普安喀斯特生态地质环境质量评价.pdf

贵州师范大学 硕士学位论文 普安喀斯特生态地质环境质量评价 姓名吕大洋 申请学位级别硕士 专业自然地理学 指导教师周德全 20080501 贵州师范大学硕十学位论文 摘要 生物资源是当前最重要的生产资料之一，合理开发利用生物资源 的一个重要方面是要保护生态环境。生态环境的地下因子群通过岩土 演化过程复杂而又相互关联地影响着生态系统，在一定气候带内，生 物的生存决定于地质条件一生态地质环境。 在以贵州为中心的中国西南喀斯特地区，地表生物所能获得的水、 土资源较为有限，导致该地区的生态地质环境极其脆弱，生态问题较 为严重，对该地区的生态进行治理与保护十分急迫。为此，需要先进 行生态地质环境质量评价，揭示其质量水平差异及影响原因，为生态 治理与保护提供依据。 文章在深入探讨生态地质环境涵义与充分分析喀斯特地区生态地 质环境要素的基础上，建立了一套具有代表性、综合性及可操作性的 喀斯特地质环境质量评价指标体系，共选取生态地质环境的4 个要素 共9 个指标。采用定量计算的方式对普安县生态地质环境质量进行了 综合评价研究。实际评价时用M A P G I S 软件将各指标数据制作成专题 矢量图，运用G I S 的空间分析功能将各专题矢量图与评价单元格合并， 从属性数据库中提取基础数据。选用层次分析法确定各项指标权重， 采用等级比重法与隶属函数法确定各指标隶属度，然后用模糊综合评 判法对普安县各个单元的生态地质环境质量进行了综合定量评价，将 区内的生态地质环境划分为5 个不同的等级，并综合分析了各等级区 的主要特征，在此基础上提出了各等级区的生态治理与保护对策。 关键词喀斯特，生态地质环境，质量评价，地理信息系统，层次分 析法，模糊综合评价 普安喀斯特生态地质环境质量评价 A b s t r a c t T h eb i o l o g i c a lr e s o u r c ei so n eo ft h em o s ti m p o r t a n to f p r o d u c ti o na tp r e s e n t ．T op r o t e c tt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n tis o n eo ft h ei m p o r t a n ta s p e c t sf o ru s i n gt h eb i o l o g i c a lr e s o u r c e s r a ti o n a ll y ．T h eu n d e r g r o u n df a c t o rg r o u p so ft h ee c o l o g i c a l e n v i r o n m e n ti m p a c to nt h ee c o s y s t e mt h r o u g ht h ep r o c e s so f r o c k s o i le v o l u t i o nc o m p l e x l ya n di n t e r r e l a t e d ．I nac e r t a i n c l i m a t i cz o n e s ，t h es u r v i v a lo fb i o l o g yw a sd e c i d e db yg e o l o g i c a l c o n d it i o n s t h ee c o l o g i c a lg e o e n v i r o n m e n t ． I nt h es o u t h w e s tC h i n a K a r s tr e g i o n ，w h i c hc e n t e ri st h e G u i z h o uP r o v i n c e ，t h ea v a i l a b l ew a t e ra n ds o i lr e s o u r c e sf o rt h e s u r f a c e b i o l o g y a r e1i m i t e d ．S oi nt h i sa r e a ，e c o l o g i c a l g e o e n v i r o n m e n ti se x t r e m e l yf r a g il ea n dt h ee c o l o g i c a lp r o b l e m s a r em o r es e r i o u s ．I tisv e r yu r g e n tt op r o t e c ta n dr e s t o r et h e e c o l o g yo ft h isa r e a ．T h e r e f o r e ，t h ef i r s ts t e pt os o l v et h e p r o b l e mi st oc a r r yo u tt h eq u a l i t ye v a l u a t i o no ft h ee c o l o g i c a l g e o e n v i r o n m e n t ．A n dt h e n ，t h ed i f f e r e n c e so fq u a li t yl e v e la n d i t si m p a c t e dr e a s o n ss h o u l db er e v e a l e da n dt h em e t h o df o r r e s t o r i n ga n dp r o t e c t i n gt h ee c o l o g ys h o u l db es u b m i t t e db yt h e r e s e a r c h ． As e to fr e p r e s e n t a t i v e ，c o m p r e h e n s i v ea n dw o r k a b l ei n d e x e s s y s t e mo ft h ee c o l o g i c a lg e o e n v i r o n m e n tf o rq u a li t ye v a l u a t i o n i nt h eK a r s tr e g i o nw a se s t a b l i s h e do nt h eb a s i so ft h ed i s c u s s i o n o ft h em e a n i n go fe c o l o g ic a lg e o e n v i r o n m e n tt h o r o u g h l ya n dt h e a n a l y s i So ft h ee l e m e n t so fe c o l o g i c a lg e o e n v i r o n m e n tf u l l y ． I tw a si n c l u d ei nf o u re l e m e n t sa n dn i n ei n d e x e s ．T h eq u a lit y o fe c o l o g ic a lg e o e n v i r o n m e n ti nt h eP u ’a nC o u n t yw a se v a l u a t e d 贵州师范大学硕十学位论文 b yq u a n t i t a t i v em e t h o d sc o m p r e h e n s i v e l y ． A l li n d e x e sw e r ep u t f o r w a r df r o mt h ea t t r i b u t ed a t a b a s ew h i c hb a s e do nt h em e r g i n g t h et h e m a t i cv e c t o r sm a p sa n dt h ee v a l u a ti o nc e ll sb yt h eM A P G I S s o f t w a r e ．T h ei n d e x ’Sw e i g h t sw e r ew o r k e do u tw i t ht h em e t h o d o ft h eA n a l y t i c a lH i e r a r c h yP r o c e s s A H P ，a n dt h em e m b e r s h i p d e g r e e sw e r ew o r k e do u tw i t hp r o p o r t i o no fg r a da n dm e m b e r s h i p f u n c t i o n ．A n dt h e n ，t h ec o m p r e h e n s i v eq u a n t i t a t i v eq u a l i t y e v a l u a t i o no ft h ee c o l o g i c a lg e o ’e n v i r o n m e n to fe a c he v a l u a t i o n c e llsi nP u ’a nC o u n t yw a sc a r r ie do u tw i t hm e t h o do ft h ef u z z y c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o n ． F i n a l l y ，t h ee c o l o g i c a l g e o e n v i r o n m e n t sw e r ed i v i d e di n t of i v eq u a li t yl e v e ls ，a n dt h e m a i nf e a t u r e so fe a c hl e v e lz o n ew e r ea n a l y z e d ．O nt h i sb a s i s ， t h ec o u n t e r m e a s u r e so fr e s t o r ea n dp r o t e c t i o no ft h ee c o o g yw e r e g l v e n ． K e y W o r d s k a r s t e c o l o g i c a lg e o e n v i r o n m e n t ；q u a li t y e v a l u a t i o n G I S A H P f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n I I I 贵州师范人学硕十学位论文 原创性声明 本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究在做出重要贡献的个人或集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名1 吕7 魂手 R 期2 0 0 名年j ．月 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州师范大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 戏向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅； 本入授权贵州师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编学位论文。 保密论文在解密后应遵守此规定 蝴撇占牛撇m 嗍2 喈年朋 贵州师范大学硕士学位论文 第一章绪言弟一早三百苗 1 ．1 研究意义 我国自改革开放以来，国民经济一直处于全面高速发展时期，对资源的需求 量呈不断上升的趋势。我国虽然地大物博，资源丰富，但由于入口基数大，人均 占有的资源数量相对贫乏。因而，对资源的合理开发利用与保护是我国面临的一 项紧迫的任务。 当前，生物资源已成为最重要的生产资料之一。生物资源包括动物资源、植 物资源、微生物资源等，是生物多样性中对人类具有现实和潜在价值的基因、物 种和生态系统的总和。现在，全球的生物资源问题除了生物资源绝对数量日益减 少以及由于人口膨胀而导致的相对数量严重不足外，其生存空间生态环境已 日益遭受人类蚕食、破坏与污染。事实上，生物作为一种可再生资源，只要有适 宜的生存繁殖条件及种群数量基础，它是可以发展壮大的。因而，从某种意义上 讲，生态环境问题的重要性并不比生物资源数量本身低。基于此，合理开发利用 生物资源最重要的一方面就是要保护与治理生态环境。 生物的生态环境包括若干方面，亦即各种生态因子。生态学中一般将生态因 子归纳为五大类气候因子 光、温、湿度、降水量、大气运动等 、土壤因子 土 壤理化性质、营养状况等 、地形因子 地形起伏、海拔、坡度、坡向等 、生物 因子 种群结构、密度、竞争、捕食、共生、寄生等 、人为因子 人类活动对生 物的影响 曹凑贵等，2 0 0 2 。进一步分析不难发现，生态因子可以分为两大类， 即地上因子群和地下因子群。地上因子群中首要影响是气候的作用，太阳光供给 生态系统所需大部分能量，温度和降水决定了不同的生物种类及其不同的生理习 性，所以地表首先呈现由气候带决定的生态系统的分区和分类。但是在一定气候 带内引起生态系统分异的主要是地下因子群。地下因子群包括岩性、岩相、地球 化学、地质构造、地形地貌、地下水等，它们通过岩土演化过程复杂而又相互关 联地影响着生态系统。其中，风化岩体是地质背景因子的首要表征，土壤是岩土 演化的产物，生态系统的物质、能量可追溯至岩石一土壤演化过程，即作为地质 循环阶段的岩土演化直接为生态系统的存在、发展提供了各种可利用的物质，并 普安喀斯特生态地质环境质量评价 伴随有能量和信息的传递 何政伟等，2 0 0 3 。因此，可以说在一定气候带 区 内，生物的存在决定于地质条件，研究生物群体生存的地质背景生态地质环 境对生物资源的合理丌发与保护具有重要意义。 在以贵州为中心的中国西南喀斯特地区，由于碳酸盐岩广布，岩溶作用强烈， 生态地质环境有其自身的特殊性。水和土是对生物群体影响最大的两个自然条件， 但在喀斯特地区，地表生物所能获得的水、土资源却较为有限。正是由于水、土 资源的稀缺，导致喀斯特地区的生态地质环境极其脆弱。由于人类对生物资源的 不合理开发利用，喀斯特地区存在的森林覆盖率低、生物多样性锐减等生态问题 极为严重。因而，对喀斯特地区的生态治理与保护显得尤为急迫。 正确认识生态地质环境本身的状况是对生态进行治理与保护的一个前提条 件，要达到这个目地，就需要对生态地质环境进行合理的质量评价。生态地质环 境质量评价实际上是对生态地质环境质量优与劣的评定过程，通过对特定区域的 生态地质环境进行质量评价，可以揭示该区域生态地质环境质量的水平和差异， 阐明影响生态地质环境质量的原因，从而根据不同的质量水平与影响原因采取不 同的生态治理与保护措施。 就喀斯特地区的生态治理与保护而言，前人已做了大量的研究工作，一些地 方已取得了较好的实际效果。但是，这些治理与保护措施多是在大范围的喀斯特 背景条件下提出来的。在对喀斯特地区的生态地质环境条件认识不够深入的情况 下，所提出的生态治理与保护措施在不同的喀斯特地质环境条件下很难具有普遍 的适用性。因而，基于这一理由，对喀斯特地区的生态地质环境质量进行评价并 根据评价结果进行分区就显得尤为必要。 1 ．2 生态地质环境的涵义 1 ．2 ．1 起源及发展 “生态地质环境”一词本身出现的时间较晚，但与之相关的“地质生态”、“生态 地质”、“环境地质”、“生态环境地质”等术语上世纪中期后开始在地学、生物科学 等领域的科技文献中频繁出现，其中“地质生态”的起源可追溯到上世纪3 0 年代。 贵州师范大学硕士学位论文 但直至现在，学术界对一些术语的涵义仍有较大争议。 前苏联的K ．T s o l l 首先在上世纪3 0 年代提出“地质生态学”这一术语，他认为“地 质生态学” G e o e c o l o g y 应包含自然地质作用和人为地质作用对生物圈 和人类 的影响 林景星等，2 0 0 3 。 前苏联地质部在1 9 9 0 年开展了有关的生态环境地质调查工作即地质生态调 查，并在其“地质生态调查和填图要求”中，也提出“地质生态学”的概念，认为是地 质学的分支学科，是把地质环境的状态、成分和性质作为生态系统的组成部分进 行研究 赵运昌译，1 9 9 4 。 俄罗斯学者VT ．T r o f i m o v 于1 9 9 4 年提出“生态地质学” E c o l o g i c a lG e o l o g y ， 2 0 0 1 年他在地学前缘上发表了生态地质学一地质科学的一门新的分支学 科一文，认为“生态地质学”是研究岩石圈的生态功能，它包括生态地球化学、 生态地球物理学、生态地质力学、资源生态科学。同时他认为“生态地质学”与‘‘地 质生态学”是不能等同的，地质生态学包括生态地质学 T r o m i f o v ，2 0 0 1 。依据 T r o m i f o v 的论述，更明确具体地说，“生态地质学”主要研究岩石圈的化学组分、 物理性质、构造条件和人类的地质作用 大规模的经济活动 对生物圈系统生态 的影响。所以，他的“生态地质学”包含了自然地质作用和人为地质作用对生物与人 类的影响。 ’从3 0 年代到6 0 年代末期，由于全球环境污染导致了地球的土圈、水圈、大 气圈、生物圈中物质成分发生了严重的变化，这些人为的地质作用破坏了自然界 原生的元素平衡，使重金属、痕量元素、稀有元素及其他一些元素过量地富集， 使有害元素更加有害，使无害元素也因超过了极限而变得有害，从而恶化了原先 生物和人类赖以生存的良好环境，严重地危害着生物和人类的健康和生命。在这 种背景下，环境地质学应运而生。世界权威的地质大字典 G l o s s a r yo f G e o l o g y 对环境地质学的内容作了如下解释环境地质学是应用地质学的原理和知识，去 解决由于人类利用和开发自然环境而引起的问题 R o b e r te ta l ，1 9 8 7 。 由于环境地质学是用地质学的知识去研究环境问题，环境是其研究的客观实 体，而不涉及生物和人群健康。但要解决环境变化对生物和人群健康的影响，就 必须把生物与人群也作为研究的对象，研究生物和人群与各式各样环境的关系。 普安喀斯特生态地质环境质苗评价 所以在2 0 世纪8 0 年代末、9 0 年代初生态环境地质学就从其母体 环境地质学 中脱胎而出了 林景星等，2 0 0 3 。 中国开始出现“生态环境地质”这一术语是1 9 9 5 年 张宗佑等，1 9 9 5 ；J i eTe ta l ， 1 9 9 5 ，其后在学术文章中频繁出现，对其认识至今尚未统一。总体而言，国内对 “生态环境地质学”的研究内容与范围有外延的趋势，部分对该术语的定义涉及了地 质、生物、环境、人类、社会等学科。 “生态地质环境”这一术语是中国学者从上述的词汇中衍生而来，英文一般译为 “E c o l o g i c a lg e o l o g i c a le n v i r o n m e n t ”或“E c o g e o l o g i c a le n v i r o n m e n t ’，目前尚不为外 国学者认同，至2 0 0 7 年底，网上检索这一这词条并未见到外国学者的著述。但1 9 9 2 年这一词汇就已在国内科技文献中出现 毛志中，1 9 9 2 ，其后在农学等领域中有 所引申，出现“农业生态地质环境”、“城市生态地质环境”等词 李瑞敏等，1 9 9 5 ； 杨洁等，1 9 9 6 ；董和金，2 0 0 0 。此后，“生态地质环境”一词在中国的学术文献中 大量使用，至2 0 0 7 年底，笔者检索维普科技文献数据库，文章标题含“生态地质 环境”一词的文献已达6 5 篇。 对“生态地质环境”一词目前学术界的认识也尚有歧义，首先是对“生态环境” 这个词义有不同认识，因而有必要对此加以辨析。 1 ．2 ．2 生态环境 “生态环境”这一术语目前已经成为我国使用频率比较高的词汇之一，但也一 直是学术界有较大争议的术语，除了对其词义有争议外，一些学者还认为其提法 是否合理尚值得商榷。中国生态学会曾专门就“生态环境”的提法组织过讨论 黎祖 交，2 0 0 5 ，在2 0 0 2 年7 月的生态学名词审定委员会一审会上，也未将“生态环境” 选入“生态学名词” 王祖望，2 0 0 5 。原国家环境保护总局2 0 0 6 年发布的环境保护 行业标准生态环境状况评价技术规范 试行 H J ／T 1 9 2 2 0 0 6 甚至也对“生 态环境”这一重要术语未作解释。各方争议观点前人已有系统总结 刘晓丹等， 2 0 0 6 ，本文不再赘述。 “生态环境”一词最初是在2 0 世纪5 0 年代初期自俄语‘ 9 r O T O n ”和英语“e c o t o p e ” 翻译而来 王孟本，2 0 0 3 ，中国学术界现在多将“生态环境”的英文译为“e c o l o g i c a l 贵州师范大学硕士学位论文 e n v i r o n m e n t ”，但外国学者对此认同度并不高，美国等英语国家涉及这个词汇的相 关信息多是引自中国大陆或台湾的相关报道 王孟本，2 0 0 3 。 “E c o t o p e ”这个术语在国外也有不同的说法，最基本的有两种 1 生物体栖 息的某一特定地理环境， 2 地理景观系统层级中最小的景观单位 刘晓丹等， 2 0 0 6 。山西大学王孟本博士从“e c o t o p e ”的前一种意义引申后认为以生物为主体， “生态环境”是指“对生物生长、发育、生殖、行为和分布有影响的环境因子的综合， 比“生境 h a b i t a t ’ 一般是指生物个体或群落生活地段上的生态环境 ”的内涵要 广；以人类为主体，它是指“对人类生存和发展有影响的自然因子的综合”，与“生 活环境”比较，更富自然色彩 王孟本，2 0 0 3 。实际上，前一种定义更侧重于从 生态学角度来理解。 从“e c o t o p e ”的原始义出发，“生态环境”一词应更倾向于生态学角度，因而，本 文认为“生态环境”一词理解为王孟本博士的前一种定义较为恰当，即生态环境是 对生物生长、发育、生殖、行为和分布有影响的环境因子的综合。 1 ．2 ．3 地质环境 “地质环境”这一术语在地质学界并不是一个新鲜名词，其最早起源甚至难以探 究。地质工作者在表述地质矿产资源的成矿条件时有“成矿地质环境”的说法，后在 水文地质工程地质领域衍生出“水文地质环境”、“工程地质环境”两个词汇。 现在，在未明确说明的情况下，“地质环境”一词已约定俗成是针对“人类”这一 主体而言。从严格意义上讲，指定人类为主体后，“环境”应指人类周围的一切事物， 加上限定词“地质”后，“地质环境”应包括岩石圈表层及其以下的各圈层，但实际工 作中我们更多的是关注对人类生存发展有影响的地壳岩石圈浅表层部分。 如潘懋等认为，地质环境系指岩石圈及其表层风化产物，包括地球岩石圈 和表层风化层两部分地质体的组成、结构和各类地质作用与现象，它是具有一定 空间概念的客观实体，包含物质组成、地质结构和动力作用三种基本要素 潘懋 等，2 0 0 3 。李贵仁等指出，地质环境是指影响人类生存、发展的地壳表层的岩石、 土壤、地下水等地质体及其活动的总体，包括地球表层岩石圈和风化层两部分地 质体的组成、结构和各类地质作用与现象 李贵仁等，2 0 0 5 。 普安喀斯特生态地质环境质苗评价 从上可知，对“地质环境”一词尽管一些学者表述有所不同，但基本意思是一致 的。同时，从各家对地质环境的界定可知，地质环境不仅具有物质属性，还具有 空间属性。 1 ．2 ．4 生态地质环境 “生态地质环境”这一术语出现在国内科技文献中始于1 9 9 2 年，其后逐步得以 大量使用。毛志中首先将与生态密切相关的地质环境称为“生态地质环境” 毛志中， 1 9 9 2 ；陈梦熊认为，如果以人类生存的地质环境为核心，那么地质环境系统与自 然环境系统和社会经济系统三者之间的复杂关系，可称之为生态地质环境系统 陈 梦熊，1 9 9 9 。黄润秋将地质坏境与生态环境组成的系统称为生态地质系统，对“人” 这个主体而言，就构成了生态地质环境 黄润秋，2 0 0 1 。 从各家的解释来看，对“生态地质环境”一词的理解主要有两种，一种认为“生 态环境”包括“地质环境”，“生态地质环境”是“生态环境”的一部分；另一种将“生态” 与“地质”看作并列关系，将“生态地质环境”理解为“生态环境与地质环境”。在后一 种看法中，实质上是把生态环境的空间范围界定为地表 岩石圈顶部 到人类 生 物 生活、生产活动所能到达的空间顶部。从前述对“生态环境”探讨可知，它是各 种环境因子的综合，这其中自然也包括了地质环境。因而，本文认为，对“生态地 质环境”的前一种理解应更为妥切。 由于“环境”是相对于主体而言的客体，不明确主体中心事物，“环境”一词就毫 无意义，“生态地质环境”亦然。本文前已述，“生态环境”应侧重于从生态学角度来 理解，在此基础上的“生态地质环境”也应如此，其主体中心事物应是生物界。这里 “地质环境”不应再是前文所述的以人类为主体，而应该是针对生物界而言。 综上，本文认为，生态地质环境 E c o l o g i c a lg e o - e n v i r o n m e n t 是指对生物群 体生长、发育、生殖、行为和分布有影响的地壳岩石圈浅表层部分，其物质组成 包括地壳表层的岩石、风化壳、土壤、地下水等，空间范围从地表或岩石圈的表 层至地下能够影响生物的一定深度位置。生态地质环境的本质应理解为地质环境 的生态效应。’ 需要指出的是，曾群望等曾提出“生物地质环境学”一词 曾群望等，2 0 0 1 ， 贵州师范大学硕士学位论文 探究后不难发现，其所提出的“生物地质环境”更多的是从单一生物种群的角度而言 的，主要研究某一生物种群生活、分布适宜的地质背景条件，如某种植物适宜的 化学元素背景。而本文所称的“生态地质环境”则是从生物群体综合角度而言的，两 者的主体与侧重范围有所不同。 1 ．3 研究现状 作为生态学与地质科学的- f - j 交叉学科，生态地质环境所出现的时间还相当 短暂，本身的理论体系还有待丰富和完善。尽管生态地质环境评价的有关文章已 偶有见诸国内学术期刊 汤洁等，1 9 9 9 ；杨士友，2 0 0 3 ；段焱等，2 0 0 7 ，但就本 文所提出的“生态地质环境”的涵义而言，对其评价的有关理论和方法尚待形成。下 面的成果只是与之相关的研究，以供参考和借鉴，其中地质环境评价的理论与方 法对本文的研究具有重要参考价值。 1 ．3 ．1 地质环境评价 从2 0 世纪后期开始，环境地质学逐渐受到重视，地质科技工作者的目光更多 的转向对人类的生存、发展具有重要影响的地质环境的研究。作为环境地质学的 一个重要研究内容，地质环境质量评价的研究也取得长足进展。 地质环境质量评价最初起源于地质灾害危险性评价。上世纪7 0 ．9 0 年代，以美 国为代表的西方国家首先开展了大规模的地灾调查与危险性评价。7 0 年代初， H e w i t t 等曾提出“一地多灾”的研究构想 H e w i t te ta l ，1 9 7 1 。基于这一思路，普 吉特湾 P u g e tS o u n d 的研究人员针对本区洪水、地震、风暴、大火、火山活动 等灾害，将每一灾种绘制一张图件，据此生成总的潜在损失图 P u g e tS o u n dC o u n c i l o f G o v e r n m e n t s ，1 9 7 5 。8 0 年代初，R a d b r u c h ．H a l l 又研绘了l 7 5 0 万全美大陆环 境地质评价图系，选择了滑坡、岩溶、火山灾害、地震概率、滞水区、陡倾斜坡 和膨胀土等地质问题作为评价指标，运用数字化仪并转化为删格形式通过图形叠 加生成环境地质质量评价图 殷跃平等，1 9 9 6 a 。此后，V a nW e s t e n 等基于G I S 系统进行了山地地质灾害风险分析 V a nW e s t e ne ta l ，1 9 9 0 。 9 0 年代以来，我国也相继开展了区域性地质灾害危险性评价工作，并建立了 普安喀斯特生态地质环境质量评价 各类地质灾害危险性评价模型 张成业等，1 9 9 5 ；殷跃平等，1 9 9 6 b 。其中，张 成业等针对我国崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等灾害，采用各种地质灾害危险 性指数的加权和表征地质灾害综合危险性指数 张成业等，1 9 9 5 。 因为单一的地质灾害危险性评价很难适应区域规划、土地开发利用等应用领 域对地质科学的要求，地质环境质量的综合评价很快得以发展。9 0 年代初，C e n d r e r o 等提出了基于自然单元分级体系的环境质量评价新思路。该方法将人类环境视为 由许多不同的环境因子构成的自然单元，每一单元具有相对的均一性，高级单元 的性状用低级单元的综合指标来表征。评价环境因素和整体环境的质量时，根据 问题性质，选择评价因子，并将其转化为可比的指标，然后，按评价指标的相对 重要性加权综合，用环境因素质量的综合指标来衡量整体环境的质量 C e n d r e r oe t a l ，1 9 9 2 。基于这一思路，毛同夏等提出了基于系统分析的地质环境评价构想。 该方法将地质环境分为由岩石环境、土环境、水环境三个子系统组成的内部系统 和大气圈、水圈、生物圈、人类社会等组成的外部系统，以分属于三个子系统的 l O 类地质灾害和环境地质问题作为评价因子，以层次分析法为基本方法，建立了 3 个子系统的评价模型。按适当精度剖分网格单元，求出网格单元内各类环境评价 因子的强度指数和相应的权重，根据各子系统的质量综合体现地质环境系统总体 质量的原则，建立地质环境系统层次结构评价模型，进而求取整个地质环境系统 的综合质量指数 毛同夏等，1 9 9 6 。与此同时，地质环境评价也逐渐引入模糊数 学理论，特别是模糊逻辑、模糊数学综合评判、模糊因子分析、模糊模式识别、 模糊主成分分析等得到了广泛应用 任国林等，1 9 9 1 ；郝洪强等，1 9 9 5 ；蔡鹤生 等，1 9 9 8 ；胡艳欣等，2 0 0 3 ，地质环境质量特征可以得到更加精确的刻划。模糊 数学综合评价的基本思路是基于地质环境质量以及影响因素、因子边界的模糊性， 通过建立地质环境质量评价指标体系、指标量化分级体系、指标权值分配体系、 构造模糊数学评价模型，进而对区域地质环境质量进行区划。 随着全球信息化进程的深入，地理信息系统 G I S 正只益显露出其不可替代 的优越性，由于它可以将地理空问数据与各类信息有机地集成在一起，提供直观、 精确的决策信息，在资源、农业、国防、通信、交通等各个领域都有着广泛的应 用前景。特别是G I S 作为支持空间信息数字化获取、管理的技术体系是区域定量 贵州师范人学硕 学位论文 与空间分析相结合的完美体现，它提供了高效、高精度、定量化空间分析和过程 模拟预测的强有力的新支持系统。因此，进入2 1 世纪后，G I S 技术也大量地应用 于地质环境质量评价 武健强等，2 0 0 2 ；赵法锁等，2 0 0 6 ；汤立煌，2 0 0 6 ；孙杰 等，2 0 0 7 ；李秀玲，2 0 0 7 ，为本方面的研究提供了技术方法上的支撑。 1 ．3 ．2 生态地质环境评价 前已有述，生态地质环境评价国内已偶有见诸学术期刊，但由于对“生态地质 环境”一词本身的理解有差异，因而其所评价的对象、选择的评价因子等方面与本 文的研究也有所不同。作为对比参考，本文在此作一简述。 汤洁等曾将区域的地质地貌作为一个大系统，认为该系统下含水资源环境、 土地资源环境、生物资源环境和农业社会环境4 个子系统。据此建立了农业生态 地质环境质量评价的指标体系，并采用层次权重分析法和综合指数法对吉林乾安 的农业生态地质环境质量进行了综合评价与分区 汤洁等，1 9 9 9 。之后，杨士友 以县域为评价单元，在设立的三个子系统 地质环境、自然生态环境、人为环境 中共选取了1 8 个评价指标，通过层次分析法和综合指数法对贵州黔南地区的生态 地质环境进行了评价 杨士友，2 0 0 3 。王明章等在系统研究贵州岩溶石山的生态 地质环境过程中，将贵卅I 全省岩溶区以l 2 ．5 万图幅面积为评价单元，选取了岩 溶石漠化、岩溶干旱、岩溶洪涝、岩溶塌陷、地表与地下水的开发利用条件及水 质、人类活动强度、植被覆盖率等1 0 个指标，将各指标作为环境地质变量加权求 和后，将全省岩溶区的生态地质环境质量分为3 个类别1 3 个大区1 9 个亚区，并 对各亚区的生态适宜性进行了定性评价 王明章等，2 0 0 5 。 这些评价研究工作中，由于对“生态地质环境”的理解包含了人类社会经济的众 多方面，这一类评价指标很难统计到一个较小的评价单元中，因而所划的评价单 元均较大，有的按行政区作为评价单元，这样很难准确表征区域复杂的自然属性， 评价结果的准确性就有待商榷；与此同时，可能是由于地质状况往往具有很大的 复杂性，人们很难将岩性、地质构造等定性指标作定量化的分级描述，因此上述 各评价研究工作在构建指标体系时均忽略了地质环境的这一本质要素，这不能不 说是前述研究中的一个遗憾。 普安喀斯特生态地质环境质量评价 1 ．4 研究内容与技术路线 本研究在详细分析调查喀斯特生态地质环境要素的基础上，结合外业调查， 参考前人研究成果，制定适合于研究区的生态地质环境质量评价指标体系，其中 首次将前人研究中未选用的岩性、岩石破碎度等指标纳入，体现研究区地质环境 的本质特征；根据地质图、地形图等资料，运用G I S 技术手段，建立研究区的生 态地质环境指标空间数据库；同时建立相应的评价方法，对研究区的生态地质环 境进行量化评价与分区，提出不同质量分区的生态保护与治理对策。具体研究技 术路线如图1 ．1 。 图1 - 1 、研究技术路线 贵州师范人学硕士学位论文 第二章研究区自然地理与地质概况 2 ．1 地理位置及行政区划 研究区普安县位于云贵高原中段，贵州省西南部乌蒙山区，黔西南布依族苗 族自治州北部。地处东经1 0 4 0 5 1 ’至1 0 5 0 0 97 ，北纬2 5 0 1 8 ’至2 6 0 1 0 ’之间。县境形状 呈不规则的南北向长条形，南北两端相距9 6 ．5 5 k i n ，东西间隔最宽处3 3 k m 。全县 总面积1 4 2 9 k m 2 。县境东接晴隆县，西靠盘县，南邻兴仁县、兴义市，北依水城、 六枝特区。县城驻盘水镇，东距贵州省会贵阳市2 9 7 k m ，南距黔西南州府兴义市 1 4 7 k m 。镇胜高速公路与3 2 0 国道自东向西穿境而过，为对外主要交通要道。 图 2 - 】 ，图2 ．1