究区划分215 个评价单元，利用MapGIS 空间分析功能将盐城地区地质环境质量分为优、良、中、差4 个等级，并详细分析了地质环境质量差区和中等区的具体地质环境问题，可以为国土空间规划提供优质的地质服务，为区域地质环境监测布设和地质环境问题的治理提供决策支持。