区域地质环境质量评价研究的现状与趋势*闫满存李华梅文启忠李保生地球科学进展ADVANCE IN EARTH SCIENCES1999年第14卷第4期Vol.14 No.4 1999pp371-376摘要:区域地质环境质量评价不仅是环境目标管理和城市规划等的基本依据,还是谋求区域可持续发展必须解决的关键问题。
从自然和社会双重属性出发,地质环境质量评价可区分为基于自然属性的单灾种危险性评价、多灾种危险性评价、区域稳定性(地壳和构造稳定性)评价、环境质量综合评价和基于社会属性的单灾种风险或易损性评价、多灾种风险或易损性评价,环境质量经济评价等基本类型。
地质环境质量评价是涉及多层次和多因素的综合空间决策问题,计算机、GIS和人工智能等技术的应用,将给地质环境质量评价带来新的学科生长点。
关键词:地质环境系统;地质环境质量评价;地质环境质量经济评价;GIS中图分类号:X141 文献标识码:A 文章编号:1001-8166(1999)04-0371-06 THE CURRENT SITUATION AND TREND OF REGIONAL GEO-ENVIRONMENT QUALITY ASSESSMENTYAN Mancun,LI Huamei,WEN Qizhong(Guangzhou Institute of Geochemistry,CAS,Guangzhou510640,China)LI Baosheng(Department of Geography, Normal University of South China,Guangzhou510631,China)Abstract:The assessment and zonation of regional geo-environment quality is aimed at providing necessary and sufficient information for regional environment management and the planning of urban construction,and also is one of the core problem to be dealt with for the sustainable development of the economicsociety.From the two layers of the nature and society of geo-environment the assessment of geo-environment quality would be divided into single disaster's and multidisasters' dangerous evaluation,regional stability(include crust and geostructure stability) evaluation and the comprehensive evaluation of the geo-environment quality,and the risk and easy-damaging evalution of single disaster and multi-disasters as well as the economic evaluation of geo-environment .This paper finally points out that the assessment of regional geo-environment quality is the multi-decision-making problem which deals with multi-layers and multi-factors,The application of modern techniques such as computer、GIS and artificial intelligence etc would be a new developing branch in quantitative assessment of regional geo-environment quality in the coming years.Key words:Geo-environment system;Geo-environment quality assessment;Economic assessment of geo-environment quality;GIS.随着人口的急剧增长、经济的迅速发展和自然资源的大量消耗,不仅造成环境污染和生态环境退化,而且导致自然灾害(包括地质灾害)的频繁发生,人类生存的环境质量日趋恶化,环境问题对社会经济发展的制约作用也显得越来越突出。
为此,1992年6月联合国在巴西召开了世界环境与发展大会,制定了《21世纪议程》,提出了在发展经济的过程中保护全球环境的目标,旨在通过国际社会的一致行动,遏制全球环境恶化的趋势,协调环境与发展的关系。
我国是世界上地质灾害最为严重的国家之一,地质灾害具有类型多、分布广和成灾强度高的特点〔1,2〕。
这些地质灾害大部分发生在承载能力较低的地区,给当地的经济发展和社会稳定构成了严重的威胁。
地质灾害是地质环境质量低劣的表现,它的频发不仅反映了自然地质环境的脆弱性,而且反映了人类工程经济活动与地质环境之间矛盾的激化。
要使人类工程经济活动与地质环境之间保持较为协调的关系,就必须对地质环境质量现状进行评价,以了解不同经济发展过程中区域地质环境的基本态势和变化趋势,为环境管理和城市规划等提供依据。
1 地质环境系统及其评价体系1.1 地质环境系统地球表面的自然环境是人类赖以生存和发展的物质基础。
它主要包括气候环境、水环境、地质环境、生态环境。
地质环境是自然环境系统中影响人类生存与发展最重要的组成部分,它由地层、岩石、地质构造、地貌和地质资源以及人类社会等5个子系统构成〔3〕,其上限是岩石圈表层与大气圈、水圈、生物圈和人类相互作用的界面,其下限是人类工程经济活动和地质环境相互作用、相互影响的最大深度。
地质环境系统与自然环境系统相互影响,同时又受到人类活动的影响,并通过人类工程经济活动与社会经济系统发生联系。
特定地质环境中的人群为生存与发展所进行的一切人为活动,必将受到地质环境的制约,同时也对地质环境产生一定的影响,使之出现多方面的不平衡,进而改变地质环境质量。
一但地质环境质量的改变超出了其容量,将使地质环境发生变异并产生地质环境问题。
按地质环境质量变化的性质,地质环境问题大致可分为化学的和物理的两类〔4〕。
化学的地质环境问题是指地质环境质量的变化是化学变化过程,主要表现为其中某些地质环境要素化学组成的变化;物理地质环境问题是指地质环境质量的变化是物理变化过程,表现为其中某些地质环境要素物理结构和状态的变化。
其中,与原生地质环境不良有关所引起的物理地质环境问题主要包括地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流、水土流失、地裂缝、地面塌陷、地面沉降等地质灾害。
一般而言,地质环境质量的物理变化较化学变化来得更为迅速和直接,对社会经济的影响程度更为深远。
1.2 地质环境质量评价体系由于地质环境是对特定的人类工程经济活动作出响应的地质环境的有机整体。
从这种意义上看,地质环境具有自然和社会双重属性〔5〕。
因此,从自然和社会两个层面上考察,地质环境质量评价可大致分为基于自然属性的地质环境质量评价和基于社会属性的地质环境质量评价两大类。
基于自然属性的地质环境质量评价大致有单灾种危险性评价〔4〕、多灾种危险性综合评价、区域稳定性(包括地壳和构造稳定性)评价〔6,7〕、地质环境质量综合评价〔4〕等类型。
基于社会属性的地质环境质量评价大致分为单灾种危害性或风险评价和易损性评价、多灾种危害性或风险和易损性评价、地质环境质量经济评价〔13,14〕等类型。
2 地质环境质量评价研究的现状2.1 地质灾害危险性评价2.1.1 单灾种危险性评价80年代初,Radbruch-Hall等〔15〕开展了全美大陆1∶750万比例尺滑坡灾害评价图的研绘工作。
该研究从滑坡形成发育条件出发,选择了岩性、构造、地貌、降雨、滑坡类型、滑坡发生频率等作为评价指标,将区域自然地理单元划分为高发区、中发区、低发区,以及高易损区、中易损区和低易损区6种类型。
通过某一单元中滑坡分布面积与单元面积之比的计算,确定了高发区、中发区和低发区。
90年代初,Gupta等〔16〕将GIS技术应用在喜马拉雅山麓Rumgana流域滑坡灾害危险性评价中,选择了滑坡发育的控制因素,给出了一个滑坡危险性评价指标,将滑坡灾害风险分为低、中、高三个等级。
通过GIS的叠加分类模型功能,将各因子权重进行叠加,勾绘了滑坡危险性分区图,从而奠定基于GIS技术的滑坡灾害危险性定量评价的基础。
80年代以前,我国单灾种危险性评价研究一直停留在铁路、公路沿线以及其他工程建设区崩塌、滑坡和泥石流灾害危险性定性分析阶段。
近十余年来,随着区域性经济建设特别是城市化发展的需要,相继开展了一系列区域性地质灾害研究工作,编绘出版了《1∶500万中国地质灾害类型图》、《1∶600万中国滑坡灾害分布图》、《1∶600万中国泥石流分布及其灾害危险性区划图》等图件。
这些图件较为全面地反映了我国地质灾害的空间发育规律。
2.1.2 多灾种危险性综合评价70年代初,Hewitt等〔17〕曾提出“一地多灾”的研究构想。
这一技术路线要求对一定区域的灾害性事件的所有类型谱、统计聚集特征、以及相互关系进行描述,每个灾种特征项有强度、轮回周期和过去的损失记录,但这一设想由于种种原因未能付诸实施。
基于这一思路,Puget Sound研究人员〔18〕,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,每一灾种图都被设计作为更细致分析过程的输入项,据此生成总的潜在损失图。
80年代初,Radbruch-Hall〔15〕又研绘了1∶750万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。
此后,Van Westen等〔19〕基于GIS系统进行了山地地质灾害风险分析。
90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,并建立了各类地质灾害危险性评价模型〔20,21〕。
其中,张业成等〔20〕针对我国崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等灾害,建立了地质灾害危险性指数评价模型和危险性评价分析模型,并研绘了地质灾害强度分布图和区划图。