威海市地质环境质量评价

袁星芳

(山东省第六地质矿产勘查院，山东 威海 264209)

0 引言

地质环境质量评价是指在考虑区域地质环境背景条件的基础上，评价人类工程活动对区域地质环境条件的破坏程度，进而评估其对工程建设的适宜性[1-3]。地质环境质量评价的目的是通过了解城市地质环境质量状况，合理地开发利用地质环境优势，控制地质环境劣势，进而为国土空间规划和城市建设提供地学支撑[4-5]。研究区为威海市，地处山东半岛最东端，北、东、南三面濒临黄海，区位优势明显，交通便利。近年来，从“山东半岛蓝色经济区”规划，到“智慧城市”起步，再到“精致城市·幸福威海”建设，大规模建设工程此起彼伏，在造福人类的同时，对地质环境产生了一定影响。因此开展研究区地质环境质量评价，反映区内的地质环境质量现状和演化态势，对区内经济社会可持续发展和地质环境保护具有重要决策意义[6-11]。

1 研究区概况

研究区为威海市，地处山东半岛的最东端，北、南、东三面濒临黄海，北与辽东半岛相对，西与烟台市接壤，东与朝鲜半岛相望，总面积5797km2，辖环翠区、文登区、荣成市和乳山市[12]。

1.1 自然地理条件

1.1.1 气象水文

研究区属北温带季风型大陆性气候，与同纬度的内陆地区相比，雨水充沛、空气宜人，表现出春冷、夏凉、秋暖、冬温的气候特点。1991—2020年平均降雨量为731.58mm，与同纬度的内陆地区相比偏多[12-15]。

1.1.2 地形地貌

研究区地处沿海低山丘陵区，地形起伏缓和、谷宽坡缓，地势总体西北高、东南低。地貌类型主要有低山、丘陵和平原。低山区主要分布于昆嵛山。丘陵区主要分布于荣成市崖头、文登城区以北、乳山市北部等地。平原区主要分布在乳山河、黄垒河、母猪河、沽河等比较大的河流两岸及沿海地带，呈树枝状或不规则形状展布[16-17]。

1.2 基础地质条件

研究区位于秦岭-大别-苏鲁造山带，胶南-威海隆起区，其西邻华北板块受中生代造山带作用影响，区域隆升强烈[18-19]。

1.2.1 地层

区内出露地层从老到新为古元古代的荆山群、中生代的莱阳群和青山群以及第四系。古元古代荆山群主要分布在午极镇、张村镇、初村镇等地；中生界莱阳群大面积分布在崖子镇、马家店镇、乳山口镇等地，青山群大面积分布在俚岛盆地一带；第四系主要沿现代河床冲积和沿海发育，明显受地形、地貌控制[20]。

1.2.2 构造

研究区断裂构造主要为NE向，其次为NW向，少量为近SN向。NE向断裂主要有横口-杨格庄断裂、海阳断裂和朱吴断裂；NW向断裂主要有俚岛断裂、神道口断裂、城南河断裂；近SN向断裂主要有米山断裂[21-22]。

1.2.3 岩浆岩

区内岩浆岩极为发育，占全区总面积的80%，主要包括新元古代荣成序列的花岗质片麻岩、中生代文登序列、玲玲序列、伟德山序列和崂山序列的二长花岗岩[21-22]。

1.3 水文地质条件

区内水文地质条件比较简单，主要受气象水文、地形地貌、地层岩性以及地质构造等因素控制和影响。根据地下水的埋藏条件和含水层的水力特征，将区内地下水划分为孔隙水、裂隙水和岩溶水3大类。孔隙水主要分布在第四系现代河床两侧和沿海地带，富水性较好；裂隙水在区内广泛分布，富水性较差，局部地段受断裂构造影响，裂隙比较发育，富水性较好；岩溶水小面积分布在乳山市西北部，富水性一般[23]。

1.4 工程地质条件

根据地震动峰值加速度《中国地震动参数区划图(GB18306—2015)》[24]，将威海市划分为2大类大区，即较稳定区和稳定区(图1)。

较稳定区：地震动峰值加速度为0.10g，主要分布在威海市北部地区。

稳定区：地震动峰值加速度为0.05g，主要分布在威海市南部地区。

1—稳定区；2—较稳定区；3—分区界线图1 区域地壳稳定性分区图

1.5 环境地质条件

1.5.1 地质灾害

根据区内的地质环境条件，将区内地质灾害划分为4个等级[25-26]。高易发区主要分布在俚岛村、皂埠、九家疃等地；中等易发区主要分布在伟德山、产里、北虎口等地；低易发区主要分布在荣成西南山区、槎山沿海山区、大水泊东北山区等地；不易发区主要分布在地质灾害易发区的外围(图2)。

1—不易发区；2—低易发区；3—中等易发区；4—高易发区图2 地质灾害易发分区图

1.5.2 地下水污染

依据《地下水质量标准(GB/T 14848—2017)》[27]，将区内地下水划分为5类，Ⅰ类水，分布面积较小，主要位于乳山市冯家镇周围。Ⅱ类水，区内零星分布，主要位于乳山市冯家镇、荣成市俚岛镇等地。Ⅲ类水，分布范围较广，主要位于乳山市大部分区域、荣成市中部、环翠区东南部等地。Ⅳ类水，位于文登区中部、荣成市南部、威海市城区等地。Ⅴ类水，小面积分布，位于环翠区张村镇和荣成市上庄镇附近(图3)。

1—Ⅰ类水；2—Ⅱ类水；3—Ⅲ类水；4—Ⅳ类水；5—Ⅴ类水；6—分区界线图3 地下水质量分区图

1.5.3 海水入侵

根据氯离子含量高低，海水入侵划分为3类。其中，严重侵染区共3处，位于荣成市成山镇大岗村、文登区宋村镇麦岛盐场、文登区小观镇二王家附近；较严重侵染区共7处，位于荣成市成山镇水产公司、俚岛镇颜家屯以东、文登区侯家镇南廒以南等地；轻度侵染区共9处，位于荣成市崂山街道桑沟湾、斥山街道凤凰港、乳山市南黄镇沿海等地(图4)。

1—轻度侵染区；2—较严重侵染区；3—严重侵染区；4—分区界线图4 海水入侵分区图

2 评价方法

2.1 评价方法

选择层次分析法和模糊数学法作为本次评价的主要方法[28]。

(1)层次分析法。用于确定各评价指标的权重，该方法是美国著名运筹学专家匹兹堡大学教授T.L.Saaty于20世纪70年代提出的，其原理比较简单，但是有较严格的数学依据，因此，可以广泛应用于复杂系统的分析和决策。

(2)模糊数学法计算公式如下：

式中：F—综合评价值；Wi—评价指标的权重；Xi—评价指标的属性赋值；n—评价指标的个数。

2.2 指标选取依据及合理性分析

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应性。一般而言，全面评价影响人类生存与发展的地质环境条件好坏，既包括有利条件也包括不利条件。有利的地质资源，包括水资源、土地资源、矿产资源等，不利的条件则是因不适宜地开发利用各种地质资源而引发的各种地质环境问题，包括地质灾害、地下水污染和海水入侵等[9](图5)。由前文分析得知，区内地质环境问题的发育与地质环境条件和人类工程活动密切相关，比如人类开挖边坡、开采金属矿产等导致崩塌、滑坡、采空塌陷等地质灾害的发生；大量开采地下水导致海水倒灌，发生海水入侵；无序投放垃圾、使用农药和化肥等导致地下水质量变差。因此，本次评价主要选取地质环境条件、地质环境问题、人类工程活动作为一级评价指标；地形地貌、地下水资源、区域地壳稳定性、地质灾害、地下水污染、海水入侵、人口密度、农业活动、矿业活动作为二级评价指标。

图5 地质环境质量评价因子层次结构图

2.3 指标量化

地质环境质量评价指标的量化分级是在地质环境质量分级的基础上，通过对区内地质环境影响因素的统计分析，确定评价指标的最优和最差2个极限，按照各评价指标对地质环境影响程度，以极限值或递减规律的取值来实现量化分级[9](表1、表2)。

表1 地质环境质量评价因子分级评分标准

表2 评价指标量化方法及量化分级

2.4 权重确定

地质环境质量评价是涉及多因素、多因子的综合性问题[9]。由于各因素、因子对地质环境质量贡献大小不同，因此求权重的过程就是对不同因子间“重要性”程度分析过程，本次采用层次分析法确定各评价因子的权重。

通过比较各评价因子的相对重要性进行评估打分，打分标准见表3，得到如表4—表7的打分表。

表3 判断矩阵标度及其含义

表4 一级评价因子打分表

表5 地质环境条件二级评价因子打分表

表6 地质环境问题二级评价因子打分表

表7 人类工程活动二级评价因子打分表

2.5 等级划分

将研究区按照5km×5km网格进行剖分，剖分后共计292个单元格，分析各单元格中的影响因素对单元格进行系统打分，通过Surfer和MapGIS软件的辅助分析功能，获得研究区全部的地质环境质量评价结果(表8)。

表8 地质环境质量评价因子分级评分标准

2.6 评价结果

根据上述评价方法，得出研究区地质环境质量综合评价结果，划分为3个等级，即优等区、良好区和中等区(图6)。

1—优等区；2—良好区；3—中等区；4—分区界线图6 地质环境质量评价结果图

优等区：分布在研究区的大部分地段，面积3278.97km2，约占研究区总面积的56.66%。区内地形起伏变化较小，地貌类型以平原和丘陵为主；地下水富水性较好，人类工程活动一般，地下水水质类型以Ⅲ类水为主；无活动断裂通过，工程地质条件良好；无崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发生，处于地质灾害不易发区和低易发区；无海水入侵现象。该区域总体地质环境条件良好，无地质环境问题发生。

良好区：分布在环翠区北部、文登区西部、乳山市北部及荣成市东部地区，面积2493.09km2，约占研究区总面积的43.01%。区内地形起伏变化一般，地貌类型以低山和丘陵为主；地下水富水性一般，人类工程活动一般，地下水水质以Ⅳ类水或者Ⅴ类水为主，超标离子主要为硝酸根或者亚硝酸根；无活动断裂及大型断裂构造通过，工程地质条件较好；局部地区已发生崩塌地质灾害，处于地质灾害中等易发区；局部地区已出现海水入侵现象。该区域总体地质环境条件一般，局部地区已发生地质环境问题。

中等区：小面积分布威海市市中心一带，面积24.94km2，约占研究区总面积的0.43%。区内地形起伏变化较小，地貌类型以平原和丘陵为主；地下水富水性较差，区内人类活动比较频繁，地下水水质以Ⅳ类水为主，超标离子主要为硝酸根；有神道口活动断裂通过，工程地质条件较差；局部地区已发生崩塌地质灾害，处于地质灾害高等易发区；西部孙家疃以及东部市区一带存在海水入侵现象。该区域总体地质环境条件较差，已发生地质环境问题，工程建设时应采取必要的防护措施或者避让该区域。

3 结论

(1)本次评价选取地质环境条件、地质环境问题、人类工程活动3个指标作为一级评价因子，地形地貌、地下水资源、区域地壳稳定性、地质灾害、地下水污染、海水入侵、人口密度、农业活动、矿业活动9个指标作为二级评价因子，采用层次分析法和模糊数学综合指数法对威海市地质环境质量进行综合评价。

(2)研究区地质环境质量划分为优等区、良好区和中等区3个级别。总体来说，研究区地质环境质量较好，其中优等区面积3278.97km2，约占研究区总面积的56.66%，区内地质环境条件较好，未发生地质环境问题；良好区面积2493.09km2，约占研究区总面积的43.01%，区内地下水水质以Ⅳ类水或者Ⅴ类水为主，超标离子主要为硝酸根或者亚硝酸根，局部地区已发生地质灾害，且存在海水入侵现象，地质环境条件一般；中等区仅小面积分布威海市市中心一带，面积24.94km2，约占研究区总面积的0.43%，区内人类活动比较频繁，地下水水质以Ⅳ类水为主，超标离子主要为硝酸根，已发生地质灾害，存在海水入侵现象，且有神道口活动断裂通过，地质环境条件较差，工程建设时应予以重视，采取必要的防护措施或者避让该区域。

(3)该评价结果可为地方经济建设和可持续发展提供专业的、可利用的、准确的地学支撑，为国土空间规划提供优质的特色地质服务。