Question

烟台市工程地质分区与地质－生态环境质量评价

Answer 1

一、地质环境质量现状评价

1.市区工程地质环境质量评价

工程地质环境质量评价系统是一个多层次、多因素的复杂系统，结合烟台市本身的特点，建立了烟台市区工程地质环境质量评价指标，将评价结果分为Ⅰ类区、Ⅱ类区、Ⅲ类区和Ⅳ类区，因此，各评价因素取4级变化指标。

本次评价范围为烟台市区，以1∶5万工程地质图为底图，将评价区域划分为5939个500m×500m的单元，对每个单元进行评价，根据评价结果，编制出烟台市区工程地质环境质量分区图。

计算中首先确定每个单元工程地质环境质量评价指标特征值，然后，根据工程地质环境质量分级与对应评价指标的取值，并参考在烟台市区从事地质环境监测、工程地质勘察、城市规划等专家对工程地质环境质量分级的意见，选定39个样本(单元)为神经网络BP模型学习样本，并分别给出每个样本的目标值。计算中样本输入指标数量为15个指标，输出节点为1个，学习率为0.7，隐层数为1个，隐节点为25个，最大总误差为0.01，最大个体误差为0.001，只需训练200次左右即可，正常系统误差数点后6位，系统收敛情况很好。样本学习结束之后，就可以判断其余样本的归属问题，根据输出结果，判定某一样本属于哪一类工程地质环境质量区。整个计算根据上述神经网络的BP模型，由计算机完成。

计算结果与实际情况吻合相当好，烟台市区的工程地质环境质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类区。

计算结果表明，Ⅰ类工程地质环境质量区，主要分布在烟台市区的低山丘陵区，如塔山、磁山等，该区一般基岩裸露，岩石类型以花岗岩、片岩、片麻岩、石英岩为主，地基承载力高，地下水综合污染指数小于0.3，除了个别地段边坡不稳定外，一般无其他环境工程地质问题发生，该区域人口密度低，人类工程活动强度低，是工程地质环境质量好的地区;Ⅱ、Ⅲ类工程地质环境质量区，地域分布情况有两种，一是在山前、河谷平原，二是在人类工程活动强烈的丘陵地带或地质灾害与环境工程地质问题发育地带，前者具有双层岩土体结构，一般无淤泥质软弱层，地下水综合污染指数在0.3～1.0之间，人类工程活动强度较高，后者为矿山开采或边坡失稳地段，是工程地质环境质量较好或中等地区;Ⅳ类工程地质环境质量区，分布在烟台市区滨海地带，以夹河下游、养马岛南部分布面积最大，地貌单元属滨海平原，地基土中均含淤泥质软土，地基承载力较低，地下水位低，局部地段具侵蚀性，地下水综合污染指数大于1.0，海水入侵现象较普遍，粉细砂、粉土地段有沙土液化现象，该区人口密度大，人类工程活动强度高，是工程地质环境质量差的地区。

2.区域地质环境质量现状评价

正确选择评价指标是真实地揭示地质环境质量优劣的前提和基础，评价指标体系是由若干个单项评价指标组成的层次分明的有机整体，本次地质环境质量评价一般应满足:一级评价3个指标，二级评价14个指标。

本次评价范围以烟台市环境地质问题分布图作为底图，将评价区域划分为2224个2.5m×2.5km评价单元，对每个单元的指标进行赋值评价。

上述各指标赋值的方法有3种:一是根据实测结果得到，如地形高度等;二是根据统计计算得到，如人口密度、单位面积国民生产总值等;三是根据实际情况及地质环境质量分级指标，对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类工程地质环境质量分别用1、2、3、4标度。

评价模型仍采用上述神经网络BP模型，根据烟台市区工程地质环境质量的评价经验，参照分区指标，确定50个样本(单元)为学习样本，输入指标12个，输出层神经元1个，隐层神经元1个，隐节点数20个，误差要求同上，迭代次数只需几十次即可，系统收敛情况很好。然后将其余样本输入计算机，进行判断并输出结果，根据该模型的判断结果，编制烟台市地质环境质量分区，其地域分布见图13－3。

图13－3 烟台市地质环境质量评价与分区

计算结果表明，烟台市分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类地质环境质量区，它们所占的比例分别是35.61%、40.96%、15.96%和7.46%。Ⅰ类区分布在莱州东北、招远市附近、龙口北部、牟平北部、莱阳和海阳市附近地区，为地质环境质量最好地区;Ⅱ类区分布在莱州市附近、栖霞西部、蓬莱北部、福山北部、莱阳和海阳市附近的广大区域，是地质环境质量较好地区;Ⅲ类区分布在烟台市沿海一带，是地质环境质量中等地区;Ⅳ类区主要分布在北部沿海一带和中部矿产资源开发地区，是地质环境质量较差地区。

二、烟台市地质－生态环境质量风险度与风险评价

1.地质－生态环境质量风险评价优势指标与层次结构分析模型

地质－生态环境风险评价是按计算的地质－生态环境恶化程度分成不同等级风险区，针对不同风险区的特点提出减少风险的各项策略。

根据烟台市的实际情况和现有的地质－生态环境资料，将地貌单元、场地类型、地下水开采现状、区域地壳稳定性、地震烈度、地面变形灾害、斜坡环境变异灾害、地下水污染状况、海水入侵、滨岸侵蚀、人口密度和单位面积国民生产总值17个指标作为制定烟台市地质环境与生态环境问题风险评价优势指标。

2.地质－生态环境质量风险评价优势指标权值的确定

层次分析法(AHP)是把一个复杂的问题表示为有序统一处理决策中的定性与定量因素，具有实用性、系统性、简洁性等特点，本质上是一种决策思维方式。层次分析法将复杂的问题分解成各组成要素，将这些要素按支配关系组成有序的层次递阶结构，通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性，然后结合人的判断决定诸因素的相对重要性的总和顺序。层次分析法体现了人们决策思维的基本特征，即分解、判断、综合。具体包括:①建立层次递阶结构;②构造两两比较判断矩阵;③计算单一准则下元素的相对权重;④计算各层因素的组合权重。最终计算结果得出最低层次元素相对重要性排序，即权重向量。

于是，各区域地质环境与生态环境问题风险评价优势指标对总区域地质环境与生态环境问题风险评价优势指标据重要性权值进行总排序。经检验，总排序具有满意的一致性。

3.地质－生态环境质量风险度的定量评定与风险评价

将烟台市划分为2224个独立单元，根据分区指标对每个单元的区域地质环境与生态环境问题风险评价优势指标进行赋值、评价，将所得数值进行加权。根据17个烟台市风险度优势指标，确定每个单元内各因素(指标)的特征值(f_ij(x))，再乘以其权值，即得到每个单元的风险度基准值(图13－4)。

计算结果表明，当风险度基准值小于50时，表明该区域地质环境与生态环境问题风险程度小、安全，一般不用采取防治措施;当风险度基准值在50～70之间时，表明该区域地质环境与生态环境问题风险程度中等、一般，除在特别地区需注意避免问题恶化外，一般也不采取防治措施;当风险度基准值在70～90之间时，表明该区域地质环境与生态环境问题风险程度较大、较严重，应考虑区域地质环境与生态环境问题的影响，并采取一定的防治措施;当风险度基准值大于90时，表明该区域地质环境与生态环境问题风险程度大、严重，处于问题恶化的极限值，进行工程建设时，应注意评价该工程建成后将引起或遇到何种地质环境问题和生态环境问题，应进行地质环境和生态环境的预防与防治研究，避免地质与生态环境问题的进一步恶化。

图13－4 烟台市地质－生态环境质量风险评价