西安市地质环境质量的灰色关联与模糊综合评价

刘永娟

（西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054）

西安市地质环境质量的灰色关联与模糊综合评价

刘永娟

（西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054）

本文分析了西安市区的地质环境，选取主要评价指标因子，建立了评价分级标准和指标体系。运用MAPGIS软件建立了图形数据库，通过空间分析获得各区评价指标值。用灰色关联法-模糊综合评判方法进行评价，对照相关标准把市区地质环境划分为优、良、中、差四个质量等级，从而提出了预防整治和保护的合理措施及建议。

西安市；地质环境质量；评价；灰色关联；模糊综合评判

随着城市建设扩张和发展，西安面临的地质环境问题日益复杂。因此，评价西安市区地质环境质量，可以为开发控制低劣质量土地和对其的工程处理提供必要的理论支撑[1]。本文作者将灰色关联与模糊综合评判法对西安市区环境进行分区评价，为城市长远发展的合理规划提供科学依据。

1 研究区概况和评价单元的划分

本研究区面积约361km2，地形大致为东南高而西北低。区内主要河流均属黄河流域渭河水系，它们将渭河断块进一步分割形成次一级或更次一级断块[2]。本文按照地貌特征将西安市地质环境评价区分为五个单元，如图1：

图1 研究区工程地质环境分区图（1：100000）

2 西安市地质环境质量因子的选取

由于城市地质环境质量的评价主要是针对城市规划布局，因此通过查阅文献和相关调研，结合咨询该领域的专家，选定研究区西安市区地质环境的7个主要影响因素。

经结合研究区的实际情况，确定出的研究区地质环境质量评价指标体系与分级标准如表1所示(1-坡度，2-地裂缝，3-地面沉降斜率，4-黄土湿陷等级，5-断裂密度，6-地基承载力，8-人类工程活动，其中地裂缝用影响面积/单位面积表示)：

表1 研究区地质环境质量评价指标体系及分级标准

3 基于模糊综合评判法的评价

本文根据西安市地质环境的特点，选用模糊综合评判建立评价指标体系。

3.1 数据处理

为了同中国地质环境监测院制定的规定一致，评价因素的指标界线分为四个等级。具体见表2研究区评价指标量化结果(编码和单位同表1)。

表2 研究区评价指标量化结果

3.2 模型的建立及权重的计算

3.2.1 选取母因素，计算权重

根据选取的评价因子，通过资料调查法[3]和专家调查法，结合灰色关联法计算的各指标权重分析，认定地裂缝这一影响因素对西安地质环境的破坏最严重，所以选择地裂缝这一变量作为母因素[4]，其他影响因素为子因素，计算得关联度依次为：

0.731 ；1；0.997；0.993；0.994；0.983；0.976

关联序由大到小为：1，0.997，0.994，0.993，0.983，0.976，0.731

根据其对研究区影响程度大小分别给出评价等级指标，各子因素对母因素影响的大小顺序依次是：地面沉降，黄土湿陷性，断裂，地基承载力，人类工程活动，坡度。

由关联度计算得到权重：

0.1095 ，0.1498,0.1494,0.1488,0.1493,1473,0.1095

3.2.2 模糊评判

确定评判因素集V，评语集U，权重集[X]

V={地形坡度，地裂缝，地面沉降，黄土湿陷性，断裂，地基承载力人类工程活动}

U={优;良;中;差}

[X]={0.1095;0.1498;0.1494;0.1488;0.1493;0.1473;0.1462}

对关联度归一化处理之后得到各评价指标的权重，建立7个评价指标的评判因素集[5]。

假设环境质量评价等级确定为4个级别，即优，良，中，差，则可确定U集={优，良，中，差}对应[X]集={0.1095，0.1498，0.1494，0.1488，0.1493，0.1473，0.1462}根据表2，通过计算得到模糊关系矩阵，经过演算加权平均即可得：

[Y]I区=[0.60;0.25;0;0.15]，[Y]II区=[0.11;0.57;0.13;0.12]，[Y]III区=[0.23;0.15;0.48;0.15]，[Y]IV区=[0.15;0;0.06;0.79]，[Y]V区=[0.63; 0.07;0;0.30]

归一处理的评价结果如下：

I区{0.60（优）,0.25（良）,0（中）,0.15（差）}；II区{0.11优）,0.57（良）,0.13（中）,0.12（差）}

III区{0.23（优）,0.15（良）,0.48（中）,0.15（差）}；IV区{0.15（优）, 0（良）,0.06（中）,0.79（差）}

V区{0.63（优）,0.07（良）,0（中）,0.30（差）}

4 评价结果分析

经过对以上计算分析，得到西安市地质环境质量分区等级：I区优；II区良；III区中；IV区差；V区优。

故评价结果为：I区和V区属于优级地质单元，主要地质问题为断裂；II区属于良级地质单元，该区地基承载力和断裂影响为中等，其他评价因子等级均为良级；III区为中等，主要地质问题为黄土湿陷性高和地基承载力低；IV区的地质问题最为严重，属于地质环境质量最差的地质单元。该区地裂缝最严重，地面沉降率最大，黄土湿陷等级最高，另外，该区地基承载力等级最低，而且该区人类工程活动最为强烈。

5 防治与保护

具体措施如下：优级地质单元，应避开断裂带和不稳定的斜坡地带，可规划一般工民建筑，但应做好抗震防洪设防工作；对于良级地质单元，也应尽量避开断裂带的影响，方可布置各类建筑物；对于中等级别的地质单元，要对黄土地基的湿陷性进行处理，并避开地裂缝针，根据不同湿陷类型和建筑等级布置各类工程；对于地质环境质量最差的地质单元，要避开地裂缝，避免不必要的人类工程活动的破坏；而且尽量消除黄土湿陷性的影响，不能把杂填土作为天然地基。

[1]李显忠.西安市城市地质环境与土地工程能力评价[J].地球科学-中国地质大学学报,2000,11,25：638-641.

[2]陕西省地质矿产厅.陕西省计划委员会编.西安地区环境地质图集[M].西安:西安地图出版社,1999.

[3]索传郿,王德潜,刘祖植.西安地裂缝地面沉降与防治对策[J].第四纪研究,2005,1,23（1）：23-28.

[4]刘永娟.西安市城区地质环境质量评价[D].西安:西安科技大学硕士学位论文,2009.

[5]吴天魁,王波,顾基发,等.基于模糊综合评判与故障树法的震压造型机故障诊断[J].西安科技大学学报,2014,3（34）:368-372.

刘永娟（1978—），女，汉，陕西凤翔人，工程师，硕士，主要从事城市地质环境评价研究及污水处理研究工作。