烟台市地质环境质量综合评价与优化利用研究.pdf

声明声明下面论文由免费论文教育网 http//www.PaperE 用 户转载自互联网，版权归原作者所有，本文档仅供参考，严禁抄袭 免费免费论文论文教育教育网网 - 1 - 烟台市地质环境质量综合评价与优化利用研究烟台市地质环境质量综合评价与优化利用研究1 杜康康 1，孔彦2，李相然1 1 烟台大学土木工程学院，山东烟台 264005 2 山东省第三地质矿产勘查院，山东烟台 264005 E-mail pengcheng349 摘摘 要要 地质环境质量评价是做好区域经济发展规划的重要前期工作之一， 对地质环境的优 化利用，可以更有效，更科学地进行区域土地开发。在烟台市地质环境特点分析的基础上， 研究了地质环境质量评价的原则，确定了反映地质环境质量的 3 个一级评价指标，14 个二 级评价指标，将评价区域划分为 2224 个 2.52.5km2评价单元，利用神经网络的 BP 模型， 对烟台市的地质环境质量进行评价与分区，对烟台市地质环境质量的优化利用也提出了建 议。 关键词关键词地质环境；地质环境质量评价；地质环境优化利用；烟台市 中图分类号中图分类号P642.2，X142 文献标识码文献标识码 A 0. 引言引言 烟台市是我国首批 14 个沿海开放城市之一，也是我国“城市综合实力 50 强”、“中国投 资硬环境 40 优”之一。近几年来，城市化进程加快，经济建设得到快速发展，城市面积不断 扩大，面临的环境地质问题也日益严重。为了避免环境地质问题发生、发展，保持市域经济 可持续发展，应加强市域的地质环境质量评价及其优化利用研究[1]。 1. 烟台市地质环境特点烟台市地质环境特点 烟台市地处山东半岛东部，是我国重要的对外开放城市之一。区内山区面积广大，矿业 发达，经济发展迅速。 烟台市地貌包括鲁西北堆积平原区和鲁东剥蚀构造低山丘陵区， 根据地貌成因类型和地 貌特点将测区分为构造侵蚀地貌、构造剥蚀地貌、剥蚀堆积地貌、堆积地貌、海成地貌等五 种类型（图 1） 。 图 1 烟台市地貌分布图 烟台市地层属于华北地层大区， 晋冀鲁豫地层区鲁东地层分区。 时代最老的地层为中太 1本课题得到山东省发展和改革委员会“十一五”规划重大课题“山东半岛城市群地质环境综合调查评价和可 持续发展”（鲁计规划【2004】1395 号文）部分成果的资助。 - 2 - 古代唐家庄岩群和晚太古代胶东岩群， 因受多期岩浆活动和构造运动的影响， 大多呈包体状 零星分布，为一套经受了麻粒岩相-低角闪岩相变质的海相火山岩碎屑岩沉积岩。元古代 地层呈大片分布，主要为元古代荆山群、粉子山群、芝罘群和晚元古代蓬莱群，为一套经角 闪岩相-绿片岩相变质的海相沉积岩。区内缺失古生代地层。中生代地层有莱阳群、青山群 和王氏群，为一套陆相沉积碎屑岩和火山岩。新生代五图群、临朐群分布于新生代龙口盆地 第四系之下，为隐伏地层。新生代第四系则分布于山间谷地和沿海平原。 研究区内岩浆岩发育，分布广泛，岩石类型复杂，从酸性基性均有出露，尤其以中酸 性岩类为主。侵入岩非常发育，尤其是花岗岩类岩石广泛分布，呈岩基、岩株和岩脉产出。 总的出露面积为 6562.77km2，占全区面积的 47.75。火山岩也比较发育，集中出露于胶莱 盆地东北缘内侧，火山活动始于早白垩世早期，结束于第四纪早中更新世，以早白垩世中期 最强烈，发育有基性酸性各类型火山岩。 研究区内地处鲁东隆起区次一级胶北隆起，其更次一级则有胶北凸起，龙口凹陷、臧格 庄凹陷。隆起区由胶东群和粉子山群变质岩系构成。基底复式褶皱较发育，以栖霞复背斜规 模最大，对胶东地区的构造具有骨架定型作用。盖层褶皱不发育，多为简单的单斜岩层，仅 有局部地区如莱阳盆地中有开阔平缓的向斜构造。区内脆性断裂构造极发育，分布广泛，它 们有的控制着岩浆的侵位和盆地的沉积，有的控制着金、银矿床，有的控制着非金属矿床， 温泉和地震活动[2]。 研究区地质灾害分为内营力地质灾害、外营力地质灾害和人类活动引起的地质灾害三 类。内营力引起的地质灾害主要是地震，它是一种自然现象，是人类无法控制的自然规律， 是无法抵御的。外营力地质灾害主要有重力地质灾害、岩溶塌陷地质灾害、矿山开采引起的 地面变形灾害、海蚀地质灾害等。外营力引起的地质灾害，尤其是与人类活动有关的地质灾 害是可以预防，甚至是可以避免的。 2．地质环境质量评价的原则与指标体系．地质环境质量评价的原则与指标体系 2.1 评价的目的与原则评价的目的与原则 本次评价是进行地质环境质量综合评价， 评价研究区地质环境条件对人类生存与发展的 适宜性。评价的目的与原则如下 （1）本次地质环境评价主要是从环境地质问题与地质灾害 对人类生存与发展的不利影响方面，即从区域地质环境的劣势方面，按照“无问题（灾害） 即优良”的原则进行评价。 （2）在地质环境背景条件、地质灾害与环境地质问题、人类工程 活动强度三大要素的评价中，以地质灾害与环境地质问题为主体。 （3）区划是以一定范围作 为基本单元，本次区划是以 2.52.5km2作为评价单元[3]。 2.2 地质环境质量分级与分级指标地质环境质量分级与分级指标 地质环境质量评价指标量化分级是在地质环境质量分级基础上， 通过对烟台地区区域地 质环境影响因素、因子数据统计分析，确定因子最优和最差两个极限值，按照各评价因子对 地质环境影响程度，以阈限或递减规律取值来实现量化分级。根据烟台地区地质环境特征， 将工作区地质环境质量分为 4 级，即优等（Ⅰ） 、良好（Ⅱ） 、中等（Ⅲ） 、差（Ⅳ） 。 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（表 1） 。 - 3 - 表 1 地质环境质量分级与对应评价指标取值 地质环境背景条件 地质灾害与环境地质问题 人类工程活动 地质 环境 质量 分级 地 貌 单 元 地形高 度（m） 场 地 土 类 型 地下 水开 采现 状 地下 水污 染状 况 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 水环 境变 异问 题 滨 岸 侵 蚀 问 题 人口密 度人/ km2 单位面积 国民生产 总值（万 元） 重 大 工 程 建 设 Ⅰ 低 山 丘 陵 400 坚 硬 有开 采潜 力 未污 染 稳定 区 Ⅵ 无 无 无 无 500 800 有 3. 地质环境质量的评价模型地质环境质量的评价模型 评价采用神经网络的 BP 模型，它是 Rumelhart、Mcclelland 和他们的同事们洞察到神经 网络信息处理的重要性，于 1982 年成立了一个 PDPParallel Distributed Processing小组，研 究并行分布信息处理方法，探索人类认知的微结构，于 1985 年发展了 BP 网络学习算法， 实现了 Minsky 的多层网络设想。 网络不仅有输入层节点，输出层节点，而且有隐节点（可以是一层或多层） ，见图 2 对 于输入信号，要先向前传播到隐节点，经过作用函数后，再把隐节点的输出信息传播到输出 节点，最后给出输出结果。 该模型由正向传播和反向传播组成， ○ 在正向传播过程中，输入信息从输入层经 输出节点输出节点 隐单元层逐层处理，每一层神经元的状态 ○ ○ ○ 只影响下一层神经元的状态；如果在输出 层不能得到期望的输出，则转入反向传播， ○ ○ ○ 将误差信号沿原来的连接通路返回，通过 修改各层神经元的权值，使得误差信号最 ○ ○ 小[4]。 ○ 输入节点输入节点 隐节点隐节点 图 2 神经网络 BP 模型 4．计算过程与成果分析．计算过程与成果分析 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 2.52.5km2评价单元，对每个单元根据表 1 指标进行赋值评价。 上述各指标赋值的方法有三种一是根据实测结果得来，如地形高度等；二是根据统计 - 4 - 计算得来，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表 3 中地质环境质 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， 参照表 3 的分区指标，确定 50 个样本（单元）为学习样本（表 4） ，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，迭代次数只几十次就学 会了，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图。评价结果见表 2，其地域分布见图 3。 表 2 烟台市地质环境质量评价结果 地质环境质量分区 各类区单元数 各类区所占面积km2 各类区占总面积百分比 Ⅰ类区 792 4950 35.61 Ⅱ类区 911 5693.75 40.96 Ⅲ类区 355 2218.75 15.96 Ⅳ类区 166 1037.5 7.46 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。 图 3 烟台市地质环境质量评价与分区图 5．地质环境优化利用的建议．地质环境优化利用的建议 根据以上烟台市地质环境质量的分析与评价，对区域地质环境的优化利用提出如下建 议 Ⅰ类地质环境质量区，是地质环境质量最好区域，应做好土地开发的引导，继续加强植 树造林，因地制宜进行农业开发与基础设施建设。 Ⅱ类地质环境质量区，面积在各区中所占面积最大，占研究区 40.96，应因地制宜地 开展各项经济建设， 在交通道路和其它有利于经济建设的基础设施的建设， 注意边坡稳定问 题，农业土地开发应做好水土保持工作。 Ⅲ类、Ⅳ类地质环境质量区，多是经济建设和工程建设重点开发的区域，对该区域，首 - 5 - 先应加大对地质环境问题的勘察研究工作，圈定危险区、隐患区，统一规划整治，以防给当 地人民生命财产造成不应有的损失；其次，对地质环境质量恶化区域，应进行更为细致的地 质勘查， 采取适当的措施增加一定的投资， 加强环境保护和综合治理； 第三， 对海岸带地区， 应充分考虑其特点，应加强绿化，搞好旅游开发与建设，使其能充分发挥其作用，既为城市 添色，又可改善城市生态环境；第四，对矿产资源开发地区，必须十分珍惜和有效保护与合 理利用矿产资源，实行资源节约型经济，采取合理开发与科学保护并重的原则，将资源开发 中环境保护列为一项重要技术指标，重视矿区环境保护工作[5]。 参考文献参考文献 [1] 李相然. 滨海城市环境工程地质. 西安陕西科学技术出版社, 1999.10 [2] 刘殿浩，杨国福，李相然. 烟台市城市工程地质基本问题, 上海地质, 2001, （增） ；48-52 [3] 焦李成. 神经网络系统理论. 西安西安电子科技大学出版社, 1990 [4] 李相然， 权惠庆， 曹振斌， 邢纪波. BP 神经网络及其在城市环境工程地质研究中的应用. 中国环境监测， 2001, 17（1） 15～18 [5] 李相然，刘炜金，王经. 莱州北部地区金矿开采中的环境工程地质问题研究. 中国矿业, 2001, 10（1） 54～56 Assessment and Zoning of Engineering Geological Environmental Quality in Yantai City Du Kangkan1, Kong Yan2, Li Xiangran1 1 The Civil Engineering Department of Yantai University, Shandong, Yantai 264005 2 The Third Institute of Geology and Mineral Resources Exploration of Shandong, Shandong, Yantai 264005 Abstract Geo-environmental quality uation is one of Preparatory works to do a good job of regional economic development planning .Optimizing the use of the geological environment can carry out regional land development more effectively and scientifically. On the basis of analysis of the characteristics of the geological environment of Yantai City ,it study the geological uation of the environmental quality principles and determine 3 first-level uation Indicators and 14 second-level uation Indicators to reflect the quality of the geological environment. The regional uation will be divided into the 2224 2.5 2.5km2 uation unit. Using the BP neural network model to uate and zone the quality of Yantai geological environment, and put on the suggestion on the quality of Yantai geological environment to optimize . Keywords geological environment; geo-environmental quality uation; Optimal use of the geological environment; Yantai City