天津市大黄堡湿地生态地质环境脆弱性评价及对策研究

郭立君　董路阳　王林海　张学斌　韩荣文

摘要：在阐述大黄堡湿地生态地质环境条件基础上，选取湿地水涵养状态、水文地质条件、水土环境质量、生物多样性及人类工程活动等多个评价因子，利用傅勒三角形法确定各评价因子的权重，采用综合指数法对大黄堡湿地生态地质环境脆弱性进行了综合评价。评价结果显示，大黄堡湿地可划分为生态地质环境脆弱性低区、中等区、较高区和高区4个区，其中核心区西南一带处于脆弱性低区，分布面积共为0. 73 km2；湿地北部和南部的芦苇沼泽、上马台水库等处于脆弱中等区，分布面积共13. 27 km2；湿地内各村镇坑塘，北京排污河、狼尔窝引河等水系处于脆弱性较高区，分布面积共68. 16 km2；大黄堡湿地东部与南部水产养殖区以及村镇居民区等处于脆弱性高区，分布面积共29. 84 km2。

关键词：生态地质环境；评价因子；脆弱性评价；大黄堡湿地

中图分类号：X820.3 文献标志码：B

前言

天津市地处九河下梢，东临渤海，北依燕山，境内河流纵横，坑塘淀洼星罗棋布，拥有非常丰富的湿地资源，生物多样性显著。在天津这样人口密集的城市区域，湿地良好的生态环境和多样的生态服务功能对城市社会经济可持续发展有重要作用。大黄堡湿地作为天津市“三区两带”生态安全格局中的重要组成部分，对于天津市乃至京津冀生态环境具有重要意义。而由于经济的发展、人口的增加，特别是人类生活生产活动的影响，大黄堡湿地极易受到侵占或者破坏。正确评价大黄堡湿地生态地质环境脆弱性，可为天津市生态平衡布局和湿地保护提供科学依据。

1 研究区概况

大黄堡湿地为文章研究对象，位于天津武清区东南部（如图1所示），地处华北平原、东北部海河流域下游，为冲积平原和海积冲积平原。土壤类型为潮土。季节变化较为明显，介于大陆性气候和海洋性气候的过渡带上，属于暖温带半湿润季风气候，一年四季分明。年平均气温11.6℃；年平均降水量573.9 mm；年蒸发量1 164.4 mm。湿地的地表水系属于海河水系，流经大黄堡湿地的河流主要有龙凤河（北京排污河）、柳河干渠等。补给方式为综合补给，主要靠地表径流和大气降水，季节性有水流出。大黄堡湿地是一个由多种生态要素组成的生态系统，生态类型复杂多样，其中芦苇占绝对优势。按照不同区域的功能，大黄堡湿地自然保护区分为核心区、缓冲区和实验区三部分。

2 地质环境背景

研究区位于华北地台二级构造单元一华北坳陷中，位于三级构造单元冀中坳陷中的四级构造单元武清凹陷、杨村斜坡、河西务凸起内。地层属华北地层大区，华北平原地层分区。大部基岩为中生界，被巨厚新生界覆盖。

研究区为第四系及新近系覆盖层孔隙水地区，可划分出五个含水层组。此次主要关注对湿地水环境影响较大的第1含水组中的潜水和微承压水，地层时代为晚更新世晚期和全新世，岩性主要为厚层的粘土、粉砂质粘土、粘土质粉砂以及薄层的粉砂。

3 生态地质环境单因子评价

3.1 地表水环境质量评价

此次工作在研究区共采集地表水样品98件，基本涵盖了研究区所有主要水域。地表水环境质量按照《地表水环境质量标准》（GB 3838 - 2002）进行评价（如表1所示），根据工作区湿地地表水环境功能和保护目标，此次地表水环境质量评价，参照地表水环境质量Ⅲ类标准，采用单指标评价法判定。

评价显示，大黄堡湿地各斑块水域水质中等偏差，其中柳河干渠、运东干渠、上马台水库水质为Ⅲ类，黄沙河、大黄堡北芦苇沼泽水质为Ⅳ类，其余湿地斑块水质为V类和劣V类水。水质污染组分主要有：高锰酸钾指数、总磷、氨氮及五日生化需氧量。

3.2 浅层地下水环境质量评价

此次工作在研究区周边布设地下水环境质量监测点8对，其中采集潜水样品8个，微承压水样品8个。按照《地下水质量标准》（GB/T14848 - 2017）（见表2）进行评价。

评价显示，氨氮超标最为普遍，氨氮含量较高的浅层地下水主要分布在研究区东、南鱼塘区；高锰酸钾指数超标亦较为普遍，其含量较高的浅层地下水主要分布在各村镇坑塘集中区。

3.3 土壤环境质量评价

采集98件湿地底泥样品，底泥采样点位与地表水采样点位一致。评价指标参照《土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618- 2018）中规定的土壤污染风险筛选值的基本项目，包括镉、汞、砷、铅、铬、铜、镍、锌共8项重金属元素。结果显示，在研究区98件底泥样品中，所有重金属元素含量均小于农用地土壤污染风险筛选值。由此可见研究区土壤未受到重金属污染。

3.4 土壤盐渍化评价

此区土壤类型均为潮土。根据此次工作采集的98件土壤易溶盐分析资料，研究区土壤盐渍化程度分为无盐渍化、轻度盐渍化、中度盐渍化和重度盐渍化，全区无盐土。无盐渍化区约占研究区总面积45%，主要分布在大黄堡芦苇沼泽区；轻度盐渍化区连片分布在研究区中部，约占研究区总面积40%；其余中度和重度盐渍化区占比较小，零星主要分布于研究区南部和东部鱼塘。

3.5 包气带防污性能评价

研究区包气带岩性以粉质粘土以及粉质粘土与粉砂互层为主，单层包气带厚度范围为1 -3 m。此区包气带的渗透系数为5. 25×10 -6cm/s-12.19×10 -5 cm/S，根据《环境影响评价技术导则一地下水环境》（HJ 610 - 2016）中天然包气带防污性能分级参照，研究区防污性能为中等。

4 生态地质环境脆弱性评价

4.1 评价方法

首先选定评价因子，确定各个评价因子的分级和量化标准，然后利用傅勒三角形法计算出各个评价因子的权重，最后根据各个评价因子量化结果和权重，计算出每个评价单元的总分值，并根据计算出的总分值进行生态地质环境脆弱性分区。

4.2 评价因子及其分值标准的确定

选取湿地含水量、地表水环境质量、浅层地下水环境质量、土壤环境质量、土壤盐渍化程度、包气带防污性能、植物的发育情况以及人类活动影响8个评价因子。经过详细调查和综合分析，研究确定各评价因子分值（见表3）。

4.3 评价因子权重确定

确定各个评价因子的权重采用傅勒三角形法。具体方法是：如图1所示，按傅勒三角形格式将评价因子（A、B、C、D、E、F、G、H）列出来，相邻两行为一组，即第一行和第二行为一组、第三行和第四行为一组，以此类推，组内两两对比。例如：将第一行的A评价因子与第二行的B、C、D、E、F、G、H评价因子进行对比，在认为更重要的评价因子上作出圆圈标记。然后，再以相同的方式，对剩余组评价因子进行比较，确定出哪些因子是更关键的。如果认为两两比较中的评价因子一样重要，则这两个因子均标记圆圈。然后统计圆圈的总数量，各个评价因子所标记的圆圈数除以圆圈总数量的数值，就是各评价因子的权重。经计算统计：湿地水涵养状态评价因子（A）权重为0.241，地表水质量评价因子（B）权重为0. 207，浅层地下水质量评价因子（C）权重为0.069，土壤环境质量评价因子（D）权重为0.172，土壤盐渍化评价因子（E）权重为0.035，包气带防污性能评价因子（F）权重为0.103，植被发育状况评价因子（G）权重为0. 138，人类工程活动评价因子（H）权重为0. 035。

4.4 生态地质环境脆弱性评价及分区

4.4.1 计算方法

根据评价因子野外调查或收集资料获得的数值，再对应分级与评价指标取值（见表3），得出相对应的各评价因子的分值，最终使用以下公式来计算出每个评价单元的总分值：

在式（1）中，n表示评估因子的数量

4.4.2 脆弱性分区

由于研究区生态地质环境条件变化较小，按照每个单元面积1 km ×1 km划分，把研究区划分成112个评价单元。首先给定单项评价因子的基本分值，然后依据上述计算方法分别计算出每个评价单元各因子综合分值P，最后按得分P≤40、40 80确定脆弱性分级对应为低、中等、较高、高。

4.4.3 生态地质环境脆弱性评价结果

经评价，全区共划分为生态地质环境脆弱性低区、生态地质环境脆弱性中等区、生态地质环境脆弱性较高区和生态地质环境脆弱性高区4个区，具体阐述如下。

生态地质环境脆弱性低区（Ⅰ区）：分布于大黄堡湿地核心区西南，分布面积共为0. 73 km2。该区属于芦苇沼泽湿地类型，水环境质量为Ⅲ类，无污染。浅层地下水水质基本均为Ⅲ-Ⅳ类，土壤无重金属污染。植被发育良好。该区生态地质环境良好。

生态地质环境脆弱性中等区（Ⅱ区）：分布于大黄堡湿地北部和南部的芦苇沼泽湿地斑块、上马台水库，分布面积共13. 27 km2。水质为Ⅳ类，轻微污染。浅层地下水水质基本均为Ⅴ类，土壤无重金属污染。植被发育良好。该区生态地质环境总体中等。

生态地质环境脆弱性较高区（Ⅲ区）：大黄堡湿地大部分区域属于本区，主要包括湿地内各村镇坑塘，北京排污河、狼尔窝引河等水系，分布面积共68.16 km2。该区大部分湿地斑块为有水区，小部分地表裸露，为潮湿区，水质Ⅳ-Ⅴ类，局部为劣Ⅴ类。土壤无重金属污染。浅层地下水均为Ⅴ类。植被总体发育一般。该区生态地质环境较差。

生态地质环境脆弱性高区（Ⅳ区）：主要分布于大黄堡湿地东部与南部水产养殖区以及村镇居民区，分布面积共29. 84 km2。该区大部为鱼塘，非永久蓄水，各村镇居民区基本为无水区。地表水质量基本均为劣Ⅴ类，重度污染。土壤局部存在锌和砷等重金属污染。浅层地下水均为Ⅴ类。植被发育较差，仅有小规模芦苇和农作物。人类活动强烈，湿地生态环境受外界威胁较大。该区生态地质环境差。

5 脆弱性原因分析及对策建议

研究区主要存在水量减少和水体污染等问题，原因分为自然因素和人为因素，自然因素包括气温逐年升高、降雨量不稳定；人为因素主要包括水资源利用不合理、农作物农药化肥的使用、工程建设活动等。文章针对上述问题提出以下湿地保护管理建议：（1）集约使用水资源，要减少上游不合理拦截客水的建设，合理调配和利用水资源；（2）严防湿地水体污染，应从源头上尽量减少乃至杜绝污染物排放；（3）加强湿地类型、面积、水文、水土环境以及生物多样性等方面监测；（4）采取有力措施，积极推进湿地保护的宣传。

6 结论

研究区水质整体中等偏差，除运东干渠、柳河干渠、上马台水库水质符合Ⅲ类水标准，其余湿地斑块水质均存在一定污染；土壤基本没有重金属污染，区内土壤以“非盐渍化”土和“轻度盐渍化”土为主；包气带岩性以粉质粘土和粘土为主，包气带厚度范围为1 -4 m，防污性能中等。浅层地下水与地表水沟通性较好，故浅层地下水水质和污染组分同地表水基本一致。大黄堡湿地生态地质环境可划分为脆弱性低区（Ⅰ区）、脆弱性中等区（Ⅱ区）、脆弱性较高区（Ⅲ区）和脆弱性高区（Ⅳ区）。Ⅳ区和Ⅲ区要严防湿地水体污染；Ⅱ区要集约使用水资源，减少上游不合理拦截客水的建设；Ⅰ区生态环境相对较好，建议定期开展湿地生态地质环境监测。

基金项目：天津市地质矿产勘查开发局项目“天津市重点规划区（武清区）地质调查评价”（编号：津地任[202013号）；“天津市湿地生态产品价值实现路径研究”（编号：津地矿科任[2023]2号）资助