壹、城市水土環境變化調查指標體系
本項目依據環境地質指標的構建原則，基於我國在城市水土環境方面的大量研究，結合國內外為應對城市水土環境變化而設立的各種地質環境調查指標設計，以影響因素→狀態變化→危害與後果為主線，按影響指標（危險性）、狀態指標（狀態變化）、後果指標（危害）進行分類，構建城市水土環境變化地質環境調查指標體系，具體指標見表7-3。
表7-3 城市水土環境變化地質環境調查指標體系
其指標主要涉及城市水土環境變化過程中地表系統的物理、化學作用，以及生物/非生物演化過程，以狀態值或短時間尺度的變化來測量或監測城市水土環境變化的過程。影響、狀態和後果三個方面相互結合，全面系統地揭示了城市水土環境變化的本質。
（壹）影響指標
1.地形地貌
地形地貌指標選用地貌類型、地形坡度和山地面積三個參數。我國地貌類型的多樣化使得不同地域的城市地貌類型組成、復雜程度不同，山地所占面積不同，地形坡度亦不同，因而可能產生的水土環境問題的類型和程度大不相同。如地形的復雜程度及斜坡坡度控制著崩塌、滑坡、泥石流產生的臨空條件。
2.包氣帶
包氣帶是指位於地球表面以下、潛水面以上的地質介質。土壤類型是具體監測土壤這壹自然影響指標的參數。是大氣水和地表水同地下水發生聯系並進行水分交換的地帶，它是巖土顆粒、水、空氣三者同時存在的壹個復雜系統。備選參數中，土壤類型對地下水的入滲補給量具有顯著影響，同時也影響汙染物垂直向非飽和帶運移的能力。特殊土是指具有特殊物質成分和結構、賦存於特殊環境中、易產生不良工程地質問題的區域性土，如黃土、膨脹土、鹽漬土、軟土、凍土、紅土等。當其與工程設施或工程環境相互作用時，常產生特殊土地質災害。包氣帶地球化學反映各種元素在包氣帶中的遷移和富集規律，城市包氣帶介質中元素的地球化學分布特征不同，產生的水土環境汙染具有不同特征，原生地球化學異常會導致某城市特殊的水土環境問題。
3.水文
在城市發展中，壹些不合理的濕地開發行為導致其功能退化，美國農業部門研究表明，城市化進程都涉及侵占實地問題，美國已經喪失了58%的濕地，由此可見，濕地面積可以反映城市水土環境開發建設的合理性。城市地表水體水文過程直接制約著汙染物在水體內的遷移轉化，危及到地表水水質安全所在。隨著水位的變化，其底質環境範圍也在增加與減少，不同高程的土壤淹沒與否，導致其形成底質中主要離子的溶解與析出，引起其在水體中濃度的變化。另外，在壹定變化範圍內，通常流量愈大，其主要離子的含量愈小。所以選用河、湖及其他地表水體（包括濕地、季節性積水窪地）的流量和水位描述水文對城市水土環境的影響。
4.水文地質
本研究選用含水層巖性，非飽和帶介質巖性，含水層導水系數三個參數對水文地質條件進行描述。地下水汙染物的擴散和動態分布特征與水文地質背景密切相關。對同壹汙染源而言，地下水汙染通道、主要途徑以及汙染風險大小都取決於其固有的水文地質特性。
含水層巖性影響地下水的滲流，汙染物的運移路線主要由含水層巖性所控制。壹般情況下，含水層巖性的顆粒越粗或裂隙和溶洞越多，滲透性越大，含水層巖性所具有的稀釋能力越小，含水層的汙染潛勢越大。
非飽和帶的介質巖性決定著土壤層和含水層之間巖土介質對汙染物的削減特性，因此非飽和帶也對地下水遭受汙染產生影響。
含水層導水系數反映含水層介質的水力滲透性能，控制著地下水在壹定的水力梯度下水的流動速率，而水的流動速率控制著汙染物在含水層內遷移的速率。
5.氣象
選用降水量，酸雨（pH、強度、頻度），沙塵暴（風速、大風日數）三個參數對影響城市水土環境變化的氣象因素進行描述。
（1）降水是陸地上壹切水資源的補給來源，是壹種潛在的水資源。通常降水與河川總徑流量、地表水資源量都具有良好的對應關系，另外，它還是地表水的重要補給，因此本研究選用降水量對降水進行監測。
（2）酸雨對水環境的直接後果就是水體酸化，而水體酸化將引起水體中壹系列物理、化學和生物變化，這些變化相互關聯，最終導致水中元素的含量、形態和生物有效性發生改變；另外，酸雨對土壤環境也產生重要影響，主要表現為：鹽基陽離子的淋失，土壤pH值下降，酸中和容量減小，土壤中鋁的活化等。本研究選用酸雨pH、強度和酸雨率三個參數對酸雨進行刻畫，其中酸雨率為該地區酸雨次數除以降雨的總次數。其最低值0%，最高值為100%。如果有降雪，當以降雨視之。
（3）沙塵暴會使土壤受到不同程度的風蝕危害，沙塵暴特別是強沙塵暴危害巨大，輕者刮走表層土，重者可使土壤變得貧瘠粗化。本研究選用沙塵暴強度、持續時間和頻率三個參數對其進行刻畫。
6.生態
分別選用綠地率和地面硬化率作為刻畫城市生態的正向和逆向參數。這是因為城市綠地具有諸多水文效應。對保持城市水土環境具有至關重要的作用，通過綠地土壤入滲及貯存作用，實現降水的再分配，延長水資源在流域的滯留時間，增加大氣降水的有效利用，城市綠地植被可以凈化水質，過濾、吸收或吸附各種營養元素和汙染物質，分泌抗菌物質、減少細菌數量，為水輸送氧氣，保護和改善水質改善流域水環境。相反，過量的地面硬化率則不利於城市生態的健康發展。它使城市地下水得不到有效補充，造成城市缺水現象嚴重。另外，由於水量下滲的減少，使城市土壤本來可以發揮作用的環境凈化功能不能有效利用，土壤水庫功能不能發揮。更為嚴重的是，由於城市地表存在大量的塵土，其中包含大量的汙雜物，因此徑流的形成雖然似乎能洗滌地表，但也將這些汙染物快速地帶入了城市通道，進而汙染城市水土環境。嚴重汙染的城市地表徑流，直接從城市雨水管道口流入內河，汙染了河水，造成城市水土境保護的惡性循環。
7.水資源開發利用
水資源開發利用是影響城市水資源多寡的重要因素。目前城市由於經濟發展和人口膨脹，導致地表水利用量和地下水開采量增加，有些城市，甚至超過水資源可開采量，由此引發壹系列水資源問題。因此本研究選擇地表水利用量、地表水可利用量、地下水開采量、地下水可開采量描述城市水資源開發利用情況。
8.人為地質營力
（1）人口。眾所周知，城市人口分布過密，當人口數量超過其承載能力，就會帶來嚴重的水土環境破壞，為了滿足日益增長的人口生活需求，勢必索取足夠的水土資源，而過多的人口，在占有了水土資源之後，又將汙染物排入水土環境，最終導致城市水土環境逐步惡化。因此選用總人口、人口密度以及人口增長率來描述城市人口規模和增長對城市水土環境的影響。
（2）社會經濟。城市工礦企業密集，工業廢水、廢渣，使水土環境汙染程度遠比鄉村嚴重得多。另外，企業單純追求經濟效益，忽視環境效益和生態效益，工業發展中，資源消耗較高，綜合利用率較低等對水土環境產生不利影響。因此選用GDP、GDP增長率、萬元GDP能耗、萬元GDP水耗對社會經濟對水土環境的影響進行描述。
（3）城市建設。城市建成區在單核心城市和壹城多鎮有不同的反映。在單核心城市，建成區是壹個實際開發建設起來的集中連片的、市政公用設施和公***設施基本具備的地區，以及分散的若幹個已經成片開發建設起來，市政公用設施和公***設施基本具備的地區。對壹城多鎮來說，建成區就由幾個連片開發建設起來的，市政公用設施和公***設施基本具備的地區所組成。建成區占城市地區總面積的比例，反映了城市土地利用結構的合理化水平，它能直接影響城市土地資源的布局，也能間接影響城市水環境的狀況。此外，農業用地比例和礦山開發程度，直接影響城市水土環境的變化。
（4）汙染物排放。汙染物排放是導致城市水土環境惡化的重要源頭。本研究主要選取與城市相關的主要汙染源，包括工業廢水排放量及主要汙染物排放強度、生活汙水排放量及主要汙染物排放強度、固體廢物（包括工業固廢、生活垃圾、危險廢物、醫療廢物、城市汙水處理廠汙水處理產生汙泥等）滲濾液產生量及主要汙染物強度等。
（5）汙水處理率。汙水處理率指經過處理的生活汙水、工業廢水量占汙水排放總量的比重。計算公式：汙水處理率=汙水處理量/汙水排放總量×100%。
（6）雨洪利用率。我國諸多城市壹方面水資源短缺，另壹方面過境洪水利用率低，形成過境水量大、利用率小、洪澇災害和持續幹旱頻繁發生的局面。因此有必要將雨洪利用率納入人為地質營力可測量參數範圍內。
9.工程地質
城市規劃與工程建設會影響城市水土環境變化，本文結合已有的城市工程環境地質指標和城市水土環境因素，選擇邊坡穩定性，容積率和場地土類型作為測量參數。其中，容積率是衡量建築用地使用強度的壹項重要指標。其計算公式為：容積率=總建築面積÷建築用地面積。
10.城市地質災害
本部分選取了對城市水土環境變化具有明顯影響的地質災害作為測量參數，可測量參數包括滑坡、泥石流、洪澇災害發生頻率，地震發生頻率和烈度。
（二）狀態指標
狀態指標包括水土環境和水土資源兩方面的內容，其中水土環境包括地表水水質、地下水水質和土壤質量三個地質環境調查指標；而水土資源包括水資源量、地下水位和土地利用三個地質環境調查指標。下面逐壹對環境地質指標進行簡單闡述。
1.地表水水質
地表水水質反映了城市地表水環境質量狀況。在人類活動密集的城市區域，自然因素對水環境的作用相對微弱，水質主要與人類的生活和生產活動密切相關。因此在選擇可測量參數時，既要考慮到常規水質參數，如pH、水溫、COD、BOD、凱氏氮和非離子氨、酚、氰化物、砷、汞，鉻（六價）、總磷等，還要依據城市工礦企業排汙特點確定特殊水質參數，如壹些重金屬參數和有機汙染物參數。當需要對地表水水質進行綜合評判時，應選用地表水質綜合指數和地表水質級別來進行判斷。
2.地下水水質
地下水水質反映了城市地下水環境質量狀況，它同樣受到自然和人為兩方面的影響。通常選用地下水主要化學類型表征地下水原生化學特征。用常規水質參數和特殊水質參數表征地下水受人類活動影響化學特征的變化。當然，在對地下水水質進行綜合評判時，同樣選擇水質綜合指數和水質級別進行表征。
3.土壤質量
土壤質量反映了城市土壤質量狀況。與水質指標類似，它既受原生土壤性質的影響，也受到人類活動的幹擾，通常，人類活動的影響更大。在選擇土壤質量可測量參數時，本研究選擇pH，含水率，重金屬濃度，有機物濃度等對其進行刻畫，各汙染物的選擇要充分考慮當地工礦企業的排汙特點以及生活垃圾的汙染情況。而土壤質量綜合指數和土壤質量級別是對土壤質量進行綜合評判的參數。
4.水資源量
水資源量是衡量城市水資源多寡的重要指標。目前這方面的監測參數研究較為成熟，選用地表水資源量、地下水資源量和水資源總量對其進行監測。
5.地下水位
地下水分為潛水和承壓水，水位不僅反映地下水資源的狀況，而且能夠反映地下水環境的狀況。因此選用潛水埋深和承壓水水位進行表征。具體介紹見第五節重要環境地質指標釋義。
6.土地利用
城市的土地空間是城市的物質載體，也是城市壹切經濟社會活動發生的場所和經濟社會關系的物化表現。城市土地利用方式，是城市人口增長、規模擴大及經濟社會變遷帶來的物質性結果。同時，城市土地空間不同的用地特征，也可反映不同的城市特征以及城市化的不同階段。通常城市土地利用方式從數量和結構兩方面刻畫城市土地資源，是描述城市水土環境狀況的重要指標。城市土地按其用途可分為：工業倉儲用地、住宅用地、商業金融用地、交通用地、公***建築用地、市政用地等，其中工業用地、住宅用地和商業金融用地是城市總用地中所占比重大，對城市土地利用整體狀況起決定作用，並對城市的性質和功能具有重要影響的地帶。因此，在城市土地資源現狀研究時，應對工業用地、住宅用地和商業金融用地的面積和結構進行重點描述。
（三）後果指標
1.水資源衰減
水資源衰減的直接表現是水位下降和缺水，表征二者的直接參數為水位降深、水資源衰減量和地下水可開采變化量。
表7-4 城市水土環境變化地質環境監測指標體系
2.海水入侵
陸地淡含水層的水位壹般比海水水位高，但沿海城市經過長期大量抽取陸地淡含水層，會使其地下水位低於海水水位，導致海水（鹹水）通過透水層滲入陸地淡含水層中，從而破壞地下水資源。表征海水入侵的參數有海水入侵面積和年入侵速度。
3.地面變形
地下水漏鬥是城市超采地下水的直接後果。由於地下水的過量開采，導致水位大面積持續下降，破壞了地下水天然平衡狀態，最終產生了持續下降的降落漏鬥，進而加劇了城市的缺水狀況。地下水漏鬥面積，地面塌陷面積和地裂縫是監測地面變形的重要參數。
4.土地退化
城市地面不透水面積的增加，使得下墊面發生了根本變化，明顯地改變了降雨徑流的自然形態，從而造成城市水土流失現象，因此水土流失強度是壹個重要衡量參數。如今，城市土地沙化、鹽漬化面積的擴張是不容忽視的測量參數。
5.水土環境汙染
水土環境汙染是由於人類直接或間接地向城市水土環境排放超過其自凈能力的物質或能量，從而導致水土環境質量降低的現象。水汙染主要是水體因某種物質的介入，而導致其化學、物理、生物或者放射性汙染等方面特性的改變，從而影響水的有效利用。土壤汙染是指當土壤中含有害物質過多，超過土壤的自凈能力，就會引起土壤的組成、結構和功能發生變化。通常用水土環境主要汙染物超標率，汙染程度，汙染面積來表征汙染的後果。
二、城市水土環境變化地質環境監測指標
在調查指標體系的基礎上，根據“指標體系構建及應用的技術路線”，按照“PSR”模型確定城市水土環境變化地質環境監測指標體系，具體監測指標如表7-4。