地质环境生态适宜性评价指标体系研究.pdf

第2 0 卷 第2 朝 2 0 0 1 年 6 月 地 质 科 技 情 报 Ge o l o g i 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 V o 1 ． 2 0 N o ． 2 J u n ． 2 0 0 l 地质环境生态适宜性评价指标体系研究 周爱国 孙自 永 徐恒力 棘忠胜 。 1 中国地质大学工程学 院， 湖北 武汉 4 0 0 0 7 4 f 2 ．海南 水文地质工程地质勘察院 ， 海南 海 口 5 7 0 1 0 0 摘 要 科 学台理地进行地质 环境生志 适宜性 讦仔是正确处理地质资 源开 发利用 一生态环境 保扩之 关系、 实麓可 持续 发展的 前提 在阐 述T 地质环境生态 适宜盐评赞的内 涵及其i 垂 价步 骤的基础上， 研究了 地质环 境的 生态 适宜性 评价指标体系确定原理与 方法， 并 河西走廓地区 为例进行了 具体应用， 提出了可 供借鉴的地质环境生态 适宜 性评价指标体系． 探 讨了 有待研究的 评价 标准、 现状评 价与 震 评价、 讦啻 卜 方法 等与 题。 关键 词 地质环境评价； 生态适宜 性j 指标 体系} 生态目子； 河西走廊 中图分类号 X 1 7 1 文献标 识码 A 文章编 号 1 0 0 0 7 8 4 9 2 0 0 1 0 2 0 0 7 1 一 叫 地质环境为人类的生存与发展提供了多种资 源 ， 但由于地质资源的不合理开发利用 也诱发了一 系列的环境问题 ] ， 其中最引起关注的就是生态环 境问题 ， 它对人类的生活与生产造成了极大危害， 其 反馈作用使地质环境质量恶化。 因此 ， 在利用和开发 地质资源时， 首先应该进行地质环境的生态适宜性 评价。这样才能够制定 出科学的地质资源开发决策 方案 ， 确定合理的开发程度 ， 以做到既充分利用地质 资源叉保持 良好的生态环境 ， 实现区域可持续发展。 笔者试图对地质环境生态适宜性评价指标体系的确 立 原理 与 方 法进行 一 些探 讨 ， 并 以河 西 走廊 地 区为 例进行了具体分析。 1 地质环境生态适宜性评价 的涵义 地质环境 的生态适宜性是指在一个具体的生态 地质环境 内， 环境 中的地质要素为环境 中的生物群 落所提供的生存空间的大小及对其正 向演替的适宜 程度 。地 质环境 的生态适 宜性评 价就是 对地质 环境 生 态适 宜性 的 优 劣程 度 进行 定 量描 述 ． 即按 照一 定 的评价标准和评价方法对一个特定区域内地质环境 为生物群落提供的生存空间的大小和对其正向演替 的适 宜程度 进行说 明、 评定 和预测 。 评 价 主要从地质 环境的物质组成 、 地质结构和动力作用 3 个方面来 考 察- 。 地质 环 境 生 态适 宜性 评 价 工作 一般 包括 准 备 、 系统分析、 设计、 综合评价和调控 5 个阶段 。在准备 阶段主要是收集相关资料 ； 在系统分 析阶段 中完成 评价指标体系确立和评价单元划分 ； 设计阶段 主要 是进行评价方法和定权方法的设计 ； 然后在综合评 论阶段 中进行计算， 得 出评价结果 ； 最后提出有关建 议， 以利于调控地质环境开发与生态环境保护之间 的矛盾 。 进行地 质环境 生态适 宜性 评价 时指标 体 系的选 取十分重 要 。只有在 系统 分析 生态地 质环境 问题 的 基础上选取合理的指标体系， 准确提取各指标 的性 状参数和赋予其科学 的评价标准， 才能使评价结果 真实、 客观 ， 正确地反映评价区地质环境的生态适宜 性现状 为区域开发提供科学 、 准确的依据与建议 。 指 标体 系选取 的不合 理会 得出偏 差较 大甚至是 错 误 的评价结果 可能会造成开发决策不合理 、 生态环境 退 化乃 至恶化等一 系列 的严 重后果 。 2 地质环境 的生态适 宜性评价指标 体系的确定 2 ． 1 确 定原 理 地质环境的生态适宜性评价所研究的是地质环 境对生态环境质量的影响 ， 因而要确定 地质环境生 态适宜性评价指标体系， 就应该分析地质环境要素 与生态因子之间的相互关 系， 确定对生态环境质量 产生影响的地质环境 因素 然后对这些 因素进行系 统分析 ， 确定主要因素 将其作为评价指标。 2 ． 2 确 定方 法 由上述 分 析可 知 ， 确定 区域 地质 环 境 的生 态适 收稿 日期 2 0 0 0 1 0 1 0 编辑 曲梅兰 基金项 目 国土资源部 2 0 0 0年科技专项计划科研项 目 2 0 0 0 1 0 3 0 2 作者 筒舟 同爱国 男， 1 9 6 6 年 5月生 ， 酎教授． 主要从事水文地质、 工程地质 、 环境地质及生惑环境保护等方面的教学 和科研 工作 维普资讯 地 质 科 技 情 报 宜性评价指标体系可分为三步。 第 一 步 ， 通 过 生 态 环 境 综 合 研 究 ， 确 定 生 态 因 子r ， 即找 出影 响生态 环境质 量 的所有 因子 。 通过 分 析， 确定影响生态环境质量的因子 生态因子 ， 即为 光因子、 温度因子、 水因子 、 大气因子、 盐分 因子、 空 间 因子 、 生 物因 子 、 噪声 因子 和辐射 因子 第二步， 通过对地质环境与 生态环境相互作用 过程 的 系统 分析 ， 选 定影 响 这 些生 态 因子 的所 有地 质要素， 见表 l 表 1 影响生态 因子 的各 种地质要素 Ta b l e l Oe o e n v i r o n me n t a l { a c t o r s i mp a c t i n g on t h e e c o l o gy f a c t o r s 上述两步的综合性工作并不是针对某一具体区 域而进 行 的 ， 它具有普适 性 。 第三步， 确定特定区域地质环境 的生态适宜性 评价 指标 。 首先 分析研究 区的生态地 质环境 特征 ， 根 据各个生态因子性状在研究区内的分布与变化情况 差异性 ， 确 定 主要生态 因子 和次要 生态因子 然后 分析影响生态环境质量的所有地质要素是对主要因 子 还是对 次要 因子 产生影 响及其 影响程 度 根据 以 上分析及各地质要素在研究 区内的分布情况． 确定 对生态 因子起主要作用 的地质要素， 将其作为地质 环境的生态适宜性评价指标。具体过程见图 1 。 确定生 态因子 一 一 确定地 厩 要 素 确 定 区 域 i 互 要 素 厂～ 竹 指 标 r u l 进定地质环境的 生态适宜性评价 指标体系I L 一一 一 图 l 确 定地质； F 境生态适 宜性评价指标体系的 主要步骤 F i g ． 1 Ma i n s t e p s t o e s t a b l is h i n d e x e s f o r t h e a s e s s ll r l t o f g e o e n v i t o n me n t a [e c o l s u i l a l i [ i t y 3 河西走廊地 区地质环境生态适 宜性 评价指标体 系的确定 3 ． I 河西走廊 地 区生态地质 环境 背景 河西走廊位于甘肃西部， 海拔为 1 0 0 0 ～i j 0 0 m， 是南北夹持 中的一东西向平坦台地。 走廊东西长 约 1 0 0 0 k m， 南北宽仅数十公里。包括酒泉、 张掖 、 武威三 个地 区和金 昌 、 嘉峪关 两市 。 研究 区属 温带 干 旱、 半干旱地区， 呈南北和东西的水平差异 年均气 温 5 ． 0 ～9 ． 3 o C， 无霜期 1 3 0 ～l 7 0 d， 年降雨量在 3 6 ～4 1 0 mm， 由西 向东 递增 ， 年 干燥 度 1 ～ 3 1 ． 由东 向 西递增 ， 蒸 发强烈【 3 ] 。 河西走廊属祁连山北麓 山前平原， 地势由东南 向西北倾斜。 区内地貌形态以戈壁平原、 山前洪积为 主， 其次有河湖、 沼泽及河谷平原。其分布是 由东南 向西北从 洪积 扇 到洪 积平 原 到 冲积 扇 ， 再到 河 积 三 角洲 由于气候条 件严 酷 ， 研究 区 内土壤 的盐化 、 沙 化 和风蚀 十分严重 ， 有机质 成分 含量极 低 ， 土质极 为 贫瘠 区域 内 的地 表水 体 主要有 石 羊 河 、 黑河 和疏勒 河三 大内陆河 地下 水 主要是第 四系松 散岩 类 L 隙 水 。 受地形控 制 ， 由南 向北水位 埋深 由深 变浅 ， 从 3 0 m 渐变到 3 m 左 右 ， 一些地 区甚 至小 于 l m； 地下水 矿化度增大， 由小于 0 ． j g ／ I 变化到数十 g ／ [ 。 维普资讯 第 2期 周爱国等 地质环境生 态适宜性评竹指标体 系研究 3 ． 2 河西走廊地区地质环境生态适宜性评价指标 体 系的确定 河 西走 廊 地 区生态 地质 环 境 的系统 分 析 、 研 究 表 明 该 区降水 稀 少 ， 一般 在 2 0 O ～4 0 0[- [1 13 1 ， 盆地 中 间则 更 少 ； 盆 地 中蒸 发 强 烈 ， 年蒸 发 量 大 于 2 0 0 0 [ i l m， 处于积盐过程； 制约该区植物生存的主要 因素 是 土 、 水 环 境要 素 ， 植被 、 土 、 水 分 、 盐 分之 间 的相 互 作用使区域生态环境十分脆弱， 并正 向恶化方 向演 变。 因此 ， 将土壤盐分因子和水因子作为该区主要生 态因子 ， 逐步筛 除对 生态 因子影 响较小 的地质 因素 ， 最后得 出河 西走 廊地 区地质环 境 的生 态适宜 眭评价 指标体系 表 2 表 2 河西走廊地区地质环境 的生态适宜性评价指标体系 Ta bt e 2 I n dex e s f o r t h e a s s e s s me nt o f g e oe n vi r on m e nt a ]e c o[ og y s ui t abi t i t y i r t Gan s u Cor r i do r 大气 降水量与盐分 地表木可利用量拉盐分 水环境指标土壤古水量 潜水水位埋深 m 潜水矿化 度 拄降木量多少及其古盐骨分级 按可利用地表水水量多少及其古盐量分级 1 5 ～3 0 e m土层的古水量为 1 5 ～2 0 - 1 2 ～1 5或 2 13 ～2 3 ， 9 ～1 2 或 2 3 ～2 6 ， 6 ～ 或 2 5 ～2 9 ． 2 9分为 5级 按3 0 ． 3 ． 0 ～1 5 ， 1 j ～1 ． u ， l 0 ～0 5 ， 0 ． 5丹为 5级 一 般谜用定量标准 ． 常用的潜小矿化度基 准为 2 g ／ L 斜坡坡 向 地貌帑标 斜坡坡度 以向阳、 背 牧况为基准进行分级 按a 0 分为 5敏 4 有待研究 的问题 指标体系确定后 ， 如何确定各评价指标 的评价 标准、 怎样将现状评价与预测相结合 、 如何选用科学 合理的评价方法对地质环境生态适宜性评价十分重 要 。 4 ． 1 评 价标 准 每种 生物 对 一种生态 因子都 有一个 生态上 的适 应 范围 的大小 ， 即 生态幅 因子在过 低 和过量超过 生 物体的耐受程度时可成为限制因子， 只有在一定范 围内时生物才能正常成才 例如 ． 从绿洲生物群落到 耐盐碱的胡杨 、 怪柳、 白刺、 枸杞等禾本灌木群落 再 到由“ 岛屿化” 的盐碱地蓬等极度耐盐 、 耐早植物组 成 的荒漠 带 ． 每一 种群 落在 整 体上对 各 种 生态 因子 各 有一 个 适应 范 围 ， 当某 种 生 态因子 超 过这 一 范 围 时 ， 该群 落可 能就会 向另一 种群 落演替 可 以研究 特定地质环境 内的现有各种生物群 落， 根据它们演替空间的大小 ． 分为不同的级别 再 分析各级别生物群落的生态 幅的大小 ， 通过生态幅 将地质环境与 生态环境耦台起来， 即根据生态幅确 定 生物群 落对各 种 地质 要 素 的适 应 范 围 生 存 域 不 同群 落有 不 同 的适应 范 围 ， 据 此 可 确 定 各 指标 的具 体 的评 价标准 。 4 ． 2 现 状评价与影 响评 价结 合 目前 一般 以静 态 的 观点 ． 即将 所 研 究 的地 质 环 境 系统看作是一宏观稳态系统 ， 所涉及的地下水水 位、 地下水的矿化度等被看作是属于正常涨落 ， 取多 年平均值 即研究的是一个天然条件下的地质环境 的 生态适 宜性 的 问题 突 发性 地质 灾害 除 外 ． 而 实 际 的地质环 境 往往 受 到人 类 活动 的 干扰 ， 并且这 种 影 响有着 越演越烈 的倾 向 在有些 情况 下 由于人类 话动的干扰 ， 地质环境 系统已不再是一宏观稳态 系 统 ， 而是一个失调的系统 ， 它的一些状态变量也不再 属于正常涨落． 而是属 于异常涨落 ， 这种情况下 ． 取 当前的一些数值进行评价显然不够 此时应该将现 状评 价与预 测评价 结合 。 4 ． 3 评 价的 方法 由于各种地质要 素间的相互作用 ， 生物群落对 某 一地质要 素 的生存域 可能会 随着 其 它要素 的改 变 而 改变 ， 即每 一个 指标 的评 价标 准 可能 会 随 其 它指 标的实际值的不同而改变。 此外 ， 定权时必须解决指 维普资讯 7 4 地 质 科 技 情 报 标间的相互作用与相互重叠问题 。因而各指标的权 重应该是动态变化 的， 即随着指标量值的变化而变 化 。所 以评价 方法 的研 究甚 为重 要 。 5 结论 1 地质环境的生态适宜性是指在一个具体的 生态地质环境内， 环境中的地质要素为环境中的生 物群落所提供的生存空间的大小及对其正向演替的 适宜程度。对其进行科学合理的评价是制定区域地 质环境合理开发方案 ， 保护生态环境的前提 。 在地质 环 境 的生 态 适 宜 性 评 价 中确 立 评 价 指 标 体 系是 关 键 。 2 地质环境生态适宜性评价指标体系的确定 可分三步 确定生态因子 ； 确定影响这些生态因子的 所有地质要素； 通过系统分析研究区的生态地质环 境特征， 以影响生态因子的主要地质要素作为评价 指标 。河西走 廊地 区地质 环境 的生态适 宜性评 价指 标主要为影响地球浅表盐分与水分含量的各地质要 素 。 3 地质环境生 态适宜性评价的研究难点是各 指标 的相关性与重叠 问题， 而现有的研究手段与深 度 还不足 以全 面弄清各 地质 要素 间的错 综复 杂 的关 系。因此 ， 开展生态地质环境系统结构辨识研究 ， 剖 析各生态地质环境要素 间的耦台关系 ， 特别是揭示 地下水与土壤盐分 、 水分间的相互作用与转化机理 ， 将 有利 于地 质 环 境 生态 适 宜性 评 价 指 标 体 系的 确 定。此外， 还需要研究如何确定各指标 的评价标准、 怎样将现状评价与预测相结合、 可供选用的科学合 理 的评 价方法 。 参考文献 [ 1 ] 周爱国 蔡鹳生 ．地质环境 质量评竹理 论与应用 [ Mj ．武祝 中国地质大学 出版社． 1 9 9 8 2 5 2 7 ． [ 2 ]盘岚 环境 生态学 [ M Z 北 京 高 等教育 出版社 ． 1 9 9 2 2 2 6 3 ． 3 ] 任继周 ， 朱 运 河西走廊 盐 溃地 的生物 改 良与优 化生产 模 式 北京 科学 出版社 ． 1 9 g 8 1 1 3 0 4 ] 甘肃省地质矿产局 ．甘肃省 区域地质志[ M] 北京 地质 出版 社 1 9 8 9 ．附图． [ 5 ] 嫁恒力 ． 周爱国 西北地区干旱化 魍势及水盐先衡的生态环境 l效应l j ] 地球科 学 中国地面大学学报 ． 2 0 0 0 、 2 5 5 5 0 0 5 O 4 ． [ 6 ] Gu a n We n b i n ． S u n B a o p i n g ， J i a n g F e n g q i e 1 a 1 ． As s e s s me n t。 f t h e E c o l o g i c a l Vu l n e r a b i l i t y on S a n d y De s e r t i fi e a t io n i n t h e We s t 0 { N o r t h e a s t C h in a [ J ．1 o u r n a l o J B‘ { ” F ⋯“y U i v e r s i f v， 1 9 9 8． 7 1 1 5 2 7 ． S TUDY 0F I NDS F0R AS S ES S M ENT 0F GE0ENVI R0NM EN TAL EC0L0GY SUI TABI LI TY Z h o u Ai g u o S u n Zi y o n g Xu He n g l i 。 Xu Z h o n g s h e n g 1 ． E n g i n e e r i n g F a c u l t y ， C h i n a Un i v e r s i t y o fG e o s c i e n c e s ， Wu h a n Hu b e i 4 3 0 0 7 4 ， C h i n a ； 2 ． P r o s p e c t I n s t i t u t e o f Hy d r o l o g y a n d E n g i n e e r i n g G e o l o g y i n Ha i n a n ， Ha i k o u Ha i n a n 5 7 0 1 0 2 ， C h i n a Ab s t r a c t Re a s o n a b l e a s s e s s me n t o f g e o e n v i r o n me n t a l e c o l o g y s u i t a b i l i t y i s a p r e e o n d i t i o n t o d e a l wi t h t h e r e l a t i o n s h i p s b e t we e n r e s o u r c e s e x p l o i t a t i o n a n d e c o l o g i c a l p r o t e c t i o n f o r s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t ． Th e a u t h o r s s t u d y t h e p r i n c i p l e a n d me t h o d t o e s t a b 1 i s h a s s e s s i n g i n d e x e s b y e x p l a i n i n g t h e me a n i n g s a n d p r o e e d u r e s o f t h e a s s e s s me n t o f g e o e n v i r o n me n t a l e c o l o g y s u i t a b i l i t y ． A s e t o f a s s e s s i n g i n d e x t h a t c a n b e r e f e r r e d i s u s e d i n t h e Ga n s u Co r r i d o r ． S o me i s s u e s o n t h e a s s e s s me n t s t a n d a r d， t h e f o r e c a s t i n g a s s e s s me n t a n d t h e a s s e s s me n t me t h o d a r e d i s c u s s e d a s we l 1 ． Ke y w o r d s g e o e n v i r o n me ma l a s s e s s me n t ； e c o l o g y s u i t a b i l i t y ； i n d e x e s ； e c o l o g i c a l f a c t o r ； Ga n s u Co r r i d o r 维普资讯