區(qū)域地質(zhì)環(huán)境可持續(xù)利用評價體系初步

區(qū)域地質(zhì)環(huán)境可持續(xù)利用評價體系初步研究地質(zhì)災(zāi)害是地質(zhì)環(huán)境極端惡化的一種表象。通過簡要回顧中國的環(huán)境地質(zhì)工作與存在問題，初步架構(gòu)了山地區(qū)域工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價——功能區(qū)劃——工程容量評價——地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理等四階段遞進的研究框架。地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量主要研究地質(zhì)環(huán)境自身的工程屬性。功能區(qū)劃是基于地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量研究提出地質(zhì)環(huán)境的最佳土地開發(fā)利用方式或工程類型。針對地質(zhì)環(huán)境與工程建設(shè)的相互作用特點，容量研究具體給出某一地質(zhì)環(huán)境功能區(qū)對工程規(guī)模、數(shù)量、作用強度與持續(xù)時間的響應(yīng)能力或包容能力。風(fēng)險評估主要研究工程建設(shè)與運營過程中遭遇地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險的概率、可接受性和減災(zāi)對策。ASystemofGeo-EnvironmentEvaluationBasedontheSustainableLand-UseLIUChuanzheng，ZhangMingxia，LiuYanhui（ChinaInstituteforGeo-EnvironmentalMonitoring,Beijing100081,China）Abstract:Geo-hazardisaphenomenonresultingfromstrongchangeofitsgeo-environment.Itissetupthatevaluationsystemconsistsoffourproceduresbasedonthesustainableuse,i.e.qualityfeatures,functiondivisions,engineeringcapacityandgeo-hazardriskmanagementaboutgeo-environmentofaregionbysimplifiedtorecallenvironmentgeologyworkhistoryinChinaanditsexistingdefects.Qualityevaluationistoappraisesuitableextentofgeo-environmentits-selfforhumanactivity.Functiondivisionistodetermineoptimumlandusemodeorengineeringconstructiontypesforgeo-environmentsbasedontheresultofqualityevaluation.Researchofengineeringcapacityistoestimateengineeringscope,quantity,activestrengthanditssustainedtimeofengineeringconstructioninageo-environmentfunctionarea.Riskmanagementistostudyprobability,acceptabilityandsomecountermeasuresforlossreductionwhenengineeringactivitymeetswithgeo-hazardsinitsbuildingorutilizingprocess.1引言地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境都是地球表層環(huán)境的組成部分，都是隨著人類社會的生存與發(fā)展而出現(xiàn)和變化的，二者在層次上又是不同的。地質(zhì)災(zāi)害是地質(zhì)環(huán)境極端惡化的一種表象。地質(zhì)災(zāi)害是由于自然或人為作用，多數(shù)情況下是二者共同作用引起的，在地球表層比較強烈地危害人類生命、財產(chǎn)和生存環(huán)境的巖土體移動事件。地質(zhì)災(zāi)害在成因上具備自然演化和人為引發(fā)的雙重性，它既是自然災(zāi)害的組成部分，同時又屬于人為災(zāi)害的范疇。地質(zhì)災(zāi)害具有自然屬性、社會屬性和資源屬性等三重基本屬性[1，2]。地質(zhì)環(huán)境是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的母體，是人類社會發(fā)生發(fā)展過程中所依托的地球表層巖、土、水共生的地質(zhì)系統(tǒng)。地質(zhì)環(huán)境的下墊面是地球演化作用最活躍、最復(fù)雜的地殼圈層，上覆面是密切相關(guān)的大氣圈層，兩者伴隨人類社會的發(fā)展而愈顯示其重要性。地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境利用是一個問題的兩個方面，是一個事物的兩個階段，都是尋求與人類社會和諧共存的途徑，實現(xiàn)趨利避害，興利防災(zāi)，把規(guī)范人類自身的行為融入到改造自然過程之中，積極追求地質(zhì)環(huán)境利用的可持續(xù)性。2環(huán)境（災(zāi)害）地質(zhì)工作反思2.1簡要回顧20世紀90年代以來，中國開始了比較理性的以調(diào)查評價地質(zhì)環(huán)境為內(nèi)容，以地質(zhì)災(zāi)害防治為重點和可持續(xù)利用地質(zhì)環(huán)境為目標的地質(zhì)工作。2003年，完成了以?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）為單元的全國1：50萬環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，完成了700個縣（市）的突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作，并在每個縣建立了縣、鄉(xiāng)、村三級群測群防責(zé)任制。到2005年，初步完成以省為單元的全國礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評估工作。從1953年地下水動態(tài)監(jiān)測起始，逐漸擴展到長江三角洲、華北平原和汾渭盆地等區(qū)域的地面沉降監(jiān)測預(yù)警，控制地下水開采。從零散的個體（如長江三峽新灘滑坡、鏈子崖危巖體）監(jiān)測外，到建立長江三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測網(wǎng)和四川雅安地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警試驗區(qū)等，終于從2003開始在中央電視臺向全國發(fā)布汛期地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警預(yù)報，發(fā)揮了重要的警示作用，逐步提高了全社會的減災(zāi)防災(zāi)意識[3]。重大地質(zhì)災(zāi)害治理，特別是三峽工程庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理及搬遷避讓工程等，取得了明顯的成績。2.2問題與反思隨著我國社會經(jīng)濟水平的持續(xù)快速發(fā)展，社會需求與科學(xué)利用地質(zhì)環(huán)境和減輕地質(zhì)災(zāi)害的矛盾更加突出，對國家地質(zhì)工作提出了顯然不同于以往的新需求：（1）要求更加主動地為人居環(huán)境減災(zāi)服務(wù)；（2）要求更加主動地為國家重大工程規(guī)劃、建設(shè)與運營安全服務(wù)；（3）要求更加主動地為提高社會減災(zāi)意識，為和諧社會的建設(shè)與發(fā)展服務(wù)。這就要求科學(xué)界負起先導(dǎo)責(zé)任，幫助政府、企業(yè)和公眾實現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境利用效益的最大化，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險最小化。20世紀90年代前后，中國地學(xué)界曾經(jīng)掀起一個環(huán)境地質(zhì)研究的“熱潮”，但面對基礎(chǔ)工程建設(shè)和市場經(jīng)濟社會快速發(fā)展的新局面，結(jié)果自然是直接服務(wù)于具體工程建設(shè)的巖土工程體制得到普遍重視，而具有宏觀環(huán)境保護意義的工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)研究卻很快變得暗淡下來。“短視”的教訓(xùn)很快就表現(xiàn)出來了。在平原地區(qū)，典型的上海浦東地區(qū)開發(fā)只注重基于巖土工程意義的地基處理，而對區(qū)域軟土的工程地質(zhì)特征及其釋水固結(jié)階段缺乏研究，更未考慮地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量和容量問題，導(dǎo)致過度開發(fā)造成的超荷載作用成為上海區(qū)域地面沉降的新的動力源。在長江三峽工程庫區(qū)，大規(guī)模的移民遷建工程在規(guī)劃階段就缺乏地質(zhì)環(huán)境科學(xué)評價依據(jù)，簡單地決策“就地后靠”，盲目利用地質(zhì)環(huán)境，造成多處移民工程陷入地質(zhì)災(zāi)害困境，如移民城鎮(zhèn)因規(guī)劃很少考慮地質(zhì)依據(jù)而建在滑坡體上或引發(fā)新的大滑坡而不得不放棄，甚至發(fā)生多次變更和重建（如三峽庫首區(qū)的巴東、奉節(jié)新縣城），造成巨大經(jīng)濟損失和公眾社會心里恐慌[4]。另外，從地質(zhì)災(zāi)害自然、社會和資源三屬性出發(fā)，需要從社會學(xué)與倫理學(xué)角度，研究自然倫理和社會倫理的雙重和諧問題。因此，需要研究地質(zhì)環(huán)境開發(fā)利用的自然、社會和人文依據(jù)，尤其要注意到特殊地質(zhì)環(huán)境區(qū)域的弱勢人群、生活方式和風(fēng)俗觀念，甚至駐所的季節(jié)性遷徙等[5，6]。因此，環(huán)境地質(zhì)研究追求的真正目標就是“工程地質(zhì)”走出“地基與基礎(chǔ)”的局限，“災(zāi)害地質(zhì)”走出“就災(zāi)害論防治”的有限目標，或者說豎立“環(huán)境地質(zhì)”理念，脫離狹義“工程地質(zhì)”與“災(zāi)害地質(zhì)”的技術(shù)范疇。3基于可持續(xù)開發(fā)利用的區(qū)域地質(zhì)環(huán)境評價體系3.1基本認識環(huán)境地質(zhì)與災(zāi)害地質(zhì)研究的根本目的是地質(zhì)環(huán)境的可持續(xù)開發(fā)利用。比較起來，山地丘陵地區(qū)地質(zhì)環(huán)境是對人類活動反映最敏感、最劇烈的區(qū)域，也是工程地質(zhì)界和防災(zāi)減災(zāi)工程界最關(guān)注的地區(qū)。目前，我國山區(qū)城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害總體呈加劇趨勢，一方面起源于所處的地質(zhì)環(huán)境的自然變化，其次就是人類對地質(zhì)環(huán)境的不合理開發(fā)利用的觸發(fā)或促進。由于地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評價沒有超前進行，地質(zhì)環(huán)境管理理念嚴重滯后于經(jīng)濟社會活動和工程建設(shè)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)規(guī)劃、建設(shè)與運行過程中自然缺乏應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險的科學(xué)對策，盲目規(guī)劃而無節(jié)制地向山要地，最終使急劇擴展的城鎮(zhèn)陷入更加嚴重的滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害的困擾之中。3.2區(qū)域地質(zhì)環(huán)境評價體系架構(gòu)為了逐步走向可持續(xù)利用地質(zhì)環(huán)境，實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險管理，就需要盡快跳出穩(wěn)定性研究的狹隘視角，積極探索滿足山區(qū)工程建設(shè)規(guī)劃尺度（1:10,000~1:50,000）的地質(zhì)環(huán)境評價體系與方法，為具體實施不同類型區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評價提供理論先導(dǎo)和工作指南，目的是在宏觀上提供回答地質(zhì)安全問題的平臺。為此，初步提出區(qū)域地質(zhì)環(huán)境評價研究的基本框架（圖1）。區(qū)域地質(zhì)環(huán)境工程容量評價區(qū)域地質(zhì)環(huán)境工程容量評價地質(zhì)災(zāi)害防治風(fēng)險管理研究區(qū)域地質(zhì)環(huán)境工程功能區(qū)劃區(qū)域工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價區(qū)域地質(zhì)環(huán)境持續(xù)利用研究圖1區(qū)域地質(zhì)環(huán)境可持續(xù)利用研究程序圖Fig.1Regiongeo-environmentevaluationsystembasedonthesustainableuse因此，完整的區(qū)域地質(zhì)環(huán)境可持續(xù)利用研究是一個四階段遞進的研究體系：（1）區(qū)域工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價；（2）區(qū)域地質(zhì)環(huán)境工程功能區(qū)劃；（3）區(qū)域地質(zhì)環(huán)境工程容量評價；（4）地質(zhì)災(zāi)害防治風(fēng)險管理研究。每個階段都能服務(wù)于該區(qū)域的開發(fā)規(guī)劃和防災(zāi)需求，但工作層次和精細程度的要求是不同的。區(qū)域地質(zhì)環(huán)境評價要遵循幾個工作原則，以保證評價成果不但“有用”，而且“好用”。（1）目標針對性針對明確的工作目標，即滿足地質(zhì)環(huán)境管理的需要和工程規(guī)劃部署的需要。（2）地質(zhì)規(guī)定性立足于地質(zhì)環(huán)境演化歷史和區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其成因，全面反映地質(zhì)體的工程地質(zhì)特征。（3）實用性根據(jù)工程規(guī)劃的需要合理確定工作精度或評價單元尺寸，使評價結(jié)果實用且易于檢驗。（4）易讀性地質(zhì)研究過程是復(fù)雜的，但地質(zhì)環(huán)境評價成果圖應(yīng)是簡明的，不但便于工程規(guī)劃設(shè)計人員使用，同時要能夠讓行政官員看懂。必要時根據(jù)需要制作單因子或多因子圖層，引導(dǎo)不同層面的人員合理利用地質(zhì)環(huán)境，增強工程防災(zāi)避災(zāi)風(fēng)險意識。（5）可完善性充分利用RS和GIS技術(shù)，建立功能比較完備的信息系統(tǒng)，并設(shè)計隨時添加、增刪、調(diào)用和迭加生成新產(chǎn)品等各項功能。3.2.1地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價區(qū)域地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價的目的是為城鎮(zhèn)區(qū)域三維空間地質(zhì)環(huán)境的開發(fā)利用規(guī)劃，為山地人居的可持續(xù)性生存發(fā)展和避免或減輕地質(zhì)災(zāi)害提供科學(xué)依據(jù)。地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價是界定地質(zhì)環(huán)境對人類工程經(jīng)濟活動的滿足程度，具體表現(xiàn)為適宜性，比較強調(diào)地質(zhì)環(huán)境自身在工程方面的客觀屬性[7]。區(qū)域地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價的任務(wù)是，在區(qū)域地質(zhì)環(huán)境（災(zāi)害）綜合調(diào)查基礎(chǔ)上，建立信息系統(tǒng)、選擇地質(zhì)環(huán)境因子、編制因子圖層、選用計算模型、分析計算結(jié)果和進行地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量區(qū)劃，分區(qū)評價提出地質(zhì)環(huán)境對工程建設(shè)的適宜性意見。探索區(qū)域地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價方法體系，形成完整的工作程序。3.2.2地質(zhì)環(huán)境功能區(qū)劃研究地質(zhì)環(huán)境功能區(qū)劃的目的是合理規(guī)劃利用地質(zhì)環(huán)境，確定恰當(dāng)?shù)拈_發(fā)方式和工程功能布局。地質(zhì)環(huán)境功能區(qū)劃是在地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展狀況和趨勢，進行地質(zhì)環(huán)境功能分區(qū)，分別提出適宜城鎮(zhèn)建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)村社區(qū)、林草、果樹、蔬菜與交通等方面的工程功能區(qū)劃意見。地質(zhì)環(huán)境功能區(qū)劃的基本原則是滿足可持續(xù)利用與生態(tài)好轉(zhuǎn)的需要。地質(zhì)環(huán)境功能區(qū)劃工作是地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價的具體應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合具體工作區(qū)的歷史、地理和人文生態(tài)位勢具體確定。對于不滿足規(guī)劃功能的區(qū)段初步提出可行性論證意見。3.2.3地質(zhì)環(huán)境工程容量研究地質(zhì)環(huán)境容量評價是在地質(zhì)環(huán)境功能區(qū)劃基礎(chǔ)上，結(jié)合具體的工程類型、規(guī)模、建設(shè)過程與運營特點，通過界定地質(zhì)環(huán)境對人類工程經(jīng)濟活動方式、規(guī)模和強度及持續(xù)時間的響應(yīng)能力，研究確定具體地質(zhì)環(huán)境功能區(qū)的包容能力。重點是研究地質(zhì)環(huán)境與工程建設(shè)的相互作用關(guān)系，按功能區(qū)分別評價工程建設(shè)容量。要求針對具體工程的建筑類型、規(guī)模、建設(shè)過程與運營特點開展工作，提出具體功能區(qū)的工程承載量和地質(zhì)敏感性。一個區(qū)域工程容量的確定過程也是對地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價和功能區(qū)劃驗證和再認識的過程，最終可能修正前兩個階段的結(jié)果，或者提出修補或改良地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量，適應(yīng)某種功能的建議，并測算可能花費的經(jīng)濟、人文與環(huán)境代價。3.2.4地質(zhì)災(zāi)害防治風(fēng)險管理研究地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理是在地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量、功能和容量研究基礎(chǔ)上，測算每個功能區(qū)遭遇地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險的概率及其可接受性，并給出一旦發(fā)生超出可接受風(fēng)險等級的地質(zhì)災(zāi)害如何減輕的指導(dǎo)意見。這是合理利用地質(zhì)環(huán)境的最后技術(shù)保障。地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險研究的理論前提是基于滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害具有“可測定的不確定性”，而不同于地震等現(xiàn)象在目前科學(xué)水平下仍表現(xiàn)為“不可測定的不確定性”。地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價包括地質(zhì)體的固有屬性風(fēng)險、環(huán)境因素組合風(fēng)險和人為控制風(fēng)險能力等三方面，基本要求是選用合理的數(shù)學(xué)物理模型和因子指標體系綜合處理不同方式表述的多因素量值問題。（1）地質(zhì)體的固有屬性風(fēng)險可以分析與識別；（2）環(huán)境因素組合風(fēng)險則考慮局地強烈降雨、水庫水位的急劇變動和人類工程活動的不規(guī)范等，是風(fēng)險概率的主要貢獻因素；（3）人為控制風(fēng)險能力是指在工程設(shè)計中自覺防范、主動監(jiān)測預(yù)警和治理地質(zhì)災(zāi)害的能力等。（4）突發(fā)因素的干擾可能突破設(shè)定風(fēng)險的承受能力，如強烈地震、劇烈爆炸等。顯然，不同的地質(zhì)環(huán)境開發(fā)利用方式、強度和持續(xù)時間，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險的表現(xiàn)模式是不同的。因此，應(yīng)針對具體的地質(zhì)環(huán)境功能區(qū)，結(jié)合規(guī)劃的具體工程類型，進行工程容量評價和地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃，提出風(fēng)險管理對策，并進一步提出城鎮(zhèn)或工程安全運營的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理與風(fēng)險控制導(dǎo)則。4結(jié)語為了合理地開發(fā)利用地質(zhì)環(huán)境，理性地應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，本文初步架構(gòu)了區(qū)域工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價——功能區(qū)劃——工程容量評價——地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理等四階段遞進的研究體系，為開展該領(lǐng)域的研究工作指明了學(xué)術(shù)方向，意在為開展工程建設(shè)規(guī)劃階段需要的環(huán)境地質(zhì)工作提供理論先導(dǎo)。另外，本文第一作者領(lǐng)導(dǎo)的研究組使用長江三峽水庫139m水位蓄水前的航空遙感數(shù)據(jù)（2003年4月），結(jié)合實地調(diào)查，完成了三峽庫區(qū)巴東復(fù)雜斜坡系統(tǒng)的綜合地質(zhì)信息集成，通過編制1:16,000比例尺的工程地質(zhì)環(huán)境因子圖系，計算完成巴東斜坡系統(tǒng)工程地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量區(qū)劃，初步提出巴東扇形斜坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境功能區(qū)劃方案，正在探索研究工程容量和地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理的方法[8]。參考文獻[1]LiuCZ.Geo-environmentalchangesandstrategytomitigategeo-hazardsinChina.GeologicalBulletinofChina,2005,24（7）：597~602[2]LIUChuan-zheng,LITie-feng,CHENGLing-peng,et.al,Amethodbytoanalysefourparametersforassessmentandearlywarningontheregionalgeo-hazards.Hydrogeology&EngineeringGeology,2004，31（4）：1~9[3]LIUChuanzheng,WENMingsheng,TANGCan,Meteorologicalearlywarningofgeo-hazardsinChinabasedonrainingforecast.GeologicalBulletinofChina,2004,23（4）：303~309[4]LiuChuanzheng,Geologicalhazardsanditsforecast-warningbasedonmonitoringintheThreeGorgesreservoirareaofYangtzeRiver.Science&T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