地质环境地质综合评价中的敏感因子模型.pdf

第3 ． 7 卷 1 9 9 8 车 棼2 期 6 月 地质科技情报 Ge o l o gi c a l S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y I n f o r ma t i o n Vo 1 ． 3． 7 No ． 2 J u n ． 1 9 0 8 环境质量综合评价 中的敏感 因 地质环境质量综合评价 中的敏感 因子模型∞ l／ 兰丝 周 爱 国 中国地质大学环境科学与工程学院t 武汉 ， 4 3 0 0 7 4 摘 要 毗系 统分斩理诗 为指导， 在讨论环境园子与 娄活动相互 作用的差 异性、 评竹单元的不均一性的基 础上， 提出7 地藏环境藏量练 告评 债敏薅园子模 型。 诀 模型 突出了 对人类活 具有决定惶制约作用或者受人类 活动影咕 极大的 环境园 子 或状恋 敏 蒋因子的 作用。井应用 于三块工程库区巫山县城新址 地质环境质量 综 合评侨中， 结果表明 应用 谈评价 模型所得结论更符台实际。 关键词地质 环境 分 类号 地 质 环 境 质 量 墼 姬苎 l 敏感因子评价模型建立的基本思路 模型是 实际的概化， 一个切合实际的模型只有对所研究系统的构成、 结构等有了深刻认 识， 占有了大量实际资料、 数据 ， 掌握 了实际问题的变化规律后， 才可能从实际系统 中抽象出反 映 实 际变化 过程 的概念 模 型0 。 因此 ， 必 须对 所研 究 的地 质环 境 进 行深 人 、 全 面 、 系统 的分 析， 即定性分析， 在此基础上建立概念模型， 进而抽象出数学模型 ， 但不能迷信数学模型。 从另一个方面讲 ， 只有给数学模型输人高质量反映环境因子性状的参数 ， 才能获得令人信 服 的结 果 。为此 ， 也 必须对 所研 究 的地 质环 境进行 系统 的调查 、 监测 和全 面 的分析 研究 此外 ， 由于地质环境的复杂性与不确定性， 及人们对其本质认识的局限性， 使得人们在对某一具体 的地质环境进行质量综合评价时， 往往还需依靠专家的职业性经验判断来评价某一环境因子 的贡献大小。 。 综上所述 ， 地质环境质量综合评价应以定性分析为基础， 尽力实现定量化 。 鉴 此 ， 笔者提 出敏感因子模型， 来解决那些对环境质量起决定作用的环境因子的贡献大小间题。 2 敏感 因子模 型的建立 2 ． 1 环境园子分类 建立地质环境质量评价模型， 必须对其构成要素依据其在与人类活动相互作用关系 中的 地位 进行 分类 。这种相 互作 用的关 系具 体体现在 两个方 面 。 ④国家诗置 5 项目“ 三蛱工程库 区移 民新址地匿论证 部分成果 第一作者赫舟 r 蔡鹤生 、 男 ， l 9 4 3年 1 1月生． 副教授， 主要从事水文地厦、 工程地质、 环境 地质及环境遥感教学 与科 研 工 作 收藕 日期 l 9 9 7 0 8 - 2 5 修改穑收到日期 1 ． 9 9 7 - l l - 0 2 编辑 1 曲梅兰 71 维普资讯 一 方 面 ， 地 质 环境 因子 因 自身质 量状 况的 差异 而表 现 出对 人类 恬 动 的影 响或 制 约 的程 度 不同， 我们将这些环境 因子据其质量状况分为两类 第一类 ， 环境因子的质量对人类活动 的正 常进 行 或完 全适 宜 ， 或 会 产生 不同 程度 的不利 影 响 ， 但 在 当今 技术 经 济条 件下 ， 通 过 一 定 的技 术措 施 即可改 善 ， 我们称 其为 一般环 境 因子 ； 第 二类 ， 环 境 因子的 质量完 全 不能适 应人 类 活动 ， 在 当今 的技术 经济 条件 下 ， 人 类活动 无法进 行或 者需要 太大 的经 费投人 才 能改 善 ， 则 称之 为对 人 类活 动影 响极大 的环 境 因子 。 另 一方 面 ， 同一人类 活动 对不 同的环 境 因子 又 可产生不 同程 度的影 响 ， 也就是 说 不 同的环 境 因子抵抗 人类 活动 干扰 的能力是 不 同的 。据 此可将 环境 因子分 为 第 1 类 ， 环境 因子受 某特 定人类活动的干扰较小， 或虽受到该人类活动较大程度的影响， 其质量 明显变差并反作用于该 人类活动 ， 使其进行遇到较大的阻力 ， 但这种环境因子的质量变化尚未超 出其环境容量， 该人 类 活动 只需 进行 适当 调整 ， 称这类 环 境 因子 为一般 环境 因子 { 第 l类 ， 环 境 因子 受某 项 人 类 活 动 的影 响极 为强 烈 ， 该 人类 活动 一旦 出现 ， 此类 环境 因子 的 质量 迟 早会发 生 变 异 ， 超 出其 环境 容 量 ， 同时又反 作用 于人类 活动 ， 使之 不 能进 行 ， 我 们称其 为受人 类 活动影 响极 大 的因子 。 由上面分 析 可见 ， 就某 特定 的人类 活 动或评 价 目标 而 言 ， 各 环 境 因子 因质 量不 同， 其 对人 类 活动影 响 的差 异 是很 大的 ， 此外它 们受到 人类 活动 干扰程度 的差 别也很 大 。 其中第 一 类与第 1 类环境因子即一般因子可通过给予它们不 同的权值 以反映其差别； 而 上述第二类与第 Ⅱ 类 环境 因子 或状 态 尽管 其与人 类 活动 相互 作用 的方式 不同 ， 前 者无 论有 无人 类活 动 ， 都 客观存 在于地质环境中， 其质量已差到足以制约人类活动进行， 后者则因人类活动的干扰而产生质量 变异 ， 反 作 用于人 类活 动 ， 这类 环境 因子 作用 的最终结 果都是 使人 类活 动不 能正常 进行 。我 们 将 这 些对 人类 活动 极 为敏感 或者 具有 决定 性制 约作 用 的环境 因子 或 状 态 称 为敏 感 因子 ， 只 要该 环境 因子存 在 ， 人 们所 确定的 目标 在其所 在区域 则绝 对或 极 难实现 ， 通 俗地讲 ， 即具 “ 一票 否决 ” 权 。 2 ． 2 评价 单元 分析 地质 环境 系统是 一 种地 质空 间 ， 这 一空 间里各处 的 特征 显然 具有 差 异 ， 其 质量 也会 不 同 ， 这样 就需 将其 划分 为 更小 的单元 来作 为评 价单 元 。那 么 ， 是 否将 划分 出来 的评 价 单元 同 等对 待 ， 显然 ， 不 同的 地 质环 境单 元 自身 的环 境特 征 可 能 比较均 一 ， 但 也 可能相 差 甚 远 ， 将 那 些 均 一性 太 差 的单元 放在 一起评 价肯 定不 合理 。例 如 ， 在 三峡 工程 库 区巫 山县 城新 址 的地 质环境 质量评 价 中， 将 新址区西坪 中学南侧的某个地质环境 单元 与其北 侧 的 某个 单 元 相 比较 ， 两 者的 地 质 条件 差 别不 太 ， 但前 者 因为处 于库 岸再造 带 ， 其质 量 已差到 不能有 任 何 人 类活 动 进行 ， 后 者则 位 于 非 库岸 再 造 带 ， 可 允许人类活动进行 ， 可见两者存在本质 的差别， 在 这 种 情 况 下再 来 比较 两 者的 岩 土 性质 、 地 形 、 地质 构 造 、 地 下 水 等 环 境 因 子 的 质 量 既无 必 要也 无 意 义 ， 这 就说 明 两者 因环 境 条件 差异 前 者存 在 敏 感 因 子 库 岸不 稳 定 ， 后 者则 无 而 已经 不 具有 可 比性 ， 此时必 须先 敏感 因子的角度 去处理 。 因此 ， 匝巫 匦囊 4 i 匿塑 l 匝囹_。 。 目 1 敏感目于模型 框 F i g ． 1 C h a r t 0 f s e n s i t i v e f a c t o r mole l 在 建立 评 价模 型 时应该 充分 考 虑到评价 单 元之 间的 可 比性 ， 尤其 不应 该 用 同一 数 学模 型对 不 7 2 蚕 一 敏 一 苄 维普资讯 具 可 比性的 单元 进行 质量评 价 ， 邸只有在 定性分 析的 基础 上 ， 将 所 有 的评价单 元加 以本 质的 区 别 ， 再对具有同一本质的可 比性的评价单元运用统一的数学模型进行评价才合适 ， 这也是前面 讨论 过 的应 用数学 模型 进行 定量评 价的前 提条件 与适 用范 围 2 ． 3 敏感因子评价模型的建立 根据前述分析， 可以建立如图 1所示地质环境质量评价模型 ， 祢之为敏感因子综合评价模 型， 其基本步骤如下。 1 通过地质环境系统分析0 ， 对其构成环境因子进行定性描述， 将它们分为敏感因子、 一 般因 子 。 2 选 择敏感 因子 参与敏 感 因子评价 。对评 价 区就所有 的敏 感因子 逐个 进行检 验评 价 ， 凡 是地质环境单元 中有一个敏感因子 状态 存在， 其检验评价就不予以通过， 这样的区域 单元 即列 出， 其 质量评 价 为差级 ， 不存 在敏感 因子 状 态 的单元则 参 与下一 步评价 。 3 上一步评价后 ， 剩余的地质环境单元因不存在敏感 因子 状 态 而具有可 比性 ， 则可选 择一般因子作为评价因子 ， 并选取较合适的数学模型进行定量评价。 3 应用实例 3 ． 1 评 价 目的 这里我 们 以三蛱水 利枢 纽库 区巫 山县城新 址地 质环境 质量综 合评 价为侧 。综 合评 价 的 目 的是为新城合理规划和建设提供有关地质环境方面的科学依据， 以避免出现新 的地质环境问 题 ， 从 而保 证新 城建 设和运 营 中社会 、 经 济 、 环境 的可持续协 调发 展 ， 其 中主 要是针 对场 地 的建 筑 适 宜性 。 3 2 评价园子选取 环境 因子的合理选取 ， 评价指标体系的科学建立 ， 是对地质环境质量进行客观评价的前 提。逐一分析各构成要素， 将众环境因子进行分类 ， 选择地形坡度、 库岸稳定性、 场地稳定性为 敏感 因子 ， 其状态分别为 坡度≥3 0 。 区 4区 、 不稳定区 库岸再造带内 、 场地不稳定区 D区 和地 质环境阃题 区 E区 ； 选择一般因子中的地形坡度 3 O 。 ， 即 1 ， 2 ， 3区 、 微地貌形态、 地 基土承载力 、 场地稳态作为评价因子参与具有可比性单元的环境质量评价， 其 中场地稳定性包 括场 地稳定 区 A 区 、 基本稳 定 区 B区 、 潜在不 稳定 区 C 区 。 3 ． 3 敏 感 因子 评价 敏感因子 状态 对地质环境质量极为重要 ， 通俗地讲即具“ 一票否决 权 ， 有它们存在的单 元， 其地质环境质量制约着新城建设， 定为差区。 对地质环境内所有组成单元 ， 就每一敏感因子 进行评 价 ， 状态与 标准 划分见 图 2所 示。 在上 述 3项敏 感因 子评价 中 ， 只 要某 一项存 在 ， 该 区域 单 元 质量 则 为差 区， 即取 差原 则 。通过 此评价 ， 即可 确定 新址地 质环 境质量 为差 或较 差 的区 域 ， 这 些 区域不 适宜城 市 建设 ； 其 它 区域 内各地 质环境 单元则 具有 可 比性 。 3 、 4 模糊综合评价 对前节敏感因子评价后的具可比性的地质环境单元选择模糊综合评判法进行评价 。 1 对具可比性的区域按 自然边界不规则多边形罔菇 单元划分法划分评价单元 。 在划分过 程中 ， 以地 形 坡度 分 区图为 基础 ， 将场地 稳 定性分 区界 线 叠加 上 去 ， 然后 再将岩 土体 分 区界 线 进 一步叠 加 ， 这样 能使 每一个 评价单 元 中基本上 不存 在较重要 的 自然边 界 ， 保 证单 元 内环 境条 件的均一性 。本区共分为 1 7 4个评价单元。 73 维普资讯 2 选用专家一层次分析法 确定参 与模糊综合评价 ] 的地形坡度 3 0 。 、 微地貌形态、 地基土承载力、 场地稳 i v l坡 度分 区 为 ≥ l 态 A ， B ， C区 诸评价因子的权重 础为0 ． 3 ] 6 ， 0 ． 1 7 2 ，_地 l垦 兰 型 竺 垦 0 ． 0 8 7 ， 0 ． 4 2 5 。 i ． Y 丽 3 应 用模 糊 综合 评价 模型 对各 评价 单元 进行 综合 质 生 堡 霉 些 卜 _ 一l 塑 『 量评价； ①针对各评 ．价因子对城市建筑物的适宜性， 建立 i面 评价因子状态指标等级 。 具可比性的评价单元 已不存在差L_ ’ 厂 一 ， 质量埘分为～ 区 { 或较 差单元 ， 其质量 为好、 较好或 一般 ， 相应 状态分 为三 百 __ 级 ， 据城 市建 筑物 的要 求与 新址地 质环 境 特点建 立表 1 所 珂 2 敏感目 子评价流程示意珂 示评价因子状态等级； ⑧用线性隶属函数方法确定各隶属 F I 2 F lo w r．h a r t 0 f d v e 函数值 ； ③根据多种合成方法比较 ， 选用加权平均模型 即 f a c 叮 r s e v a l u a t i o n 6 一 r ， 进行合成运算 ， 主因子决定模型 6 一 { a i 作为对 比参 考， 所有计算可编制程序 由计算机完成； ④根据综合评价结果， 将相同等级单元合并 ， 可 以编绘新址地质 环境质量评价 图 。 表 1 评价因子状态等级划分 表 Ta b l e l Cr a d e d i v 讨e o f e v a l u a t i o n f a e t o r s 3 ． 5评价 结 果分析 新址 地质 环境 质量评 价 的可信 度是建立在对所评价的地质环境深 入 系 统 的 分析 、 评 价 模 型 的科 学 建 立、 评价因子的合理选取等基础上 的。 对 此前 面 已进 行 了详 尽 阐述 ， 充 分说明了文中的评价成果应该具有 较高 的可信度 。 通过统计 ， 新址地质 表 2 评价成果统计 表 Ta b l e 2 S t a t i s t i c s o i e v a l u a t i o n r e s u l t 环境质量各等级 区所 占比例见表 2 ， 评价结果较为满意。 4结论 1 地质环境质量评价的实质应该是定性与定量相结合 ， 以定性分析的结果作 为约束定量 评 价 的框架 。 评 价模型 中必须充 分体 现各环 境 因子在 与人类 活动 相互作 用 中的 差异性 ， 以及各 评价单 元环 境质 量 的不均 一性 。 74 维普资讯 2 地质 环 境质 量敏感 因子 综台评 价模 型的建 立立 足于地 质环 境 的基本 特性 ， 考 虑 了地质 环境质量评价模型的实质， 充分体现了敏感因子在地质环境质量综台评价 中的作用， 在三峡工 程 区巫 山县城 新址地 质环 境质量 评价 中的实 际应 用也 取得 较满 意 的结 果 ， 说 明敏 感 因子 综 台 评价模 型科 学 、 合理 、 适用 。 参 考 文 献 张人权． 靳盂贵 ．略论地质环境系坑地球科学， 1 9 9 6 ， 2 1 4 3 7 3 3 7 5 马仲文环境评价 ．上海 - 同井大学 出版杜 ， l 9 9 0 刘橙基 ． 系坑工程与数学方击 ．北京 机槭工业出版社 ． 1 9 8 8 地矿部 水文地质工程地质} 编辑部 ．环境地质研究北京 - 地震出版杜， 1 9 9 1 赵焕臣 ． 层扶分析 一种简易的新 策方法 ． 北 京； 科 学出版社 ， l 9 8 6 S ENS I T T E FACTOR M ODEL OF THE SYNTHETI CAL E VALUAT I ON ON TⅡE QUAL I T Y OF GB 0ENVI R 0N M ENT G a i He s h e n g Ta n g Z h a o h u i Z h o u Ai g u o F a c u t t y o f E n v i r o n me n t a l S c i e n c e a n d G e o t e c h n i q u e C h i n a U n i v e r s i t y of G e o s c i e n c e s ， Wu h a n ， 4 3 0 0 7 4 Ab s t r a c t B a s e d o n t h e s y s t e m a n a l y s i s t h e o r y， a s e n s i t i v e f a c t o r mo d e l f o r t h e s y n t h e t i c e v a l u a t i o n o f t h e q u a l i t y o f g e o e n v i r o n me n t h a s b e e n p r o p o s e d a f t e r d i s c u s s i n g t h e d i f f e r e n c e b e t we e n t h e e n v i r o n me n t a l f a c t o r s a n d t h e a c t i v i t i e s o f h u ma n b e i n g a n d t h e h e t e r o g e n e i t y o f e v a l u a t i o n u n i t s ． Th e mo d e l i n t e n s i f i e s t h e a f f e c t i o n o f s e n s i t i v e f a c t o r s ， wh i c h p l a y d e c i s i v e r o l e s a n d a r e mo s t l y e f f e c t e d by h u ma n b e i n g ． Th i s mo d e l h a s b e e n a p p l i e d i n t h e s y n t h e t i c e v a l u a t i o n o f t h e g e o e n v i r o n me n t q u a l i t y o f W u s h a n Co u n t y c i t y S n e w s i t e l o c a t e d i n t h e r e s e r v o i r a r e a o f t h e Th r e e Go r g e s P r o j e c t s ． Th e e v a l u a t i o n r e s u l t c a me f r o m t h i s mo d e l i s mo r e s u i t a b l e a n d p r a c t i c a l c o mp a r i n g wi t h u s i n g o t h e r mo d e l s ． Ke y wo r d s g e o e n v i r o n me n t ， q u a l i t y o f g e o e n v i r o n me n t ， s y n t h e t i c a l e v a l u a t i o n， s e n s i t i v e f a c t o r mo de I 7 5 维普资讯