地方地質(zhì)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)范文

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《資源環(huán)境與工程雜志》2014年第S1期

1恩施州城主要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題綜述

調(diào)查研究表明，恩施州城主要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題包括地質(zhì)災(zāi)害防治、地下水資源開(kāi)發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)、城市建設(shè)與地下空間開(kāi)發(fā)利用及地質(zhì)礦業(yè)遺跡保護(hù)等。

1.1地質(zhì)災(zāi)害防治恩施州地處鄂西南丘陵山區(qū)，屬崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害極易發(fā)區(qū)，因此地質(zhì)災(zāi)害防治問(wèn)題是州城主要地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。調(diào)查表明，恩施州城共發(fā)育滑坡4處（其中土滑3處、巖滑1處），崩塌4處，巖溶地面塌陷2處，不穩(wěn)定斜（邊）坡126處[2]。恩施州城的滑坡、崩塌和不穩(wěn)定斜（邊）坡主要分布于紅砂巖和碳酸鹽巖地層中，多與切山造地、采礦采石具有一定的聯(lián)系。六角亭辦事處原勝利街小學(xué)依山而建，開(kāi)挖坡腳形成20m左右的高陡邊坡，坡體結(jié)構(gòu)為逆向和橫向坡，1976年6月27日發(fā)生災(zāi)害性滑坡，損壞原勝利街小學(xué)教室1間，損失較為嚴(yán)重。近年來(lái)，因工程建設(shè)形成的高陡邊坡遍布州城，最高者超過(guò)50m，坡度超過(guò)70°甚至近直立，雖未形成較大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害，但局部崩落、掉塊事件時(shí)有發(fā)生。部分地段巖體較完整，應(yīng)力釋放不強(qiáng)烈，邊坡暫處于穩(wěn)定或基本穩(wěn)定狀態(tài)，但隨著風(fēng)化作用和水蝕作用的持續(xù)，巖體失穩(wěn)變形的可能性較大。州城附近地面塌陷現(xiàn)主要因巖溶作用而成，主要分布在灰?guī)r和礫巖不整合接觸面附近（如恩施衛(wèi)校）。

1.2地下水資源開(kāi)發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)恩施州城地下水以第四系孔隙水、紅層裂隙水和巖溶水為主，除了直接作為資源進(jìn)行使用外，地下水還被用作淺層低溫能導(dǎo)熱介質(zhì)。因?yàn)閷?duì)地下水資源的需求不斷增大，地下水開(kāi)采引發(fā)的區(qū)域性地面沉降問(wèn)題將越來(lái)越顯著。同時(shí)，因地表污水、廢水的不當(dāng)排放和垃圾滲漏液的影響，地下水水質(zhì)可能受到污染，與地表水相比，地下水污染問(wèn)題往往難以得到處置、恢復(fù)。而淺層地溫能的不當(dāng)開(kāi)發(fā)利用除了造成上述兩大問(wèn)題外，還可能引發(fā)地溫場(chǎng)的變化，對(duì)城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用將會(huì)帶來(lái)難以克服的障礙。在州城附近重大工程建設(shè)過(guò)程特別是地下工程建設(shè)（公路、鐵路隧道、地下電站等）過(guò)程中，由于深部開(kāi)挖導(dǎo)致局部地段地下水的徑流路徑發(fā)生顯著變化，可能引發(fā)地表水漏失、地下突（涌）水等現(xiàn)象，該問(wèn)題在碳酸鹽巖分布地區(qū)產(chǎn)生的可能性較大。

1.3城市建設(shè)與地下空間開(kāi)發(fā)利用中的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題恩施州城處丘陵山區(qū)，在地面工程建設(shè)過(guò)程中，高挖低填難以避免，除了產(chǎn)生高陡邊坡之外，還出現(xiàn)了大量的高填方地帶。開(kāi)挖出來(lái)的物質(zhì)堆填于溝槽地段，堆積體主要由紅砂巖碎塊和粉細(xì)砂組成，物質(zhì)成分極不均一，水穩(wěn)性差，堆填厚度最大已超過(guò)50m，且施工過(guò)程中多未進(jìn)行有效壓實(shí)，其承載能力和變形特性具有較強(qiáng)的空間變異性。如果充分利用該填土層，做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，是恩施州城城市建設(shè)過(guò)程中亟待解決的一個(gè)重要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。在上世紀(jì)特殊時(shí)期，曾開(kāi)挖了多處人防洞室，近期地下工程建設(shè)也形成了多處洞室，這些工程為我們提供了寶貴的地下空間，但是這些地下空洞的存在也增加了誘發(fā)地面塌陷的可能性。

1.4地質(zhì)礦業(yè)遺跡保護(hù)恩施州城主要地質(zhì)遺跡為丹霞地貌和巖溶暗河系統(tǒng)。恩施州城地處紅層盆地，主要出露白堊系跑馬崗組（K2p）紅色砂礫巖，在重力、構(gòu)造、流水、風(fēng)化及巖溶共同作用下，形成了大砂壩、掛榜巖、月亮巖等多處較為獨(dú)特的丹霞地貌，主要分布在清江及其支流兩岸和恩施大斷裂附近，雖分布面積不大，但緊鄰城區(qū)，且具有一定的歷史文化價(jià)值，構(gòu)成了恩施州城較為寶貴的自然地質(zhì)遺跡和較為重要的旅游地質(zhì)資源。由于前期人類(lèi)工程活動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大、過(guò)頻，部分丹霞地貌遭到一定程度的損毀，同時(shí)因人工作用形成了新的丹霞地貌，但總體而言資源價(jià)值有限，反而形成了地質(zhì)災(zāi)害隱患。恩施州城附近巖溶暗河系統(tǒng)為白果壩～龍鱗宮暗河系統(tǒng)，該洞穴系統(tǒng)全長(zhǎng)約20km，洞穴系統(tǒng)匯集白果壩巖溶系統(tǒng)水流向恩施盆地排泄，位于城西郊麒麟溪源頭的龍麟宮為該大型暗河系統(tǒng)的出口，位于恩施盆地西緣的高橋壩南邊，高程約為490m。洞體沿北東向張裂隙發(fā)育，斷面大致呈拱形，高10～20m，寬約20m。水流呈多股跌水狀外泄，雨后估測(cè)流量為15～20m3/s，據(jù)歷史記載，特大洪水期洞內(nèi)水位可上升2m，流量達(dá)200m3/s，最枯時(shí)只有0.80m3/s。目前僅探測(cè)到該巖溶暗河系統(tǒng)出口段、支洞以及天坑，洞穴機(jī)械沉積物分布較普遍，為重力崩塌形成的巖塊和粘土混合堆積，連接出水洞與上方干洞之間的支洞內(nèi)發(fā)育大型石鐘乳、石柱，在出水洞口附近有一高約15m，寬近20m的鈣華瀑，且具良好的成層現(xiàn)象，記錄了干洞與出水洞之間曾有過(guò)水流作用。恩施州城主要礦業(yè)遺跡為鹽水溪，位于城東北郊小渡船辦事處何功偉村馬胡鹽。巴人是中國(guó)歷史上古老的“行鹽民族”，后周時(shí)恩施曾置鹽水縣。鹽水溪發(fā)源于油榨房，長(zhǎng)約3公里，寬約2米，自西北向東南，蜿蜒流淌，在城北一碗水處匯入清江。曾有“打開(kāi)恩施八口井，餓死云陽(yáng)一縣人”的說(shuō)法。南宋時(shí)期，云陽(yáng)人到朝廷告狀，柳州城上的張?zhí)鼐头饬硕魇┑柠}井。據(jù)說(shuō)上世紀(jì)50年代初曾在此處挖掘出鐵鍋，鍋上還有熬制的鹽的殘留，有用麻條石和糯米石灰砌成的井口。鹽水溪經(jīng)過(guò)改道，原河道現(xiàn)已成肥沃良田。現(xiàn)在這里有兩股出水含鹽，終年不干，冬暖夏涼。

2恩施州城地質(zhì)環(huán)境承載力的內(nèi)涵

地質(zhì)環(huán)境承載力可以從如下3個(gè)方面進(jìn)行分解[3]：一是可能提供給人類(lèi)利用的地質(zhì)資源限值，即水土資源承載力；二是對(duì)人類(lèi)工程活動(dòng)排放的有害廢棄物的最大容納能力；三是地質(zhì)環(huán)境對(duì)人類(lèi)工程活動(dòng)的最大忍受程度。水土資源承載力是某一時(shí)間、某一地區(qū)的水土資源在一定的時(shí)期、一定的生活水平和一定的生產(chǎn)技術(shù)條件下，以可持續(xù)發(fā)展為準(zhǔn)則，以維護(hù)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)為前提，通過(guò)水土資源合理配置后所能承載的人口數(shù)量以及對(duì)該地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大支持能力。水土資源系統(tǒng)是一個(gè)涉及資源、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等諸多方面的復(fù)雜而又相互聯(lián)系的有機(jī)整體，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各個(gè)子系統(tǒng)聯(lián)系密切，系統(tǒng)內(nèi)部要素間也存在相互促進(jìn)、相互制約的反饋關(guān)系，水土資源承載力必須滿足三個(gè)條件：社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人口發(fā)展的壓力作用不超過(guò)水土生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)彈性力范圍；水土資源的供給能力大于需求能力，且需求的增長(zhǎng)不超過(guò)資源再生更新能力；水土環(huán)境對(duì)污染的容納能力大于污染物的排放量。資源與災(zāi)害、資源與有害物質(zhì)的概念都是相對(duì)的。以丘陵山區(qū)為例，因不當(dāng)切坡會(huì)導(dǎo)致崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，同時(shí)土地資源廢棄，若進(jìn)行有效治理，既能消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，還可將廢棄土地變?yōu)榭衫猛恋兀踔粮郊由鷳B(tài)價(jià)值。又比如，因地下開(kāi)挖導(dǎo)致地表水漏失，同時(shí)存在產(chǎn)生地下突（涌）水的風(fēng)險(xiǎn)，若從改變地下水的徑流途徑角度入手，則既能防治水害，又能充分利用水資源，一舉兩得。由此可知，資源的概念是動(dòng)態(tài)的、多元的。

3恩施州城地質(zhì)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)

考慮恩施州城環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的特殊性，一個(gè)完善而符合實(shí)際的地質(zhì)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)包括地下水環(huán)境承載力、地面地質(zhì)環(huán)境承載力、地下地質(zhì)環(huán)境承載力和地質(zhì)礦業(yè)遺跡承載力等4個(gè)方面，評(píng)價(jià)結(jié)果所圖所示。

3.1需求分析需求分析是區(qū)域地質(zhì)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)的第一步。根據(jù)恩施州城近期、中期和預(yù)期發(fā)展規(guī)劃，掌握未來(lái)城市發(fā)展定位、人口規(guī)模、總體布局、功能分區(qū)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合州城自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀、水土資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀和已出現(xiàn)的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，分析地質(zhì)資源（主要表現(xiàn)為水資源和土地資源）的總需求量，及各功能區(qū)的需求量。

3.2評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取地質(zhì)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)可采用單因素，也可采用多因素，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者進(jìn)行了這方面的探索[3]。針對(duì)各地質(zhì)環(huán)境承載力要素，選取與相關(guān)環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題對(duì)應(yīng)的一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。在二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)以下，可以根據(jù)需要酌情選取三級(jí)指標(biāo)。以邊坡穩(wěn)定性為例，可以邊坡坡度、高度、巖體結(jié)構(gòu)、地下水特征和安全等級(jí)等作為三級(jí)指標(biāo)，基于定性或定量方法獲取對(duì)邊坡穩(wěn)定性的客觀認(rèn)識(shí)。

3.3各因子權(quán)重的確定分析各種人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境各要素不同類(lèi)型、不同程度的惡化的敏感程度，藉此不僅可以確定各地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量因子的閾限值，而且有助于更清晰地理解各因子之間的復(fù)雜相互作用及其重要性。根據(jù)各因子的重要性排序，確定合理的權(quán)重。

3.4評(píng)價(jià)方法的選取地質(zhì)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)實(shí)質(zhì)是一個(gè)包含多層次的綜合評(píng)價(jià)過(guò)程，僅用簡(jiǎn)單化的加權(quán)求和難以取得較好的效果，宜選擇分級(jí)評(píng)價(jià)、綜合概括的方法，方可使評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確，更有針對(duì)性，有利于對(duì)可持續(xù)承載力高低的成因作出更準(zhǔn)確的解釋?zhuān)员闳媪私庠搮^(qū)域地質(zhì)環(huán)境承載力狀況，并有針對(duì)性地采取相應(yīng)的措施和對(duì)策。地質(zhì)環(huán)境承載力的評(píng)價(jià)方法可以借鑒環(huán)境承載力的評(píng)價(jià)方法，常用的有指數(shù)評(píng)價(jià)法、承載率評(píng)價(jià)法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法[4]。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法是一種以反饋控制理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為手段，通常用以研究復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的定量方法。自50年代美國(guó)麻省理工學(xué)院福雷斯特教授創(chuàng)立以來(lái)，它已成功地應(yīng)用于企業(yè)、城市、地區(qū)、國(guó)家甚至世界規(guī)模的許多戰(zhàn)略與決策等分析中，被譽(yù)為"戰(zhàn)略與決策實(shí)驗(yàn)室"。這種模型從本質(zhì)上看是帶時(shí)間滯后的一階差微分方程，由于建模時(shí)借助于"流圖"，其中"積累"、"流率"和其它輔助變量都具有明顯的物理意義，因此可以說(shuō)是一種布告同實(shí)際的建模方法。指數(shù)評(píng)價(jià)法是將地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，對(duì)各子系統(tǒng)分別選取有代表性的評(píng)價(jià)項(xiàng)目（因子），并將其表現(xiàn)程度進(jìn)行等級(jí)劃分，給出歸一化指標(biāo)。將同一子系統(tǒng)內(nèi)各評(píng)價(jià)項(xiàng)目的指標(biāo)值按權(quán)重進(jìn)行疊加，得出一個(gè)子系統(tǒng)評(píng)價(jià)總指標(biāo)。再將各子系統(tǒng)評(píng)價(jià)總指標(biāo)按權(quán)重疊加，得出每個(gè)評(píng)價(jià)單元的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，以反映評(píng)價(jià)單元的質(zhì)量狀況。地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)（geologicalenvironmentqualityindex）是在研究地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量時(shí)，依據(jù)某種環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，用某種計(jì)算方法求出的簡(jiǎn)明、概括地描述和評(píng)價(jià)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的數(shù)值。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是與一定的評(píng)價(jià)方法相適應(yīng)的。同時(shí)，評(píng)價(jià)方法也會(huì)因評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)成不同（如因子的相關(guān)與否），而必須有所不同。考慮到問(wèn)題的復(fù)雜性、資料收集的翔實(shí)程度，可采用定性與定量相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法。這里，定量往往只不過(guò)是定性判斷和推理的量化表達(dá)。所以本質(zhì)上是屬于定性推理方法。由于影響地質(zhì)環(huán)境承載力的因素眾多，不同類(lèi)型人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境各因素的敏感程度也不相同，所以很難找到一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)作為評(píng)價(jià)方法或模型。恩施州城地質(zhì)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)這一命題的復(fù)雜性，決定了其評(píng)價(jià)方法實(shí)則是一個(gè)方法集合。

4結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)是一個(gè)隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展而出現(xiàn)的一個(gè)全新領(lǐng)域，評(píng)價(jià)理論和技術(shù)方法均處于探索階段，需要大量的工程實(shí)踐檢驗(yàn)指標(biāo)體系的合理性和完備性，檢驗(yàn)評(píng)價(jià)方法的有效性和適宜性，通過(guò)不斷完善修正，最終形成一套行之有效的綜合評(píng)價(jià)體系。本文分析了恩施州城主要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，闡述了其地質(zhì)環(huán)境承載力的內(nèi)涵，并進(jìn)行了地質(zhì)環(huán)境承載力評(píng)價(jià)，對(duì)丘陵山區(qū)城市建設(shè)的合理規(guī)劃布局、地質(zhì)資源的高效可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用和地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)均有重要的指導(dǎo)意義。

作者：熊華盛楊海燕彭向陽(yáng)王承鋒單位：湖北省第二地質(zhì)大隊(duì)