Question

　地质环境质量评价

Answer 1

本次工作根据工作区实际资料的具体情况及我们对地质环境质量含义的认识，采用层次分析法进行评价。

一、评价原则与方法

（一）评价原则

地质环境质量，取决于自然地质构造背景和人类活动的破坏程度，其中包括自然地质条件的稳定性，原生地球化学背景及受人类活动干扰与破坏的程度等因素。这些因素综合作用的结果，集中反映在所出现或潜在的环境地质问题上，一个地区产生的环境地质问题多，强度大，表明该地区地质环境的质量差，反之如果一个地区，没有出现什么环境地质问题，或者虽有少数问题，但其强度很弱，说明地质环境质量较好。因此，我们在进行三江平原地质环境质量评价时，主要考虑以下基本原则：

1）从已发生和可能发生的环境地质问题及其强度，作为评价地质环境质量的基础。

2）地质环境系统内各组成子系统的质量的综合，体现地质环境系统的总体质量。

3）各子系统内的环境地质问题对子系统的环境质量的贡献大小是不相同的，但各个子系统的质量对地质环境系统综合质量的贡献，处于相同的地位。

（二）评价方法

在地质环境质量的评价中，核心工作是确定各种环境地质问题在环境质量中的贡献大小和掌握各种环境地质问题在三江平原的分布与发育强度，计算出不同地区的环境质量指数，作为评价的量化指标。

结合三江平原的地质环境研究程度和现实数据状况，我们采用层次分析法（the analytic hierarchyprocces简称AHP），作为评价的基本方法。

1）分析系统中各因素之间的关系，建立系统的递阶层次结构，递阶层次结构的一般形式，如图7-1所示。

2）对同一层次各元素对上层次各准则的相对重要性进行两两比较，构造两两比较判断矩阵。首先假设对地质环境质量有影响的因子共有n个，构成集合C＝｛c₁，c₂，c₃，…，c_n｝，然后根据建立的层次结构模型，分别构造两两比较判断矩阵A＝（a_ij）n×n，该矩阵应满足条件a_ij>0，a_ij＝1/a_ji（i≠j），a_ii＝1，i，j＝1，2，…，n，判断矩阵中每个因子（a_ij）的大小根据Saaty提出的1～9及其倒数作为衡量尺度的标度方法给出，标度如表7-1所示。

图7-1 递阶结构模型示意图

表7-1 判断矩阵中各因子标度含义

3）层次单排序及其一致性检验。先解出判断矩阵A的最大特征值λ_max，再利用AW＝λ_maxW，解出所对应的特征向量W，W经标准化后，即为同一层次中相应因子对于上一层次的某个因子相对重要性权值。

然后利用如下公式进行一致性检验：CR＝CI/RI，CI＝（λ_max-n）/（n-1），RI的取值见表7-2。

表7-2 RI的取值一览表

当CR<0.01时，判断矩阵具有满意的一致性，否则需对矩阵进行重新调整。

4）层次总排序及其一致性检验。利用同一层次中所有层次单排序的结果，计算针对上一层次而言本层次所有元素的重要性权值，此即为层次总排序，计算需从上到下逐层顺序进行，对于最高层下面的第二层，其层次单排序即为总排序。

评价中所需其他数据，通过利用和编制反映各类专门性问题的图件，以10km×10km的精度把三江平原划分为517个单元，从图上对每个单元进行采样，根据计算得出结果，分别编制相应评价图。

二、各子系统的质量评价

（一）岩石环境质量评价

1.层次结构模型与数学模型

（1）层次结构模型

岩石环境系统中存在的主要环境地质问题是地震危害，崩塌（包括塌岸）、滑坡、泥石流灾害和地面变形（包括采矿塌陷），以这三种环境问题作为评价元素，建立层次结构模型，见图7-2。

图7-2 岩石环境子系统质量评价层次结构模型

（2）数学模型

环境质量评价，以质量指数作为定量化指标，为此，建立岩石环境子系统质量指数数学模型：

三江平原地下水资源潜力与生态环境地质调查评价

式中：A为岩石环境子系统质量指数；a_j为岩石环境中第j种环境地质问题的权重；N_j为岩石环境中第j种环境地质问题的强度指数。

2.权重计算

岩石环境子系统中不同环境地质问题的权重，根据图7-2层次结构模型，按照本章第一节所述的评价方法求出D层对B层的合成权重、D层对C层的合成权重和D层对A层的合成权重。

（1）D层对B层的合成权重

在岩石环境子系统中，地震、崩滑流和地面变形3种主要环境地质问题，其危害所涉及范围分别为3 655.13km²、226.56km²和20.33km²。因此，地震、崩滑流和地面变形3种环境地质问题，在岩石环境子系统中的面积权重分别依次是0.93、0.06和0.01。

（2）D层对C层的合成权重

根据《中国地质灾害40年灾情及基本规律研究》报告提供的有关数据计算，地震、崩滑流、地面变形3种环境问题，对人员伤亡、建筑物损坏、交通运输与工农业生产影响相对程度的权重，C₁、C₂、C₃、C₄分别为0.13、0.39、0.23、0.25 。

根据专家咨询反馈的信息，通过计算，得到D层对C₁、C₂、C₃、C₄的权重，分别为表7-3～表7-6所示。综合C₁、C₂、C₃、C₄的权重和D层分别对C₁、C₂、C₃、C₄的权重，最后确定了D层的合成权重，见表7-7。

表7-3 C₁-D

CR＝0.03

表7-4 C₂-D

CR＝0.05

表7-5 C₃-D

CR＝0.09

表7-6 C₄-D

CR＝0.03

表7-7 D层对C层的合成权重

（3）D层对A层的合成权重

综合D层对B层和D层对C层的权重，得到D层对A层的合成权重，见表7-8。

表7-8 D层对A层的合成权重

3.强度指数

根据上列3种环境地质问题，在不同地区的发育特征，按相对程度，将其划分为4个等级，每一个等级赋予一个相应的强度量值指数，以表示环境地质问题发育强度的相对差异。

将地震、崩滑流和地面变形的发育强度，分为强烈、较强烈、中等和极微弱4级，并分别赋予10、5、2、0等4个量化值，作为强度指数，划分原则见表7-9。

表7-9 强度指数的划分原则

4.岩石质量状况

按质量指数大小，将岩石环境质量划分为5级，划分标准如表7-10。

表7-10 环境质量划分标准

Ⅰ级属环境质量好的地区，Ⅱ级属环境质量较好的地区，Ⅲ级属环境质量中等的地区，Ⅳ～Ⅴ级属环境质量较差的地区。

通过计算，得出三江平原岩石环境质量状况，见图7-3。

（二）土环境质量评价

1.层次结构模型与数学模型

（1）层次结构模型

土环境子系统中存在的环境地质问题，主要是水土流失、土地沙化和土壤盐渍化，以这3种环境问题作为评价元素，建立子系统评价结构模型，如图7-4。

（2）数学模型

与岩石环境子系统一样，数学模型为

式中：B为土环境子系统质量指数；βj为土环境子系统中第j种环境问题的权重；M_j为土环境子系统中第j种环境问题的强度指数。

2.权重计算

土环境子系统中不同环境问题的权重，根据图7-4层次结构模型和前述评价方法，分别求出D层对B层、C层和A层各层的合成权重。

（1）D层对B层的合成权重

三江平原水土流失、沙化、土壤盐渍化的面积分别为3 212.80km²、557.73km²和165.69km²。由此可知3种环境问题的面积权重分别是0.82、0.14和0.04。

（2）D层对C层的合成权重

土环境的问题，对社会经济有重大影响，受危害最大的，首推农牧业生产，其次是对水利工程的影响，对道路危害局限于有限的路段。因而，C₁、C₂、C₃的权重，分别确定为0.80、0.15和0.05。

按前述方法，得D层对C₁、C₂、C₃的权重分别见表7-11～表7-13。

表7-11 C₁-D

CR＝0.03

表7-12 C₂-D

CR＝0.04

表7-13 C₃-D

CR＝0.04

图7-3 三江平原岩石环境质量状况图

图7-4 土环境子系统质量评价层次结构模型

综合C₁、C₂、C₃的权重和D层分别对C₁、C₂、C₃的权重，得D层对C层的合成权重，见表7-14。

表7-14 D层对C层的合成权重

（3）D层对A层的合成权重

综合D层对B层和D层对C层的权重，得D层对A层的合成权重，见表7-15。

表7-15 D层对A层的合成权重

3.强度指数

土环境问题在不同地区具有不同的发育强度和特征，为了加以区分，按其相对程度，划分为4级，并赋予相应的量值，以表示发育强度的差异，具体分级见表7-16 。

表7-16 土环境问题发育强度分级

4.土环境质量状况

按质量指数大小，将土环境质量划分为5个等级，划分标准如表7-10。通过计算，得出三江平原土环境质量状况，见图7-5。

（三）水环境质量评价

1.层次结构模型与数学模型

（1）层次结构模型

水环境中的主要问题是水资源分布不均，水体污染，地下水资源过度开采形成水位下降漏斗等。以这些问题作为评价元素，建立层次结构模型，如图7-6。

（2）数学模型

以质量指数作为定量评价的量化指标，建立水环境评价数学模型：

三江平原地下水资源潜力与生态环境地质调查评价

式中：D为水环境质量指数；γ_j为水环境中第j种环境问题的权重；O_j为水环境中第j种环境问题的强度指数。

2.权重计算

（1）D层对B层的权重

根据地表水和地下水相关资料统计，三江平原水资源短缺的地区面积为5 576.73km²，地下水下降漏斗面积约1 774.75km²，水质不好或水体污染的面积有14 388.34km²。从上述水环境问题所危及范围大小考虑，D₁、D₂、D₃对B层的权重分别确定为0.26、0.08和0.66。

（2）D层对C层的合成权重

依据中国统计年鉴提供的全国城市生活，工业与农业用水量的大小及工农业产值的比例，确定C₁、C₂、C₃、C₄的权重为0.02、0.36、0.59、0.03。

用前述方法，通过计算获得D层各元素分别对C₁、C₂、C₃、C₄的权重。如表7-17～表7-20所示。综合C₁、C₂、C₃、C₄的权重和D层分别对C₁、C₂、C₃、C₄的权重，得到D层对C层的合成权重，如表7-21。

表7-17 C₁-D

CR＝0.04

表7-18 C₂-D

CR＝0.03

表7-19 C₃-D

CR＝0.05

表7-20 C₄-D

CR＝0.09

图7-5 三江平原土环境质量状况图

图7-6 水环境质量评价层次结构模型

表7-21 D层对C层的合成权重

（3）D层对A层的合成权重

综合D层对B层和D层对C层的权重，得D层对A层的合成权重。见表7-22。

表7-22 D层对A层的合成

3.强度指数

为了区分各种环境地质问题在不同地区的发育强度和特征的差异，划分为4个等级，每一个等级赋予一个相应的量化值，作为强度指数，具体分级原则见表7-23 。

表7-23 强度指数的划分

4.水环境质量状况

按质量指数大小，将水环境质量划分为5个等级，划分标准如表7-10，经过计算，得出三江平原水环境质量状况，见图7-7。

三、地质环境质量综合评价

（一）评价模型

上面我们分别评价了地质环境3个子系统质量状况。根据我们对三江平原地质环境质量评价提出的基本原则，各个子系统质量的综合，体现地质环境系统的总质量。因此，地质环境系统质量评价的层次结构模型和数学模型，可以分别用图7-8和下列数学式表示。

DH＝aA＋bB＋dD

式中：DH为地质环境系统质量指数；A、B、D为岩石环境、土环境和水环境3个子系统的质量指数；a、b、d为岩石环境、土环境和水环境3个子系统的权重。

我们把3个子系统质量在地质环境总质量中的贡献，视为处于相同的地位，即各为1/3。因此，各子系统中各元素的权重应用于地质环境的质量评价时，都减小为1/3。强度指数保持不变。这样，用上述参数，通过对517个单元进行逐一计算，得到每个单元的地质环境质量指数。

（二）三江平原地质环境质量现状

按质量指数大小，将地质环境质量划分为5个等级，划分标准如表7-10。三江平原地质环境质量状况见图7-9。

不同质量水平地区占有的面积见表7-24所示。

表7-24 不同质量水平地区的占有面积

从表7-24中可知，地质环境质量好和较好的地区占99.9％，质量中等地区占0.1％。

由此可见，三江平原地质环境总体质量现状是好的，这对社会、经济的发展是十分有利的条件。

图7-7 三江平原水环境质量状况图

图7-8 地质环境质量综合评价层次结构

图7-9 三江平原地质环境质量状况图

按照各类环境地质问题在三江平原的发育总强度与权重，得到它的总影响程度大小的排序，如表7-25所示。

表7-25 环境问题影响排序表