三亞崖州灣海域開發(fā)建設適宜性定量分析評價

覃茂剛, 曾維特, 龍根元, 陳 波, 汪貴鋒,楊朝云, 張匡華, 鄧思迪

(1. 海南省海洋地質資源與環(huán)境重點實驗室, 海南 ?？?570206;2. 海南省海洋地質調查研究院, 海南 ?？?570206)

0 引言

崖州灣位于海南省三亞市,是我國古代海上絲綢之路出發(fā)和補給的重要港灣,也是海南的一處重要古文化遺址[圖1(a)中紅色標記處]。作為海南自貿港高科技發(fā)展先行區(qū),崖州灣科技城瀕臨崖州灣,將著力打造南山港、南繁科技城、深?？萍汲?、科教城和全球動植物種質資源引進中轉基地。崖州灣海域作為城區(qū)運輸、旅游和開發(fā)的潛力區(qū),地理位置極為重要,然而近岸海域是典型的生態(tài)交錯帶和脆弱區(qū),受自然因素和人為因素的影響較大[1]。崖州灣海域地質環(huán)境變化較大,主要原因是人類過度開發(fā)海岸帶資源、用海工程規(guī)劃設計不合理、缺乏環(huán)境保護意識等[2]。近年來,隨著發(fā)展與環(huán)境沖突持續(xù)發(fā)生,地質環(huán)境問題逐漸引起大家的重視和關注。

前人對崖州灣及其近海海域地質環(huán)境研究做了大量工作:張從偉等[3]通過表層樣進行分析,結果表明區(qū)內沉積物常量元素組分以SiO2、Al2O3、CaO為主;李強華等[4]采用DPSIR模型分析,認為2014—2018年三亞市海岸帶生態(tài)安全情況總體向好;王世俊[5]開展崖州灣岸線變化過程模擬研究,認為近岸工程建設對整個崖州灣岸線產生了明顯影響;瞿洪寶等[6]分析了崖州灣表層沉積物空間分布特征,并將其劃分為3個沉積環(huán)境,其物源主要來自近岸侵蝕物質、寧遠河輸運物質及外海流輸運物質;侯新文[7]采用專家聚類法對膠州灣海域建設工程地質環(huán)境進行適宜性評價,將其劃分為良好、較好、較差和差區(qū),并分析了各區(qū)的地質環(huán)境條件;Germain Boussarie[8]研究了海上風電開發(fā)和海洋生物保護之間的相互制約關系。

前人對三亞崖州灣海域的地質環(huán)境條件及開發(fā)建設有一定的研究,但鮮有基于崖州灣海域地質環(huán)境開展的評價。伴隨著崖州灣科技城園區(qū)的建成、人口的增加和濱海旅游產業(yè)的發(fā)展,由陸向海開發(fā)的勢頭越來越強烈,而良好的生態(tài)和地質環(huán)境是實現社會穩(wěn)定和經濟發(fā)展的保障,因此對崖州灣海域開展以地質環(huán)境為基礎的開發(fā)利用評價已刻不容緩。本文采用崖州灣海域前期的調查數據,從水深、坡度、沉積物環(huán)境質量、古河道或古湖泊面積、沙波面積、沙脊面積、軟土面積和軟土厚度8個方面,運用K-means聚類法、熵權法和層次分析法構建評價體系,并對結果作出分析和評價。此項研究可為崖州灣近海海域地質環(huán)境保護和開發(fā)利用規(guī)劃提供對策建議,也可為類似區(qū)域開展評價提供方法和經驗借鑒。

1 研究區(qū)概況及數據來源

1.1 研究區(qū)概況

崖州灣面朝南海,水域開闊,陸域地形兩翼高、中間低,東南側和西側分別是向海凸出的南山角和角頭鼻基巖岬角,海蝕地貌發(fā)育。灣頂有寧遠河匯入,在入?？谔幮纬缮硥巍獮a湖—潮汐的通道體系。受兩側凸起基巖岬角的限制,崖州灣與沿岸海灣泥沙交換較少,因此海域沉積物多來源于寧遠河。崖州灣海岸線由兩個次一級典型弧形海岸組成[6],灣區(qū)水深介于0～25 m,由岸線向海海水逐漸變深,南山角處坡度較大,海水急劇變深,其余地方坡度較緩[圖1(b)]。

崖州灣陸域主要分布九所—南好構造帶、崖城—萬寧斷裂帶和馬嶺斷裂,構造運動在印支期、燕山期和喜馬拉雅期活動比較強烈,隨后逐漸減弱。新構造運動較弱,主要是地熱活動,有溫泉出露。兩翼主要發(fā)育侏羅世花崗巖和白堊統(tǒng)流紋巖、安山巖,中間則發(fā)育第四系全新統(tǒng)和更新統(tǒng)礫砂、砂、黏土等松散巖層[圖1(c)]。

根據Folk三角形沉積物分類法,結合表層樣分析結果和研究區(qū)海底地形特征,繪制出崖州灣海域底質類型分布圖[圖1(c)]。崖州灣海域表層沉積物總體上由岸向海顆粒逐漸變細,其中粉砂質砂(zS)沿岸線呈帶狀分布;礫質泥質砂(gmS)分布于崖州灣海域中部,自寧遠河入?？谙蛭髂铣蕳l帶狀展布,形成一條較粗的顆粒沉積帶;砂質粉砂(sZ)分布范圍最大,位于海域的東南和西北側;粉砂(Z)分布于海域的東南部,被含礫泥質砂[(g)mS]分成兩半;含礫泥質砂[(g)mS]分布范圍最小,僅位于海域的西北角。崖州灣海域中西部為沉積物匯聚中心,寧遠河入海物質、外海潮流輸運物質及近岸侵蝕物質均向該處運移[6]。

1.2 數據來源

本文的實測數據來源于2015—2017年海南省海洋地質調查研究院承擔的《海南島海岸帶綜合地質調查與評價》項目。該項目調查比例尺為1∶50 000,物探測線按1×2 km布設,表層樣站位按2×2 km布設;單道地震采用荷蘭GeoSpark-2000J單道地震系統(tǒng),電纜和電火花震源沉放深度0.5 m左右,電火花震源與水聽器偏移距10 m,距船尾約30 m;采樣頻率1 000 Hz,記錄長度800 ms,采集軟件為GeoSuite Acquisition,海底表層取樣使用箱式取樣器或抓斗取樣器;采用電感耦合等離子體質譜法測試銅、鉛、鋅、鉻和鎘,采用雙道原子熒光法測定砷和汞,采用南方SDE-28S單波束測深儀測量水深,采用EdgeTech4200MP進行側掃聲吶測量;采用1984年世界大地坐標系統(tǒng)(World Geodetic System-1984,WGS-84)完成野外工作,利用SPSS和ArcGIS軟件進行數據處理及制圖。各工作手段和測試方法均按相關規(guī)范進行,符合質量要求。

2 研究方法

2.1 評價原則

(1) K-means聚類

K-means聚類方法是把相似的物體聚在一起,屬于無監(jiān)督學習,其算法簡單、易懂,在處理大規(guī)模數據時效率較高。K-means聚類步驟是一個循環(huán)迭代的過程,用歐氏距離作為衡量數據對象間相似度的指標,相似度與數據對象間的距離成反比,即相似度越大,距離越小。它將多個樣本分在多個類別中,通過多次迭代分析,逐次更新各聚類中心的值,直到每個數據到對應聚類中心的距離最小,沒有任何變化,說明聚類函數已經收斂。具體計算過程見周天倫等[9]提供的計算方法,這里不再詳述。

(2) 層次分析法

層次分析法是把復雜的問題分解為不同的層次,把人類的判斷轉化到若干因素兩兩之間重要度的比較上,從而把難于量化的定性判斷轉化為可操作的比較上面。它把評價因子按支配關系分組形成有序的遞階層次結構,并造兩兩比較的判斷矩陣,然后計算各層因子的權重,整個過程體現了人類決策思維的基本特征,即主觀權重[10]。具體計算過程見徐建華[11]提供的計算方法,這里不再詳述。本研究以發(fā)放調查問卷的形式,邀請海洋地質、水工環(huán)地質和地球化學等專業(yè)的專家對評價因子進行打分,然后計算各個評價因子的主觀權重。

(3) 熵權法

熵權法是一種常見的客觀權重計算方法,它完全依靠評價因子的數據關系,構成判斷矩陣計算各因子的權重。具體計算過程見李強華等[4]提供的計算方法,這里不再詳述。

(4) 組合賦權

由于地質數據量大,難有規(guī)律可尋,本文先采用K-means聚類對數據分類,再采用層次分析法和熵權法依次計算各評價因子的主客觀權重。由于層次分析法過于依賴專家經驗,熵權法又只從實測數據出發(fā),因此可通過式(1)對上述兩種方法求得的權重進行優(yōu)化擬合,從而最大限度地避免層次分析法主觀認知與熵權法純客觀計算的缺點,形成一種主客觀結合的科學評價方法[12]。

(1)

式中:Wj為組合權重;Woj為客觀權重;Wsj為主觀權重。

通過構建評價因子柵格圖,將權重值賦值到柵格圖中,利用ArcGIS空間分析中的柵格計算器對各評價指標進行疊加,最后構建研究區(qū)建設開發(fā)適宜性分區(qū)圖。在疊加前需要統(tǒng)一單元格的大小,每個單元格存儲權重值,單元格越小圖層劃分越精確,但單元格過小,數據量變大,會導致計算機卡頓,所以本研究采用李軍等[13]提供的柵格大小計算公式[式(2)]。通過計算,確定單元格的大小為33 m×33 m,在研究區(qū)共劃分出1 347 840個評價單元格。

Gs=7.49+0.000 6S-2.0×10-9S2+2.9×10-15S3

(2)

式中:Gs為柵格大小;S為底圖比例尺分母,本文為50 000。

(5) 自然斷點法

自然斷點法是一種常見的地圖分級算法。該方法參考了聚類的思想,通過尋找最大方差擬合優(yōu)度來確定最優(yōu)劃分類別,使得組內盡量相似,組間盡量相異。該方法不僅能保證各類別樣本數盡量相近,又不存在特定類別樣本數過少所引起的過度分類,因此其在確定適宜性分區(qū)范圍方面應用效果非常好[9]。

2.2 影響因素的選取

影響濱海建設開發(fā)的因素很多:李強華等[4]從驅動力系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)、狀態(tài)系統(tǒng)、影響系統(tǒng)和響應系統(tǒng)等方面評價三亞市海岸帶生態(tài)安全;黃健文[14]從歷史災害點密度、地形地貌、場地類別、斷層分類、滑坡崩塌、液化土層、軟土和工程活動8個方面評價鄉(xiāng)村抗震防災適宜性;耿文倩等[15]根據4個海洋物理化學環(huán)境指標(水深、流速、底質類型和水質、沉積物質量)評價海洋牧場的選址;侯新文[7]選取地貌、地層巖性、地質構造、水深、水動力條件、潛在地質災害、巖土物理力學參數等7類影響因素,針對具體的開發(fā)用途,將評價結果應用于膠州灣海域填海工程、護岸工程、通訊電纜和排海管道等的選址?；谇叭说某晒?本次研究的適宜性是指適宜燈塔、海上風電場、測風塔及潮位站等樁基礎工程和海底管線工程的建設項目。本文以研究問題為導向,結合研究區(qū)的海岸帶調查實測數據,采用自上而下、逐層分解的方法,選取水深、坡度、沉積物環(huán)境質量、沙波面積、沙脊面積、古河道或古湖泊面積、軟土面積和軟土厚度作為本次研究區(qū)建設開發(fā)適宜性的影響因素(圖2)。

(1) 水深影響分析

研究區(qū)水深6.15～24.7 m,呈條帶狀平行分布:中北部及東鑼島附近水深較淺,僅為6.15～10 m;兩翼及研究區(qū)南部水深較深,為15～24.7 m。水深對工程建設影響較大,一般來說,水越深,工程前期勘察、設備安裝及施工的難度越大,對建筑物穩(wěn)定性的要求就越高,特別是工程的投入也越大。

(2) 坡度影響分析

研究區(qū)坡度0°～1.49°,總體地勢較平緩。研究區(qū)兩翼陸域發(fā)育流紋巖、花崗巖等基巖海岸,受地質條件的影響,較大的坡度位于研究區(qū)兩側。坡度越大,對建筑物基礎的選型及施工的要求就越高。

(3) 沉積物環(huán)境質量影響分析

本文以尼梅羅綜合指數作為沉積物環(huán)境質量影響的具體分析方法。尼梅羅綜合指數是一種多因子綜合評價方法,能較全面地反映沉積物環(huán)境的總體質量[16]。選取銅、鉛、鋅、鉻、砷、汞和鎘共7項重金屬元素計算其尼梅羅綜合指數,計算值介于0.24～1.22,高值位于研究區(qū)中北部,屬于輕度污染。這片海域靠近港門港,有寧遠河匯入,港口分布村鎮(zhèn)、漁船、水產養(yǎng)殖等,這些人類活動為重金屬提供了相應的物質來源。再加上地形影響,近岸侵蝕物質、寧遠河輸運物質及外海潮流物質均向該處運移匯集沉積下來[6],重金屬對生態(tài)環(huán)境及常駐人員的健康有一定威脅。

(4)古河道或古湖泊影響分析

古河道或古湖泊主要發(fā)育在研究區(qū)東西兩側,中間零散分布,呈橢圓型或T型,面積0.16～30.36 km2,埋藏深度12～102 m,不對稱U或V狀,并呈多期發(fā)育,在古河道或古湖泊陡岸側壁局部還存在重力滑塌現象(圖3)。受水動力的影響,河道湖泊內的沉積物具有多變性,即粒度組分、分選程度、密度和承載力等物理力學性質都會發(fā)生很大變化[17],主要呈現較松散、孔隙大和承載力低等土質特征,在上覆荷載作用下容易造成沉降不均勻,從而引起建筑物局部開裂甚至倒塌。工程設計時需對古河道湖泊進行避讓或采取地基加固等措施。

圖3 SYZ6測線單道地震剖面圖Fig.3 Single-channel seismic profile of line SYZ6

(5) 沙波影響分析

沙波發(fā)育于東鑼島南北兩側,面積16.93 km2,其形成和發(fā)育主要受潮流場控制。由于沙波具有活動性,其形態(tài)隨水動力條件的變化而改變,沙波波壁越陡,其活動性越強,遷移速度越快[18]。在最大波高或50年一遇的波浪下,水深小于40 m的海底泥沙將發(fā)生較強烈運動[17]。因此,沙波不僅導致海底坎坷不平,給施工帶來困難,還會導致管道和光纜移位,其礫砂運移會長期磨損輸油管壁和建筑物基礎,造成管道漏油和基礎加快破損。

(6) 沙脊影響分析

沙脊主要發(fā)育于研究區(qū)的西側,水深15～20 m處,近東西向排列,與潮流的方向平行。沙脊形態(tài)狹長,大小不一,長1～6 km,寬150～450 m,面積0.12～1.19 km2。沙脊常與侵蝕沖溝相間發(fā)育,形態(tài)可分為對稱和不對稱兩種,二者形成凹凸強烈的對照地形。沙脊活動帶來的海底沖刷和淤積會對工程施工造成影響,給海底管道和構筑物的穩(wěn)定性帶來極大威脅。

(7) 軟土影響分析

軟土主要分布在研究區(qū)的東西兩側,呈橢圓性,面積0.12～11.71 km2,厚度0～11 m。南山角附近海域軟土分布面積最大,同時厚度也最大,其次是角頭鼻附近海域。研究區(qū)軟土呈深灰、灰黑色,流塑狀,以淤泥為主,含貝殼碎屑,局部地段夾粉細砂、礫砂、粉土;其標準貫入試驗擊數(N63.5)小于4擊,承載力特征值50～80 kPa,土工程性質差,承載力偏低。海底軟土一般富含有機質,經生物分解為沼氣或淺層氣,藏匿于土體中且容易揮發(fā),從而降低土體抗剪強度,給海洋工程造成危害。本次評價將軟土影響因素具體量化為軟土面積和軟土厚度來分析,研究其空間分布特征及對工程穩(wěn)定性的影響。一般來說,軟土的面積和厚度越大,該區(qū)域的工程穩(wěn)定性就越差,軟土面積大但厚度小或軟土面積小但厚度大,該區(qū)域工程穩(wěn)定性相對好一點。

2.3 K-means聚類法分級

將水深、坡度和尼梅羅綜合指數均轉為柵格圖,選擇古河道或古湖泊、沙波、沙脊和軟土面積,再將各個數值導入SPSS軟件中,采用K-means聚類法進行分級;由于軟土厚度具有連續(xù)性,選擇單數進行分級。結果如下:

(1) 水深分級

水深共分為4級[圖4(a)],呈長條狀水平排列。其中,水深6.15～9.99 m為最淺區(qū),分布在研究區(qū)中北部,靠近港門港及東鑼島附近,面積36.97 km2,主要為砂質粉砂、礫質泥質砂和粉砂質砂沉積;水深10.00～12.79 m則分布在最淺區(qū)的南側和角頭鼻一帶,面積40.98 km2,主要為砂質粉砂和礫質泥質砂沉積;水深12.80～17.28 m主要分布在研究區(qū)的中間,小部分位于角頭鼻一帶,整體呈東窄西寬,面積37.87 km2,主要為砂質粉砂和礫質泥質砂沉積;水深17.29～24.78 m分布在研究區(qū)最南部,屬研究區(qū)深水區(qū)域,面積102.84 km2,主要為砂質粉砂、粉砂和礫質泥質砂沉積。

(2) 坡度分級

研究區(qū)坡度共分為5級[圖4(b)],總體坡度不大。其中,0°～0.07°主要分布于研究區(qū)中部,占有面積最大;0.08°～0.13°主要分布在研究區(qū)中間,零散分布在研究區(qū)兩側;0.14°～0.23°主要位于研究區(qū)兩側,零散分布在中間;0.24°～0.44°主要位于研究區(qū)兩側;0.45°～1.49°分布面積最小,僅分布于東鑼島附近。

(3) 沉積物環(huán)境質量分級

沉積物環(huán)境質量共分為5級[圖4(c)]。其中,尼梅羅綜合指數0.24～0.45分布的面積最大,主要位于研究區(qū)東南側,該區(qū)的沉積物環(huán)境質量最好;其次是0.46～0.62,主要位于研究區(qū)西側;0.63～0.85主要分布在研究區(qū)西南和中北部;0.86～1.22僅分布在研究區(qū)中北部,呈橢圓狀,沉積物環(huán)境質量較差。

(4) 古河道或古湖泊面積分級

根據古河道湖泊的分布面積,共分為3級[圖4(d)])。面積0.16～2.42 km2總共有6處,零散分布在研究區(qū)中部,呈橢圓形;6.68～11.73 km2呈長條狀分布于研究區(qū)東南部;30.36 km2在研究區(qū)分布面積最大,呈T型分布在研究區(qū)西部。

(5) 沙波面積分級

研究區(qū)只有兩處沙波[圖4(e)],面積差別較大,分別為0.82 km2和16.12 km2,分為兩級,分別位于東鑼島南北兩側。

(6) 沙脊面積分級

研究區(qū)沙脊共分為3級[圖4(f)],面積分別為0.12～0.38 km2、0.45～0.70 km2和1.08～1.19 km2,分布區(qū)域大部分與沙波重疊。

(7) 軟土分級

以研究區(qū)軟土面積和厚度形成立體空間來評價軟土的影響,一般來說軟土的面積越大,厚度也越大。研究區(qū)軟土面積總共分3級,分別是0.12～1.00 km2、2.69～2.80 km2和9.33～11.71 km2[圖4(g)]);厚度則以1 m、3 m、5 m、7 m、9 m和11 m來分級[圖4(h)]。

2.4 評價因子權重的確定

本文首先選取水深、坡度、沉積物環(huán)境質量、古河道或古湖泊面積、沙波面積、沙脊面積、軟土面積和軟土厚度共8個影響因素,采用K-means對其進行分級,前7個影響因素共劃分了28個評價因子,軟土厚度則用單數分了7級,總共劃分了35個評價因子,并構造兩兩比較的判斷矩陣。然后,采用層次分析法,通過專家打分計算各評價因子的主觀權重,并采用熵權法計算各評價因子之間的相互關系,計算其客觀權重。最后,根據式(1)計算各評價因子的組合權重(表1)。

表1 各影響因素權重

3 評價結果

選用ArcGIS軟件中的柵格計算器對各評價因子進行疊加,接著用自然斷點法將研究區(qū)分成五個區(qū),分別是適宜性好、 較好、中等、較差和差區(qū)(表2、圖5)。結果表明適宜性最好區(qū)位于研究區(qū)中北部,其次是中南部,兩翼地質環(huán)境質量最差,中等區(qū)鑲嵌分布于崖州灣的外緣。這五個區(qū)可為海上燈塔、測風塔、風電場及海底管線等工程用海建設和規(guī)劃提供依據[19]。

適宜性好區(qū)面積71.39 km2,占研究區(qū)面積的33.04%,主要分布在研究區(qū)的中北部。該區(qū)水深6～20 m,坡度0°～1.41°,以礫質泥質砂和砂質粉砂沉積為主,局部地方有輕度污染,無沙波、沙脊、軟土、古河道和古湖泊等地質災害。該區(qū)離岸較近,周邊有寧遠河匯入,陸域地勢平緩,為海積平原和沖積海積平原,主要發(fā)育第四系砂礫、砂和黏土等。該區(qū)地質環(huán)境較好,水深較淺,海底較平坦,后續(xù)開發(fā)選址時建議優(yōu)先考慮。

適宜性較好區(qū)面積91.78 km2,占研究區(qū)面積的42.48%,主要分布在研究區(qū)的中南部和東鑼島附近。該區(qū)水深6～24 m,坡度0°～1.45°,以粉砂和砂質粉砂沉積為主,無污染、沙脊和沙波,僅局部有軟土、古河道和古湖泊分布。整體水深較大,地質環(huán)境整體上較適宜性好區(qū)略差,可作為開發(fā)選址規(guī)劃的備選區(qū)。

適宜性中等區(qū)面積16.50 km2,占研究區(qū)面積的7.63%,鑲嵌分布于研究區(qū)兩翼,又以西部居多。該區(qū)水深7～24 m,坡度0°～1.49°,以礫質泥質砂和砂質粉砂沉積為主,無污染,局部有沙波、沙脊、軟土、古河道或古湖泊等地質災害發(fā)育。地質環(huán)境較差,地質災害的類型眾多,不建議在此進行開發(fā)選址,如有開發(fā),應重點考慮基礎設施的選型。

適宜性較差區(qū)面積18.41 km2,占研究區(qū)面積的8.52%,主要分布在研究區(qū)的東西兩側。該區(qū)水深10～24 m,坡度0°～1.49°,沉積類型為礫質泥質砂和砂質粉砂,無污染,局部有沙波、沙脊、軟土、古河道或古湖泊等地質災害發(fā)育,又以古河道和古湖泊的面積最大。地質環(huán)境差,地質災害較發(fā)育,不建議在此進行開發(fā)活動。

適宜性差區(qū)面積17.98 km2,占研究區(qū)面積的8.33%,主要分布在研究區(qū)的東西兩側。該區(qū)水深12～24 m,坡度0.2°～1.49°,沉積類型主要為礫質泥質砂,無污染,是沙波、沙脊、軟土、古河道和古湖泊等地質災害的高發(fā)地。水深較深,整體坡度較大,是地質環(huán)境最差區(qū),不適宜在此進行開發(fā)活動。

4 討論

(1) 影響三亞崖州灣海域建設開發(fā)適宜性的因素有很多,本文根據實際情況選取水深、坡度、沉積物環(huán)境質量、沙波面積、沙脊面積、古河道或古湖泊面積、軟土面積和軟土厚度為影響因素,再細分各評價因子。在實際評價過程中應根據工作條件、海洋環(huán)境因素和開發(fā)需求等,充分考慮現有工作條件下的地質環(huán)境因素,選取合適的因子開展研究,如漁業(yè)養(yǎng)殖區(qū)適宜性評價時應重點考慮海水水質質量、沉積物質量和生物質量等。

(2) 因子權重是衡量各影響因素對適宜性評價的重要指標,權重越大則影響越大。從權重分配結果來看,水深和無沙波沙脊、無古河道古湖泊區(qū)域所占比重較大(表1)。主觀權重和客觀權重也有所差異(圖6):主觀權重根據專家的認識判別所得,適宜范圍較廣,但存在考慮不全面的問題;客觀權重根據因子間的相互關系所得,難以滿足目標需求。例如,主觀判別水深越小越好,得出權重具有一致性,但水淺的地方可能存在不良的地質條件,水深的地方也可能有很好的地質條件,無沙波、沙脊、古河道、古湖泊區(qū)域也存在同樣的問題,客觀權重就正好解決了這方面的矛盾。組合權重結合了兩者的優(yōu)點,當主客觀權重趨向一致時,組合權重靠近兩者的最大值或最小值,表明該因子很重要或很不重要;當主客觀權重相反或差距較大時,組合權重則靠近兩者的中間值。

圖6 各影響因素權重折線圖Fig.6 Line chart of weight of each influencing factor

(3) 研究區(qū)地震動峰值加速度為0.05g,地震動加速度反應譜特征周期0.35 s,方圓50 km范圍內歷史記錄的地震除1982年崖縣4.0級地震外,其余震級均小于4.0級,且該區(qū)地球物理資料表明無斷層發(fā)育。綜合分析認為研究區(qū)受地震影響較小,構造運動較弱,區(qū)域穩(wěn)定性較好,因此未將此影響因素納入評價體系。

(4) 外動力因素方面,海流、波浪、風暴潮等會給開發(fā)建設帶來重要影響,其中波浪是崖州灣南山港航道航槽區(qū)域床沙輸運的控制動力[20]。人類活動方面,近岸工程、偷采海砂、海底管線鋪設等不合理的人類活動改變了海灣水動力條件,加劇了地質環(huán)境惡化。以上兩方面均對海灣開發(fā)建設選址評價有重要影響,但受到資料與評價方法的限制,僅作為分析評價的定性因素,無法參與定量評價。

5 結論與建議

(1) 本文首先選取水深、坡度、沉積物環(huán)境質量、古河道或古湖泊面積、沙波面積、沙脊面積、軟土面積和軟土厚度共8個影響因素,并將其細分為35個評價因子;然后使用層次分析法和熵權法計算評價因子的主客觀權重;最后用自然斷點法劃分了適宜性好、較好、中等、較差和差5個區(qū),并分析了5個區(qū)的地質環(huán)境特征。

(2) 整體上適宜性好區(qū)位于研究區(qū)中北部,其次是中南部,兩翼地質環(huán)境質量最差,中等區(qū)鑲嵌分布于崖州灣的外緣。建議優(yōu)先考慮適宜性好區(qū)進行規(guī)劃開發(fā),其次是適宜性較好區(qū),進行適宜性中等區(qū)規(guī)劃開發(fā)時應重點考慮基礎設施的選型,適宜性較差區(qū)和差區(qū)不建議進行規(guī)劃開發(fā)活動。

(3) 采用層次分析法計算評價因子的主觀權重,熵權法則用來計算其客觀權重,兩者的結合能最大限度地避免模型的缺陷,形成一種主客觀結合的海灣開發(fā)建設適宜性的科學評價方法。

(4) 崖州灣科技城規(guī)劃打造“一港、三城、一基地”,致力于建設成為陸海統(tǒng)籌、開放創(chuàng)新、產業(yè)繁榮的先導科技新城,而本研究受資料限制,僅評價了崖州灣大于5 m水深海域的適宜性。為服務科技城規(guī)劃定位和海陸統(tǒng)籌需要,建議加強5 m水深以淺海域的綜合地質調查,收集陸域最新水工環(huán)地質資料,進行海陸地形、地質災害資料融合分析研究,最終實現海陸全域開發(fā)建設的適宜性評價,服務于崖州科技城的規(guī)劃建設和防災減災工作。