一、城市水土环境变化调查指标体系
本项目依据环境地质指标的构建原则，基于我国在城市水土环境方面的大量研究，结合国内外为应对城市水土环境变化而设立的各种地质环境调查指标设计，以影响因素→状态变化→危害与后果为主线，按影响指标（危险性）、状态指标（状态变化）、后果指标（危害）进行分类，构建城市水土环境变化地质环境调查指标体系，具体指标见表7-3。
表7-3 城市水土环境变化地质环境调查指标体系
其指标主要涉及城市水土环境变化过程中地表系统的物理、化学作用，以及生物/非生物演化过程，以状态值或短时间尺度的变化来测量或监测城市水土环境变化的过程。影响、状态和后果三个方面相互结合，全面系统地揭示了城市水土环境变化的本质。
（一）影响指标
1.地形地貌
地形地貌指标选用地貌类型、地形坡度和山地面积三个参数。我国地貌类型的多样化使得不同地域的城市地貌类型组成、复杂程度不同，山地所占面积不同，地形坡度亦不同，因而可能产生的水土环境问题的类型和程度大不相同。如地形的复杂程度及斜坡坡度控制着崩塌、滑坡、泥石流产生的临空条件。
2.包气带
包气带是指位于地球表面以下、潜水面以上的地质介质。土壤类型是具体监测土壤这一自然影响指标的参数。是大气水和地表水同地下水发生联系并进行水分交换的地带，它是岩土颗粒、水、空气三者同时存在的一个复杂系统。备选参数中，土壤类型对地下水的入渗补给量具有显著影响，同时也影响污染物垂直向非饱和带运移的能力。特殊土是指具有特殊物质成分和结构、赋存于特殊环境中、易产生不良工程地质问题的区域性土，如黄土、膨胀土、盐渍土、软土、冻土、红土等。当其与工程设施或工程环境相互作用时，常产生特殊土地质灾害。包气带地球化学反映各种元素在包气带中的迁移和富集规律，城市包气带介质中元素的地球化学分布特征不同，产生的水土环境污染具有不同特征，原生地球化学异常会导致某城市特殊的水土环境问题。
3.水文
在城市发展中，一些不合理的湿地开发行为导致其功能退化，美国农业部门研究表明，城市化进程都涉及侵占实地问题，美国已经丧失了58%的湿地，由此可见，湿地面积可以反映城市水土环境开发建设的合理性。城市地表水体水文过程直接制约着污染物在水体内的迁移转化，危及到地表水水质安全所在。随着水位的变化，其底质环境范围也在增加与减少，不同高程的土壤淹没与否，导致其形成底质中主要离子的溶解与析出，引起其在水体中浓度的变化。另外，在一定变化范围内，通常流量愈大，其主要离子的含量愈小。所以选用河、湖及其他地表水体（包括湿地、季节性积水洼地）的流量和水位描述水文对城市水土环境的影响。
4.水文地质
本研究选用含水层岩性，非饱和带介质岩性，含水层导水系数三个参数对水文地质条件进行描述。地下水污染物的扩散和动态分布特征与水文地质背景密切相关。对同一污染源而言，地下水污染通道、主要途径以及污染风险大小都取决于其固有的水文地质特性。
含水层岩性影响地下水的渗流，污染物的运移路线主要由含水层岩性所控制。一般情况下，含水层岩性的颗粒越粗或裂隙和溶洞越多，渗透性越大，含水层岩性所具有的稀释能力越小，含水层的污染潜势越大。
非饱和带的介质岩性决定着土壤层和含水层之间岩土介质对污染物的削减特性，因此非饱和带也对地下水遭受污染产生影响。
含水层导水系数反映含水层介质的水力渗透性能，控制着地下水在一定的水力梯度下水的流动速率，而水的流动速率控制着污染物在含水层内迁移的速率。
5.气象
选用降水量，酸雨（pH、强度、频度），沙尘暴（风速、大风日数）三个参数对影响城市水土环境变化的气象因素进行描述。
（1）降水是陆地上一切水资源的补给来源，是一种潜在的水资源。通常降水与河川总径流量、地表水资源量都具有良好的对应关系，另外，它还是地表水的重要补给，因此本研究选用降水量对降水进行监测。
（2）酸雨对水环境的直接后果就是水体酸化，而水体酸化将引起水体中一系列物理、化学和生物变化，这些变化相互关联，最终导致水中元素的含量、形态和生物有效性发生改变；另外，酸雨对土壤环境也产生重要影响，主要表现为：盐基阳离子的淋失，土壤pH值下降，酸中和容量减小，土壤中铝的活化等。本研究选用酸雨pH、强度和酸雨率三个参数对酸雨进行刻画，其中酸雨率为该地区酸雨次数除以降雨的总次数。其最低值0%，最高值为100%。如果有降雪，当以降雨视之。
（3）沙尘暴会使土壤受到不同程度的风蚀危害，沙尘暴特别是强沙尘暴危害巨大，轻者刮走表层土，重者可使土壤变得贫瘠粗化。本研究选用沙尘暴强度、持续时间和频率三个参数对其进行刻画。
6.生态
分别选用绿地率和地面硬化率作为刻画城市生态的正向和逆向参数。这是因为城市绿地具有诸多水文效应。对保持城市水土环境具有至关重要的作用，通过绿地土壤入渗及贮存作用，实现降水的再分配，延长水资源在流域的滞留时间，增加大气降水的有效利用，城市绿地植被可以净化水质，过滤、吸收或吸附各种营养元素和污染物质，分泌抗菌物质、减少细菌数量，为水输送氧气，保护和改善水质改善流域水环境。相反，过量的地面硬化率则不利于城市生态的健康发展。它使城市地下水得不到有效补充，造成城市缺水现象严重。另外，由于水量下渗的减少，使城市土壤本来可以发挥作用的环境净化功能不能有效利用，土壤水库功能不能发挥。更为严重的是，由于城市地表存在大量的尘土，其中包含大量的污杂物，因此径流的形成虽然似乎能洗涤地表，但也将这些污染物快速地带入了城市通道，进而污染城市水土环境。严重污染的城市地表径流，直接从城市雨水管道口流入内河，污染了河水，造成城市水土境保护的恶性循环。
7.水资源开发利用
水资源开发利用是影响城市水资源多寡的重要因素。目前城市由于经济发展和人口膨胀，导致地表水利用量和地下水开采量增加，有些城市，甚至超过水资源可开采量，由此引发一系列水资源问题。因此本研究选择地表水利用量、地表水可利用量、地下水开采量、地下水可开采量描述城市水资源开发利用情况。
8.人为地质营力
（1）人口。众所周知，城市人口分布过密，当人口数量超过其承载能力，就会带来严重的水土环境破坏，为了满足日益增长的人口生活需求，势必索取足够的水土资源，而过多的人口，在占有了水土资源之后，又将污染物排入水土环境，最终导致城市水土环境逐步恶化。因此选用总人口、人口密度以及人口增长率来描述城市人口规模和增长对城市水土环境的影响。
（2）社会经济。城市工矿企业密集，工业废水、废渣，使水土环境污染程度远比乡村严重得多。另外，企业单纯追求经济效益，忽视环境效益和生态效益，工业发展中，资源消耗较高，综合利用率较低等对水土环境产生不利影响。因此选用GDP、GDP增长率、万元GDP能耗、万元GDP水耗对社会经济对水土环境的影响进行描述。
（3）城市建设。城市建成区在单核心城市和一城多镇有不同的反映。在单核心城市，建成区是一个实际开发建设起来的集中连片的、市政公用设施和公共设施基本具备的地区，以及分散的若干个已经成片开发建设起来，市政公用设施和公共设施基本具备的地区。对一城多镇来说，建成区就由几个连片开发建设起来的，市政公用设施和公共设施基本具备的地区所组成。建成区占城市地区总面积的比例，反映了城市土地利用结构的合理化水平，它能直接影响城市土地资源的布局，也能间接影响城市水环境的状况。此外，农业用地比例和矿山开发程度，直接影响城市水土环境的变化。
（4）污染物排放。污染物排放是导致城市水土环境恶化的重要源头。本研究主要选取与城市相关的主要污染源，包括工业废水排放量及主要污染物排放强度、生活污水排放量及主要污染物排放强度、固体废物（包括工业固废、生活垃圾、危险废物、医疗废物、城市污水处理厂污水处理产生污泥等）渗滤液产生量及主要污染物强度等。
（5）污水处理率。污水处理率指经过处理的生活污水、工业废水量占污水排放总量的比重。计算公式：污水处理率=污水处理量/污水排放总量×100%。
（6）雨洪利用率。我国诸多城市一方面水资源短缺，另一方面过境洪水利用率低，形成过境水量大、利用率小、洪涝灾害和持续干旱频繁发生的局面。因此有必要将雨洪利用率纳入人为地质营力可测量参数范围内。
9.工程地质
城市规划与工程建设会影响城市水土环境变化，本文结合已有的城市工程环境地质指标和城市水土环境因素，选择边坡稳定性，容积率和场地土类型作为测量参数。其中，容积率是衡量建筑用地使用强度的一项重要指标。其计算公式为：容积率=总建筑面积÷建筑用地面积。
10.城市地质灾害
本部分选取了对城市水土环境变化具有明显影响的地质灾害作为测量参数，可测量参数包括滑坡、泥石流、洪涝灾害发生频率，地震发生频率和烈度。
（二）状态指标
状态指标包括水土环境和水土资源两方面的内容，其中水土环境包括地表水水质、地下水水质和土壤质量三个地质环境调查指标；而水土资源包括水资源量、地下水位和土地利用三个地质环境调查指标。下面逐一对环境地质指标进行简单阐述。
1.地表水水质
地表水水质反映了城市地表水环境质量状况。在人类活动密集的城市区域，自然因素对水环境的作用相对微弱，水质主要与人类的生活和生产活动密切相关。因此在选择可测量参数时，既要考虑到常规水质参数，如pH、水温、COD、BOD、凯氏氮和非离子氨、酚、氰化物、砷、汞，铬（六价）、总磷等，还要依据城市工矿企业排污特点确定特殊水质参数，如一些重金属参数和有机污染物参数。当需要对地表水水质进行综合评判时，应选用地表水质综合指数和地表水质级别来进行判断。
2.地下水水质
地下水水质反映了城市地下水环境质量状况，它同样受到自然和人为两方面的影响。通常选用地下水主要化学类型表征地下水原生化学特征。用常规水质参数和特殊水质参数表征地下水受人类活动影响化学特征的变化。当然，在对地下水水质进行综合评判时，同样选择水质综合指数和水质级别进行表征。
3.土壤质量
土壤质量反映了城市土壤质量状况。与水质指标类似，它既受原生土壤性质的影响，也受到人类活动的干扰，通常，人类活动的影响更大。在选择土壤质量可测量参数时，本研究选择pH，含水率，重金属浓度，有机物浓度等对其进行刻画，各污染物的选择要充分考虑当地工矿企业的排污特点以及生活垃圾的污染情况。而土壤质量综合指数和土壤质量级别是对土壤质量进行综合评判的参数。
4.水资源量
水资源量是衡量城市水资源多寡的重要指标。目前这方面的监测参数研究较为成熟，选用地表水资源量、地下水资源量和水资源总量对其进行监测。
5.地下水位
地下水分为潜水和承压水，水位不仅反映地下水资源的状况，而且能够反映地下水环境的状况。因此选用潜水埋深和承压水水位进行表征。具体介绍见第五节重要环境地质指标释义。
6.土地利用
城市的土地空间是城市的物质载体，也是城市一切经济社会活动发生的场所和经济社会关系的物化表现。城市土地利用方式，是城市人口增长、规模扩大及经济社会变迁带来的物质性结果。同时，城市土地空间不同的用地特征，也可反映不同的城市特征以及城市化的不同阶段。通常城市土地利用方式从数量和结构两方面刻画城市土地资源，是描述城市水土环境状况的重要指标。城市土地按其用途可分为：工业仓储用地、住宅用地、商业金融用地、交通用地、公共建筑用地、市政用地等，其中工业用地、住宅用地和商业金融用地是城市总用地中所占比重大，对城市土地利用整体状况起决定作用，并对城市的性质和功能具有重要影响的地带。因此，在城市土地资源现状研究时，应对工业用地、住宅用地和商业金融用地的面积和结构进行重点描述。
（三）后果指标
1.水资源衰减
水资源衰减的直接表现是水位下降和缺水，表征二者的直接参数为水位降深、水资源衰减量和地下水可开采变化量。
表7-4 城市水土环境变化地质环境监测指标体系
2.海水入侵
陆地淡含水层的水位一般比海水水位高，但沿海城市经过长期大量抽取陆地淡含水层，会使其地下水位低于海水水位，导致海水（咸水）通过透水层渗入陆地淡含水层中，从而破坏地下水资源。表征海水入侵的参数有海水入侵面积和年入侵速度。
3.地面变形
地下水漏斗是城市超采地下水的直接后果。由于地下水的过量开采，导致水位大面积持续下降，破坏了地下水天然平衡状态，最终产生了持续下降的降落漏斗，进而加剧了城市的缺水状况。地下水漏斗面积，地面塌陷面积和地裂缝是监测地面变形的重要参数。
4.土地退化
城市地面不透水面积的增加，使得下垫面发生了根本变化，明显地改变了降雨径流的自然形态，从而造成城市水土流失现象，因此水土流失强度是一个重要衡量参数。如今，城市土地沙化、盐渍化面积的扩张是不容忽视的测量参数。
5.水土环境污染
水土环境污染是由于人类直接或间接地向城市水土环境排放超过其自净能力的物质或能量，从而导致水土环境质量降低的现象。水污染主要是水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性污染等方面特性的改变，从而影响水的有效利用。土壤污染是指当土壤中含有害物质过多，超过土壤的自净能力，就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化。通常用水土环境主要污染物超标率，污染程度，污染面积来表征污染的后果。
二、城市水土环境变化地质环境监测指标
在调查指标体系的基础上，根据“指标体系构建及应用的技术路线”，按照“PSR”模型确定城市水土环境变化地质环境监测指标体系，具体监测指标如表7-4。