貴州的環境地質氣候災害有哪些
① 福建南部沿海地區地質災害發育特點及孕災環境分析
施文耀
(福建省地質工程勘察院,福州350002)
摘要:本文通過對福建南部沿海地區的地質災害的現狀調查與分析,闡述該地區地質災害的發育特點,分析各種地質災害的成災因素,並從自然地理氣候條件、地質環境條件、人類工程經濟活動三方面對區域孕災環境進行分析,提出地貌單元、地質單元的形態、結構、功能不同,區域氣候環境的特徵,對區域地質災害的形成產生明顯的影響。
關鍵詞:地質災害;特點;成災因素;孕災環境
地質災害是岩石圈表部在內力作用和外力作用相互影響下,或地殼內部動力地質作用下,使地質環境產生變化,出現的對人類生命財產和精神遭受損害的地質現象和事件,地質災害的孕育與發展受區域自然條件、區域地質環境條件、人類活動等的支配。
1 地質災害的現狀與區域特徵
區域的自然地理條件、地質環境條件和人類工程活動的程度的特徵,使得測區局部地區地質災害比較發育,目前已有資料表明測區主要的地質災害有4類,共206處,包括崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降。其中崩塌95處,佔地質災害總數的46.12%;滑坡76處,佔地質災害總數的36.89%;泥石流2處,佔地質災害總數的0.97%;地面沉降33處,佔地質災害總數的16.02%。測區地質災害詳見附表,從地質災害的統計資料看,測區地質災害具有福建省地質災害的普遍特徵,即點多、面廣、規模小、頻率高、危害較大,受人類活動和降雨影響大[1]。
2 地質災害的分布規模、特徵與成災因素
區內地質災害具有明顯的分布規律,崩塌、滑坡、泥石流分布於測區中西、西北部的低山、丘陵地帶,崩塌、滑坡多沿公路、房前屋後的人工開挖形成的高陡斜坡分布;地面沉降分布於沿海的沖海積平原中,也有少量分布於未壓實的鬆散素填土區;泥石流分布於丘陵溝尾斜坡地帶,各類地質災害又有其自身的特點與成災因素。
2.1 滑坡與崩塌
2.1.1 滑坡[2]
滑坡為斜坡變形破壞的一種形式,是指斜坡上岩土體在河流沖刷、降雨等因素影響下,沿著一定的軟弱結構面(帶),整體或分散地、順坡向下滑移的自然地質現象,滑坡體通常被分割成塊體,滑坡經滑移後處於相對穩定階段後,在降雨等其他因素的作用下有可能再次激活而滑動[3]。
根據滑坡物質組成、滑體厚度,形成原因,規模對測區滑坡進行劃分統計,並對滑坡前斜坡坡度進行統計,統計結果分別見圖1和表1。
松動、粘性差、易崩解的土體易產生崩塌,節理裂隙發育的斜坡也易產生崩塌。測區土質崩塌中,全為殘積土型崩塌,且多為侵入岩類地區,主要由於侵入岩風化的殘積土粘土粒含量低,粘聚力差,含礫高,土質結構鬆散,易濕化崩解,在遭雨降水作用下,也就易產生崩塌。而節理裂隙發育給地下水的入滲,徑流提供了良好通道,加之破碎岩體塊體間的結合力差,降雨入滲作用下也就易誘發崩塌。
2.1.3.3 地質構造
地質構造對斜坡產生滑坡的影響表現為強烈的改變岩土體的結構構造,使岩土體變形破碎,岩土體風化程度加大,在岩土體中形成良好的構造軟弱面,岩土體力學強度下降。構造運動也使斜坡坡度、坡形了產生變化,對斜坡變形破壞起間接作用。地質構造在斜坡岩土體中形成的軟弱結構面為滑坡產生提供了良好的基礎條件。一旦的外界因素觸發,斜坡極易沿構造的軟弱面產生滑移、崩落,形成滑坡、崩塌。測區76處滑坡中有8處與斷裂構造密切相關,占滑坡數的10.53%。
2.1.3.4 降雨
降雨是滑坡、崩塌的成災因素中最為敏感、最為積極的因素,幾乎所有的崩塌均與降雨密切相關。降雨通過改變斜坡岩土體的力學性質,降低抗變能力,改變斜坡岩土體的應力狀況的途經來誘發斜坡產生災害。在高強度降雨作用下,部分匯水條件較好的滑坡還有可能進一步轉化為滑坡—泥石流型的地質災害。
另外,滑坡的產生與降雨量密切相關,幾乎所有滑坡其產生均與降雨有關。大部分滑坡分布於多年均降雨量>1200mm的地區。資料顯示,過程降雨時大於100mm的地區可能誘發產生滑坡,但經過長期陰雨,土體基本飽和後,又經過程降雨量大於50mm,也可能產生滑坡,當過程降雨量超過200mm時,則會普遍產生滑坡災害現象。
2.1.3.5 人類工程活動
在區內滑坡中與人類工程活動有關的滑坡達64處佔85.53%。人類工程活動對斜坡的影響表現為切坡、填方等。切坡使斜坡的坡高和坡度產生改變,極大地改變了坡形,使原來處於應力相對平衡的斜坡失去支撐而臨空,斜坡應力平衡遭受破壞,坡高增大,斜坡內應力隨之呈線性增加,坡度變大,坡面附近張應力隨之增強。范圍隨之擴大,而坡腳應力集中帶的最大剪力也隨之增強,因此,隨著切坡坡度增大,坡高增大,斜坡變形產生滑坡的條件越充分,產生滑坡的機會也隨之增大。另一方面,人類工程活動又使斜坡岩土體結構遭受擾動破壞,降低局部岩土體的強度,又為產生滑坡提供了條件。人類工程活動中又有不合理的堆填方,形成高陡斜坡,原本填方岩土體結構已遭受破壞,加之堆填成高陡斜坡,極易誘發產生滑坡。
人類工程活動是崩塌成災因素中較為積極的因素。人類工程活動表現為改變斜坡的外形,實際上是改變了斜坡的臨空狀況及應力場,強烈的切坡活動,使處於應力平衡的斜坡失去臨空支撐,形成臨空面,相應地斜坡應力均隨之改變。切坡坡度越陡,坡頂拉張力越強,在重力作用下也越能促進崩塌的產生,統計表明,由孕災環境為人類工程活動引起的崩塌達71.58%
測區調查表明,區內由爆破震動引起的崩塌僅3處,分布於採石場區域,主要由於爆破使部分岩土體開裂松動,其斜坡已開挖成陡坡懸崖狀,爆破產生的彈性波使松動岩土體產生附加應力,松動斜坡岩土體的結構,造成破裂面,反復作用造成累積,促使岩土體變形破壞而崩落。
2.2 地面沉降
區內地面沉降表現為在軟土區的建築物不均勻沉降。軟土區地面沉降分布於泉州、廈門、漳州沖海積平原區,共有32處。
由於組成軟土的粘土礦物為高嶺石、伊利石、綠泥石,其化學成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3等。其物理力學性質指標主要有以下特徵,天然含水量大(W>36%),呈軟塑-流塑狀,僅局部為可塑狀;孔隙比大(e>1),高液限(W1>45.9%),低滲透性,高飽和度,高壓縮性(a1-2>0.7MPa-1),強度低(fk=100kPa),抗剪強度低(C=2~4kPa,φ=0~14.5°)。大部分呈欠固結狀態,具有流變性和觸變性的特點。當建築基坑排水抽取地下水後,隨著地下水位的下降,土層有效應力增加,促使軟土固結而產生沉降。而建築物置於軟土區,土層中的附加應力大增,引起高壓縮性的軟土由於壓縮固結而產生沉降,測區軟土沉降多分布於全新統的海積軟土中,建築物常由於軟土不均勻壓縮固結而出現不均勻沉降現象,致使建築物產生傾斜、開裂、破壞。
2.3 泥石流
區內目前僅發現有2處泥石流,其規模均很小,土方量<1.0萬m3,均為暴雨型、溝坡型泥石流。其實際模式為滑坡-泥石流。泥石流的物質組成以殘坡積粘性土為主,夾含少量的強風化岩體。物源區處於坡度30°~35°的凹形斜坡。泥石流的流通距離比較短促。物源區也沒有常年性溝谷水流,均為自然狀態下產生的泥石流。
區內泥石流物源區處於凹形斜坡,有利於地表水的匯積。地表匯水的沖蝕能力較強。物源區處於殘坡地層較厚,殘坡積土遇水易飽和,易崩解。而散體狀的強風化岩強度較低,這為泥石流的形成提供了良好的物質來源條件,兩處均由於長歷時高強度的降水引起。斜坡岩土體首先出現崩滑現象,而後崩滑體在地表水流的攜帶下向坡下方向流動而形成。兩處泥石流均處於人類活動微弱區域,對人類的影響不大。
3 區域孕災環境分析[4]
地質災害的分布、發生與發展與自然地理條件、地質環境條件和人類工程經濟活動密切相關,測區地處南亞熱帶海洋性季風濕潤氣候區,地處福建東南沿海地區地質環境條件較為復雜,人類工程經濟活動強烈。由於地貌單元、地質單元的形態、結構、功能不同,區域氣候環境的特徵,導致測區孕災環境對區域災害的形成產生明顯的影響。
3.1 自然地理氣候條件
區內雖然均處於南亞熱帶海洋性季風濕潤氣候區,但測區地貌形態卻多種多樣,從濱海的平原、台地到中西北部的丘陵、山地,使得測區的降雨量分布不均。濱海平原、台地的多年平均降雨量900~1100mm,而丘陵,山地的多年平均降雨量卻可達1500~1700mm,而沿海島嶼、半島處局部蒸發量與降雨量大致相當,並且測區地處太平洋沿岸,受熱帶暖濕氣流的影響,每年均會遭遇不同次數和強度的台風暴雨的影響,台風過程降雨量在200~350mm之間。充沛而分布不均的降雨量與短時間的台風暴雨的降雨量,強烈地促進測區地質災害的發育。溫暖濕潤的氣候條件使測區岩石的風化過程加快,給地質災害的產生與發展提供了良好的自然環境孕災條件。從測區前述地質災害的成因分析中,過程降雨量和暴雨對測區地質災害的發育影響異常明顯,幾乎所有的斜坡變形破壞均與降雨相關。這說明測區區域氣候環境條件是地質災害分布、產生與發展最為直接,最為敏感的影響因素。
3.2 地質環境條件
從地貌上看,區內沿海海岸附近,遭受海潮、風暴潮的影響,局部土質海岸蝕退明顯,如廈門島東海岸,而區內大部分地區為山地丘陵地帶,河谷沖溝發育,地形形態不一,地形坡度20°~40°不等,局部更陡,高程100~1000m,變化較大,有利的地形條件給地質災害的發育提供了良好的孕災環境。
從地質構造上看,區內處於閩東南濱海斷隆帶和閩東火山斷拗帶之間,整體處於間歇性上升地區,地質構造活躍,斷裂構造發育,深受長樂-南澳等活動斷裂構造影響,地質構造較為復雜,岩石較為破碎;地震設防烈度為Ⅶ、Ⅷ度地區。地質構造的復雜性為測區地質災害的發育又提供了良好的孕災環境。
從地質條件上看,濱海地區的平原區分布廣泛和厚度不同的高壓縮性、低強度的軟土和飽和液化砂土,從而使這些區域易產生軟土沉降、震陷和飽和砂土液化現象。而台地、丘陵、山地卻分布有厚薄不一的殘坡積土以及各種母岩,地層岩性復雜,強度不一,復雜的岩土體條件又為地質災害的發育提供了較好的孕災環境,特別是測區丘陵台地殘坡積土層較為深厚,卻又深受降雨影響,使得測區地質災害較發育。
3.3 人類工程經濟活動
測區為廈-漳-泉閩南金三角地區,區域經濟異常活躍,人口密度大,工程活動強烈,各級別的公路星羅密布,在測區范圍分布有泉廈高速公路、廈漳高速公路、漳詔高速公路、漳龍高速公路、鷹廈鐵路、漳泉鐵路、324國道以及九龍江引水、晉江引水工程、後石電廠、集杏海堤、高集海堤等。各重大工程、各種省道、縣道工程建設對地質環境的改變程度較大。測區經濟活動強烈,人均國民生產總值多在10000元以上。而且測區人口密度大,沿海地區人口密度800~1800人/km2,山區也有200~700人/km2。山區可利用土地少,造成人多地少的局面,進行房屋建設中迫使居民挖山切坡,從而形成大量的房屋高陡後邊坡。密集的人口分布,強烈的工程經濟活動,極大地改變了局部的地質環境,森林植被覆蓋率下降,局部水土流失加劇,地質災害頻繁發生,測區活躍而強烈的人類工程經濟活動對地質災害的發育又提供了一個很好的孕災環境。
4 結束語
區內地質災害類型主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等幾種,具有點多、面廣、規模小、頻率高、危害較大、受人類活動和降雨影響大的普遍特徵。由於區內的區域地理位置,也就有測區地質災害的孕災環境。充沛的降水、台風影響強烈、不利的地形條件、地質構造的復雜性、復雜的岩土體條件、活躍而強烈的人類工程經濟活動都在加劇著地質災害的發育。
參考文獻
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The Development Characteristic and Formation Principle of Geologic Hazards in the Coast of Southern Fujian
Shi Wenyao
(Geological Engineering Exploration Faculty of Fujian Province, Fuzhou 350002)
Abstract: According to the investigation and analysis of geologic hazards, the paper expatiates the characters of geologic hazards and analyses formation factors of geologic hazards from three aspects, geographic and climatic condition, geologic environment condition. The conclusion is that geologic cell, the modality, structure and function of physiognomy cell and the characteristic of climate clearly influence the formation of geologic hazards.
Key words: Geologic hazards; Characteristic formation factors of geologic hazards; Environment of formation geologic hazards
② 重要環境地質指標釋義
綜合前述各章的不同類型濕地退化環境地質指標,結合這些指標檢測與應用的難易程度,以清單的形式給出濕地退化的環境地質指標。
一、濕地景觀
名稱:濕地景觀(Wetland Landscape)
簡介:濕地景觀格局是濕地中各種生態過程綜合作用的結果,並且對濕地功能和過程有著顯著的影響,是濕地演替監測中最為綜合的一個指標。濕地景觀指標包括:濕地面積,各景觀類型面積,景觀結構,景觀破碎化程度等。其中,濕地面積是濕地景觀中最重要和最直觀的指標。
據估計,自1900年以來,地球上已消失了將近約一半面積的濕地。20世紀80年代以來,隨著人類對濕地景觀價值的認識不斷提高,國際上開始熱衷於濕地景觀面積變化研究。對濕地面積進行觀測,首先要界定濕地的邊界,而濕地的界限並不是十分明顯的,因此對濕地面積的觀測要通過其他指標來體現。濕地面積觀測指標主要包括直接指標和間接指標;其中直接指標是指濕地水面面積的變化,由於水文要素是濕地形成和演化的主要因子,因此通過濕地水面面積的變化可以直接反映濕地面積的變化。間接指標包括濕地生境和景觀變化指標,或從影響濕地變化的因素中間接獲得。濕地不同生境的變化主要包括季節性沼澤地、瀉湖、濕草甸等生境的變化,利用生境變化來描述濕地面積以及濕地類型的改變;景觀變化包括景觀結構、每種景觀的面積、景觀破碎化程度以及觀測區河流的長度等指標,它們是濕地面積變化的定量指標。對濕地面積的觀測還可以通過影響濕地變化的因素中獲得,例如土地利用的變化、河道溝渠化、岸堤修建、河流侵蝕與沉積速率等。
意義:當前中國開墾濕地的現象相當嚴重,導致濕地景觀破壞、濕地面積減少、濕地功能下降的趨勢不斷加劇。從濕地生態系統現狀來看,濕地退化的根本原因是嚴重的人為干擾所致,其最為直觀的指標是濕地面積的變化以及相關景觀格局的變化。因此,濕地景觀,尤其濕地面積變化是濕地退化的一個重要指標,對其觀測分析是十分必要的。
人為或自然原因:濕地景觀變化、濕地面積萎縮是濕地演化過程中的一個必經階段,但在自然條件下,這個過程常常要經歷幾千到幾十萬年的漫長周期。目前,由於人類活動的干擾,濕地退化過程加速,景觀和面積的變化十分迅速。
運行環境:各類型濕地本身。
監測場地類型:由於濕地景觀的觀測是利用遙感影像和航空照片,其監測場地類型不予考慮。
測量方法:主要藉助於航天遙感、航空相片,同時需布設野外觀測樣點進行相互檢驗或作為遙感解譯的控制點。遙感數據可利用ERDAS IMAGINE、ENVI等遙感圖像處理軟體進行解譯和分類,在此基礎上利用FRAGSTAT、Patch Analysis等景觀分析軟體進行景觀格局的分析和各類景觀指數的計算。目前,大范圍以及對觀測精度要求不高的觀測可以利用航天遙感影像解譯獲得;對於高精度的觀測仍要利用航空相片;雷達遙感的利用也比較廣泛,它的應用使觀測的結果更加趨於准確。GIS的應用,使觀測的數據便於儲存、管理和分析,這對於龐大而復雜的觀測結果來說,提供了一個十分方便快捷的平台。
測量頻率:濕地景觀變化趨勢可以通過不同年度之間的觀測指標比較得到,一般的觀測頻率為5~10年一次。
數據和監測的局限性:濕地邊界的界定是濕地面積觀測的首要問題。目前眾多的測量手段在獲取數據方面各有優缺點,如光學感測器有較好的時間解析度,但是由於雲層的阻擋不能探測雲層下選定的地點;高光譜資料最有能力識別各種濕地要素,但是費用過高,使它僅限於全球性的觀測。
過去與未來的應用:通過遙感影像和航空照片的對比分析,可直觀地獲得濕地退化的動態過程,並預測未來濕地變化的趨勢。
可能的臨界值:無。
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有關的環境與地質問題:引起濕地景觀變化的原因有很多,包括氣候乾旱、水量減少、農用地開墾、改變天然濕地用途、城市化發展佔用天然濕地和自然災害等。
總體評價:濕地景觀的變化是濕地退化最直觀的指標,對濕地面積的觀測能很好地預測其發展趨勢,為濕地保護提供決策依據。
二、濕地水文地球化學
名稱:濕地水文地球化學(Wetland Hydrogeochemistry)
簡介:自然和人為導致濕地水質的惡化,是中國濕地生態系統退化的最主要原因之一。一般來說,濕地水要素是濕地形成、發育的決定性因子。濕地的水質是由土壤、搬運物質(有機質、沉積物)、岩石、地下水和大氣之間相互作用決定的。濕地水質也受農業、工業、采礦業、能源開發、城市和大氣輸入等人類活動的影響。地表水中大多數溶質來源於土壤與地下水基流,此處水岩相互作用的影響是非常重要的。濕地水質監測指標的選擇是一個復雜的問題,因為有太多的指標可供監測,這些指標在不同領域中都有各自重要的地位。從環境地質指標出發,選取以下指標:
(1)基本指標:
金屬元素和示蹤元素:Al、Sb、As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Se、Ag、Zn。
營養物質:銨、硝酸鹽、亞硝酸鹽、總氮、正磷酸鹽、總磷。
主要成分和溶解固體:Ca、Mg、Na、Cl、SO4、HCO3、TDS。
直接現場測量:酸度、鹼度、溶解氧、pH、溫度、底泥厚度。
有機化合物:2,4-D、2,4,5-T、苯酚、氯酚、甲酚、莠去津、百草枯、對二氨基聯苯、DDT。
(2)附加指標:
人體健康重要元素:Ba、Be、F、Mo、Ni、V、放射性元素。
農業重要元素:B。
熱污染的問題:隨著地熱開發和工業熱水排放,可能出現熱污染問題,造成泥炭濕地中被固定的CO2的釋放,因此在涉及熱污染的地區,需對水溫進行長期監測。
意義:濕地水體水質是濕地生物生境的決定要素。濕地水質的好壞程度會影響土壤的物理化學性質。因此,加強濕地水體水質的觀測和分析,是進一步研究濕地生態系統退化的前提條件。此外,水質監測對於濕地生物保護、濕地污染的綜合治理等同樣具有重要意義。
人為或自然原因:在水量得到保證的情況下,濕地能通過一系列的物理、化學、生物作用,消納一定量的污染物,但是由於工業、農業、城市等污染物排放量過高,超過濕地的自凈能力,使濕地生態系統機能受損,導致濕地生態系統退化,常表現為湖泊濕地的富營養化。
運行環境:各類型濕地本身,尤其是作為水源、淡水養殖、敏感水生環境的濕地。
監測場地類型:監測場地取決於當地已知的污染源,采樣地點方便與否。河流、湖泊濕地水質的采樣應該在徑流量器觀測站或其附近進行。
測量方法:水質采樣和分析隨場地條件和測量要素而變。收集的樣品能在橫向和縱向上體現水體水質的變化,並且要有足夠數量以便對照分析。具體的采樣和測量方法可參考各類國家標准(GB/T 6920—1986、GB/T 7477—1987、GB/T 7480—1987、GB/T 11914—1989、GB/T 1189X—1989、GB/T 1190X—1989、GB/T 13196—1991、GB/T 13580.X—1992、GB/T 853X—1995等)。
測量頻率:水體水質的變化可以是很迅速的(例如,受天氣變化和洪水的影響)。因此,連續實時的監測系統能提供最全面的信息。然而,水質監測的全面分析十分昂貴。對於大多數指標,通常採用特定時間間隔采樣和分析的方法,每年測量4~6次,而放射性核與有機化學品則只需每年測量兩次。
數據和監測的局限性:水體水質關鍵指標的長期記錄對預測環境質量趨勢是很有價值的,但是這些指標的准確度可能由於分析取樣方法或人為原因而降低。
可能的臨界值:根據不同濕地水體的使用目的,由國家和國際組織確定各指標的臨界值。
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有關的環境與地質問題:引起濕地水體水質變化的原因有很多,包括酸沉降、城市化、采礦、農業發展、土地利用、砍伐森林等。
總體評價:濕地水體水質是最基礎和最重要的濕地監測指標。當執行修復措施時,水文地球化學也是濕地短期內進化或退化的有價值的指標之一。
三、濕地生物
名稱:濕地生物(Wetland Biology)
簡介:由於地質、氣候、環境等不同,濕地生物在生態系統、物種、遺傳和景觀上具有豐富的多樣性,並且隨濕地生態系統的演替,其物種組成和生物多樣性會產生較為明顯的改變,可指示濕地的演替方向、過程和速度。常見的濕地生物監測指標有:
(1)濕地植物及其群落。主要包括:濕地植被的類型、面積與分布、蓋度、多樣性(物種多度、豐度)、生物量;挺水植物、沉水植物和漂浮植物的種類與分布;指示種;藻類的種類及生物量;植物體內有毒物質含量。
(2)濕地野生動物。主要是在濕地生境中生存的脊椎動物和該濕地內占優勢或數量很大的某些無脊椎動物,包括水鳥、兩棲類、爬行類、獸類、魚類、貝類、蝦類以及一些底棲動物等。另外,許多研究還經常監測動物體內有毒物質含量。
(3)外來物種。是指那些出現在其過去或現在的自然分布范圍及擴散潛力以外的物種、亞種或以下的分類單元,包括所有可能存活、繼而繁殖的部分、配子或繁殖體。
意義:濕地生物多樣性資源在生產、生活以及環境功能當中具有不可替代的作用,自有史以來人們就對其大規模的開發和利用,結果超出了生物多樣性資源自我恢復的能力界限,造成有些生態系統的破壞、物種瀕危和遺傳多樣性的消失等。因此,為了保護濕地生物多樣性,濕地生物的監測是十分必要的。
人為或自然原因:濕地生物多樣性是隨著濕地生態系統演化而變化的,其過程一般是緩慢,漸變的。但由於人類不合理地開發濕地資源,造成生物多樣性在短期內嚴重破壞。因此,人類活動是其破壞的主要原因。
運行環境:各類型濕地本身。
監測場地類型:濕地植物群落調查的固定樣地應該具有該植物群落的典型特徵,樣方要布設在能夠代表該植物群落典型特徵的地段上。調查監測的濕地植物樣地分布面積太大,工作量太大,不易操作;但面積過小,不能全面反映該群落的特徵。因此推薦濕地固定樣地設置的面積不要小於10hm2,同時監測位點面積不小於1hm2。動物的分布區通常很大。因此對所有分布區進行調查是不可能的,即使調查某一區域的動物數量也很難。一般根據動物的習性和統計學原理,有選擇地設置若干典型樣地,通過調查樣地內的動物種類和數量,來估計整個區域動物的種類和數量。
測量方法:在野外進行濕地植物及其群落監測時,為了獲取准確的定性和定量數據,進而對整個群落特徵做出判斷,必須進行樣方調查。水鳥數量監測方法採用直接計數法,重要濕地應根據本地的物候特點確定最佳水鳥監測時間。獸類監測可採用樣帶法和樣方法進行監測其種類、數量和分布。對外來物種的監測採用直接調查法,監測外來物種的種類、數量、分布、危害。
測量頻率:考慮到動植物的生活史特點及季節性,每年至少調查4次,即春、夏、秋、冬各進行一次,4次調查數據的平均值為平均數據,它具有較好的代表性。水鳥監測分繁殖季和越冬季兩次進行。
數據的監測的局限性:樣地要具有較好的代表性,若在兩個植物群落的過渡帶上設置樣方,就會影響調查數據的准確性。同時考慮地形地貌,要選取地勢開闊,土壤、植被分布相對均一的場所,選擇人為干擾相對較少的地段。
可能的臨界值:無。
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有關的環境與地質問題:引起生物多樣性消失的原因有很多,包括城市化,農業發展,濫捕亂獵,采礦,環境污染,土地利用等。
總體評價:濕地生物指標是從根本上反映濕地現狀和發展趨勢的指標,也是濕地自然因素的外在表現,是濕地生態系統的「指示劑」,能夠完全地、比較直觀地反映濕地生態系統的狀況,並預示其發展趨勢。因此,植物群落以及動物指標是濕地退化的重要指標之一。
四、濕地資源開發
名稱:濕地資源開發(Wetland Exploitation)
簡介:濕地資源開發主要包括濕地土地利用和生物資源利用兩大類地。因人口壓力增大,土地資源日益變得相對稀缺,盲目地進行農用地開墾、改變天然濕地用途,及城市建設、旅遊業發展佔用天然濕地,直接造成了我國天然濕地面積削減、功能下降。大型水利工程的建設也加劇了濕地的喪失速度。此外,由於生物資源的不合理利用,沿海濕地和內陸濕地都受到不同程度的破壞。
意義:人類活動是造成濕地退化的主要原因。人類對濕地的干擾強度和對濕地資源的直接開發利用程度逐步加劇,造成了濕地生態系統的出現了各種程度的退化。因此,濕地資源開發狀況的監測,對濕地生態系統研究有著舉足輕重的作用。
運行環境:濕地資源開發監測僅限於濕地本身。
監測場地類型:無。
測量方法:濕地資源開發的監測指標可採用直接調查法、地方統計年鑒或從相關部門獲取有關數據,如環保、水產、水利等部門。
測量頻率:1次/5年或根據實際需要調整調查頻次。
數據的監測的局限性:一般需要通過有關部門獲得,因此,數據收集有一定困難;由於人類社會經濟活動影響指標不同於自然環境指標,在定量化上和可比性上也存在一定困難。
可能的臨界值:無。
主要參考文獻:
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有關的環境與地質問題:濕地土地資源的開發利用可造成濕地面積的減小、濕地景觀的變化等;濕地生物資源的開發利用可造成濕地生物多樣性的降低;濕地其他資源(如礦產資源)的開發利用可造成濕地土壤、水質和水文條件的改變,導致濕地退化。
總體評價:濕地資源開發屬濕地退化的影響指標。在濕地退化的眾多影響指標中,濕地資源的開發利用是作用於濕地本身,直接造成濕地退化的指標,對濕地生態系統的影響也最為直觀和迅速。
五、污染物排放
名稱:污染物排放(Discharge of Pollutant)
簡介:排入濕地的污染物類型包括生活污水、工業污水、旅遊業排污、農業面源污染、水產養殖業飼料投放、大氣污染物沉降、底泥污染物釋放等。污染物排放指標有:污染源排放口數量、污染物種類、濃度和排放總量等。其中主要是監測污染物排放總量。
近幾十年來,我國社會經濟快速發展,城市生活廢水、工業污染和農業非點源污染等各類污染物的排放量迅猛增長,使得輸入濕地生態系統的有害物質不斷積累,導致濕地因水質惡化而退化,其中又以N、P污染物排放量過高所引起的水體富營養化最為常見。
意義:污染物排放是濕地水質型退化的主要原因,尤其是位於城市附近的濕地生態系統。通過對濕地污染物排放的監測,可分析濕地水環境污染的特徵,研究水質污染途徑和機制,進而提出有效防止濕地退化的調控措施及管理目標。
運行環境:污染物排放指標的監測主要是在濕地周邊地區進行,因此應以濕地所屬的自然流域作為運行環境。
測量方法:主要從環保部門獲取數據,當資料不足時可進行直接調查。
測量頻率:由於污染物排放與社會經濟的發展密切相關,具有平緩變化的特點,因此每年調查1次即可滿足濕地退化研究的需要。對於經濟發展較為緩慢或監測較為困難的地區,可每5年調查1次。
可能的臨界值:因不同濕地生態系統的生物、水文和地質性狀不同,對污染物的凈化能力和環境容量存在差異,其臨界值應在計算濕地環境容量的基礎上確定。
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有關的環境與地質問題:污染物質的排放,往往使濕地水體中營養物質劇增,導致濕地水體富營養化,浮游藻類爆發,水生動植物消亡,最後濕地功能損壞,濕地退化。
總體評價:污染物排放屬濕地退化的影響指標,是濕地水質型退化的最主要的原因。與濕地資源的開發利用不同,污染物的排放一般不是直接作用於濕地本身,而是在濕地周邊陸地產生,然後隨水、土遷移進入濕地。因此,污染物排放的監測應在流域范圍內進行,並且它對濕地的影響程度與流域水文密切相關。
六、地質災害
名稱:地質災害(Geologic Hazard)
簡介:濕地災害包括:水土流失,海岸侵蝕,海平面上升,海水入侵。下面分別簡述其內容和含義:
(1)水土流失是指在水流作用下,土壤被侵蝕、搬運和沉澱的整個過程。在自然狀態下,純粹由自然因素引起的地表侵蝕過程非常緩慢。這種侵蝕稱為自然侵蝕。在人類活動影響下,由自然因素引起的地表土壤破壞和土地物質的移動,流失過程加速,即發生水土流失。目前,我國內陸濕地的泥沙淤積速度已遠遠超過了其自然的演替過程,導致濕地面積不斷減小,成為導致濕地退化的重要原因。
(2)海岸侵蝕是全球性的自然災害,全球氣候變暖以及人類活動的影響使海岸淹沒和侵蝕范圍不斷擴大,程度日益加劇,海岸侵蝕使得濱海濕地環境向深海環境轉變,直接導致濱海濕地面積的損失。
(3)隨著地球溫度的升高,海平面也在不斷上升,海平面上升造成的後果是鹽水入侵,水質惡化,地下水位上升,海岸濕地生態環境和資源遭到破壞。海平面的上升主要影響著三角洲濕地和紅樹林濕地。
(4)在沿海地區,由於大量開采地下水導致地下水位大幅度下降,海水侵入沿岸含水層並逐漸向內陸滲透,這種現象被稱為海水入侵。海水入侵的直接後果是地下淡水受到海水的污染、沿岸土地鹽鹼化、海岸濕地受到破壞。海水入侵是發生在濱海地區生態環境脆弱帶一個極其敏感的資源環境問題,同時又是一種人類活動引發和加劇的自然現象。
意義:在上述地質災害中,水土流失所造成的濕地退化具有普遍性,是目前我國湖泊濕地面臨的最主要的問題之一;其他三種地質災害雖然具有地域性,只分布在沿海地區,可一旦發生,對濕地的影響往往是毀滅性的,要恢復其原貌十分困難,並且其破壞對象是具有不可替代性的紅樹林濕地。對濕地退化地質災害指標的調查能探明上述的濕地退化機理,為濕地退化的預測預警和治理對策的提出提供依據。
人為或自然原因:地質災害往往是自然與人為共同作用而激發的。而由人類活動導致的濕地地質災害日益增多,後果日益嚴重。
運行環境:水土流失一般用於內陸濕地監測;海岸侵蝕、海平面上升和海水入侵指標則用於海岸濕地,如紅樹林濕地。
測量方法:採用直接調查法或從相關部門獲取資料。
測量頻率:1次/5年或根據實際需要調整調查頻率。
數據和監測的局限性:由於地質災害發生具有不確定性和長期性,需要實時的系統監測,因此監測難度和費用較大。
可能的臨界值:無。
主要參考文獻:
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有關的環境與地質問題:全球氣候變化可能導致局部水量的失衡,引起:水土流失,海岸侵蝕,海平面上升的發生。濫伐森林、不合理開采地下水等人類活動,則會加劇水土流失、海水入侵的發生。
總體評價:地質災害屬濕地退化的影響指標。通常情況下,地質災害對濕地的影響是不可逆的。在與濕地退化相關的四類地質災害中,水土流失分布最廣,是造成濕地陸地化的主要原因;海水入侵、海平面上升和海岸侵蝕為海岸濕地或三角洲濕地所獨有的影響因素,與全球氣候變化及區域地下水資源的開采密切相關。
③ 生態環境地質質量分析預測
影響海南島東北部生態環境地質質量的因素是多方面的,限於調查的工作內容及所研究的精度,選擇氣候條件中的降雨量,區域地質中的地貌類型及地層岩石,地質災害(環境地質問題)中的災害密度,土地資源中的土壤養分,人類活動中的人口密度及植被條件中的森林覆蓋率等作為評價因子,組成了一個評價系統,這些因子基本體現了影響測區內生態環境地質質量的重要因素。評價結果表明,海南島東北部由生態環境地質質量優等區、良好區、中等區組成,沒有生態環境地質質量差等區,評價結果客觀地反映了海南島東北部地區的生態環境地質質量現狀。
生態環境地質質量系統的各個評價因子:降雨量、地形地貌、地層岩性、土壤養分、地質災害、人口密度、環境地質問題等因子是反映地質環境質量優劣程度及變化趨勢的主要因素,綜合分析組成生態環境地質系統的各評價因子的變化趨勢,可進行區域地質環境質量的預測。
海南島東北部地處熱帶與亞熱帶交界處,氣候溫暖濕潤,雨量、日照充足。氣候條件是地球長期演化而形成的,幾十年甚至上百年不會發生較大的改變。根據氣象統計資料,1950~1980年的降雨量與1980~2000年的降雨量相比較,幾乎沒有改變。因此,今後幾十年的氣候仍將保持溫暖濕潤的良好氣候條件。氣候條件的穩定決定了地下水水位埋深在相當長的時間內不會發生急劇的改變,可認為是穩定的。
區域地質條件的地貌、地層岩石、覆蓋層厚度是地殼運動長期作用的結果,在相當長的時間內仍是穩定的。土地資源是地層岩石經物理化學作用、生物作用、人類耕作活動的影響而形成的,其作用過程相對較長,形成現狀後,需較長時間的自然與人為影響才能發生改變。因此,可以認為海南島東北部的生態環境地質系統的基本組成部分比較穩定,質量格局不會發生較大的改變。
地質災害、人口密度是生態環境地質質量的負面因子,因為海南目前仍處於經濟發展的初期階段,人口密度與全國其他經濟較發達的省份相比,仍處於較低的水平,因此與人口密度相關的因素對生態環境地質的負面影響程度較輕。地質災害(包括環境地質問題)主要是土地沙化、土壤侵蝕、崩塌、滑坡、泥石流、水質污染(高氟區、海水養殖污染、海水入侵)、土壤重金屬污染等,這些災害分布面積雖然小,但對生態環境地質的影響卻是嚴重的,東北部生態環境地質質量中等區就是上述地質災害的發生而造成的。
研究結果表明,高氟水、高鐵水等原生環境地質問題已經處於相對穩定狀態,即不會明顯地減少或顯著增加,其發展趨勢比較穩定,但土壤侵蝕、土地沙化、泥石流、滑坡、地下水污染等嚴重影響測區生態環境地質質量的災害仍處於增加過程中。遙感及地面調查表明,土地沙化近十年來由點、線擴展到面並最終連接,然後形成大片沙化土地並向內陸推移,土地沙化典型區海南角2001年35km 2,比1991年增加了近35km 2;此外,海岸帶與丘陵過渡地帶出現了林地退化的現象,2001年與1991年相比,退化面積117.8km 2; 1990~2001年近十年間,近岸紅樹林面積由42.10km 2 退化到24.67km 2;海水養殖面積卻由1990年的11.23km 2 增加到2001年的107.78km 2,相應的地下水污染也急劇增加;人口密度目前雖然較低,但與全國其他省份相比,海南島的人口增長率較高, 2001年達到了9.47%,且多年處於較高的增長中,環境的人口壓力持續不斷增加,人類工程活動加劇,必然會造成海岸帶及剝蝕台地地區土壤侵蝕、土地沙化、林地退化的進一步增加。
綜合上述分析,海南島東北部生態環境地質質量優等、良好的格局仍基本得到保持,但海岸帶近岸地帶及剝蝕台地地區由於受土壤侵蝕、土地沙化、海水養殖污染及林地退化的持續發展的影響,其生態環境地質質量會變差,如果不採取及時有效的防治措施,生態環境地質質量中等區范圍將會擴大,局部會產生生態環境地質質量差區域。
④ 淺談地質環境與環境地質、生態環境的關系及其保護
邢永強張璋張洪波楊皓宇
(河南省國土資源科學研究院,鄭州 450016)
《河南地球科學通報》,文章編號:978-7-80246-005-8-325-4
摘要 首先介紹了地質環境、環境地質與生態環境的概念及內涵,分析了它們之間易引起混淆的異同點,其次對地質災害與地質環境的關系進行了評價與說明,最後指出必須樹立持續利用地質環境的科學觀,以及當前地質環境保護應採取主要措施。
關鍵詞 地質環境 環境地質 生態環境 地質災害 保護措施
人類賴以生存的載體包括生物圈、水圈、大氣圈和岩石圈。在生產力相對低下的社會,由於生物、大氣和水容易受到人類工程活動的影響而改變,而岩石圈的影響則相對小一些,因此,在傳統的學科分類中,將生物圈環境、水圈環境和大氣圈環境歸類到生態環境范疇。每當人們提及環境時,聯想到的主要是空氣污染、水污染和森林植被破壞等,而對岩石圈環境的關注則遠之不及。
近50年來,隨著生產力的提高和人口的激增,人類對環境的干預愈來愈強烈,開始超過自然環境本身的演化過程,如目前人類每年約消耗500×108t礦產資源,已超過大洋中脊每年新生成的300×108t岩石圈物質(黃潤秋等,2001),並影響到岩石圈系統。由此,在生態環境的基礎上,提出了地質環境概念。
1 地質環境、環境地質與生態環境的內涵
地質環境是指影響人類生存、發展的地殼表層的岩石、土壤、地下水等地質體及其活動的總體,包括地球表層岩石圈和風化層兩部分地質體的組成、結構和各類地質作用與現象。地質環境是具有一定空間范圍(從地表或岩石圈表層到人類生產活動所能達到的地殼深部)的客觀實體,包含物質組成、地質結構和動力作用三個基本要素。它是與地質作用密切相關的自然環境,它與自然環境一樣具有自然屬性與社會屬性。
地質環境的自然屬性主要是指其整合性與資源性(林道輝等,2002)。整合性是指地質環境的空間與要素密切組合成一個有機整體。地質環境存在於一定的空間之中,離開了空間也就談不上地質環境;地質環境包含許多自然因素與條件,如地層、岩石、礦物、構造、地形、地貌、地下水、地球化學元素、地球物理參數、各種地質災害體等;只有空間與要素的有機結合才能稱為地質環境,僅有空間或僅有要素都不能成為地質環境。資源性是指地質環境的主要因素既是地質環境的主要組成要素,又具有資源功能,具有雙重屬性,可稱為某種特定的地質環境。按地質環境的上述自然屬性,可將其分成兩種類型:一種是常規地質環境,是指在一定空間中,一些常規的基本要素有機結合所形成的地質環境,它們往往反映某個地域人們賴以生存與發展的基本地質環境。另一種即資源性地質環境,是指幾個具有雙重屬性的要素在一定空間中有機地結合而成的一種特殊地質環境。
地質環境的社會屬性是指地質環境是人類社會的一個重要組成部分,會影響整個社會。人類的生產與生活活動也參與了對地質環境的改造作用,這種改造作用的方式和強度在某時某地甚至會遠遠超過地質作用,從而引發地質災害。地質環境是人類生存與發展的條件,這就決定了它與作為人類生存與發展物質基礎的自然資源不一樣,它不可能用來經營而獲取利潤,只能作為社會的組成部分而存在。
地質環境質量主要由自然地質條件的穩定性、原生地球化學背景、抗人類活動干擾的能力以及受污染或受破壞的程度等因素決定(鞠美庭等,2004)。
環境地質學通常是指研究地質環境的基本特徵、形成機理和演化規律,以及人類工程技術經濟活動與地質環境相互作用、相互影響和相互制約的科學(王孟本,2003)。綜觀地質環境的自然屬性與社會屬性,可相應的將環境地質學分為常規性環境地質學與資源性環境地質學。前者主要是研究常規地質環境形成的機理及其與人類生產生活相互影響、相互作用的學科。後者主要是研究特殊地質環境形成的機理及其與人類生產生活相互影響、相互作用的學科。按不同的地質環境又可將其分為若干個環境地質子學科,各個子學科還可進一步劃分為更次一級的子學科,在這些學科指導下進行的地質工作即環境地質工作,包括地質環境的調查、研究、監測、預報等。
生態環境是指影響人類生存和發展的各種天然的和經過人工改造的自然因素的總體,它由自然環境、工程環境和社會經濟環境組成(王孟本,2003)。生態環境研究的空間范圍是從地表(岩石圈表面)到人類生產活動所能達到的空間頂部。生態環境質量主要由氣候、氣象、水文、生物、土壤、地貌和光熱等自然條件以及政治、經濟、文化等社會條件決定。其中,以林業為主的生態體系是生態建設的重要內容,工農業及城鎮生活污染治理是環境保護的關鍵環節,而水資源子系統則是各子系統之間聯系的紐帶。
2 地質環境與生態環境的關系
從地質環境與生態環境的內涵分析,它們是環境體系中的兩個方面,兩者之間既存在相對的獨立性,也存在著相對的統一性(王如松,2005)。
地質環境與生態環境的相對獨立性主要表現在如下四個方面:首先,盡管兩者屬環境體系的兩個領域,但在研究對象上存在明顯的區別。地質環境主要研究以岩石圈和地下水圈為主體的地質體及其與自然地質作用和人文地質作用相關聯的各種環境問題,而生態環境主要研究以大氣圈、生物圈和地表水圈為主體的各種環境問題;其次,盡管地質環境與生態環境都是具有一定空間范圍的客觀實體,但前者主要指地表以下,而後者主要指地表以上;再次,地質環境是在漫長的地質歷史過程中逐漸形成的,是地球內、外動力長期聯合作用的結果,在沒有外界干擾的情況下是相對穩定的。而生態環境盡管也受自然地理氣候條件制約,但與人類社會活動的關系更加明顯。另外,一旦地質環境遭受破壞,將具有難以恢復的特點。相比之下,解決生態環境問題的方法要直觀一些。如地下水的污染主要靠自身的凈化作用進行解決,需要漫長的過程;而地表水的污染可以通過添加化學葯劑或者通過排泄與補給的辦法予以解決,需要的時間要短得多。
地質環境與生態環境的相對統一性主要表現在如下三個方面:首先,兩者同屬於環境范疇,研究目的都涉及影響人類生存和發展的環境問題;其次,在研究內容上兩者具有一定的交叉性,如地表的土壤環境是它們共同研究的對象;再次,地質環境與生態環境存在著密切相關的動態平衡關系,如水文環境的地表水與地下水總是互相流通、互相轉化,一旦其中的一個因素遭受污染,必將引起另一因素變化。
生態環境和地質環境是環境體系中的兩個方面。生態環境是地質環境的「屏障」,對地質環境起著巨大的保護作用。當生態環境的森林植被遭受破壞或大氣降水與氣候條件發生變化時,將導致水土流失、地質災害、土壤退化等一系列地質環境問題。地質環境是生態環境的「載體」,對生態環境起著一定的控製作用。成土基岩是除自然地理氣候條件外控制森林植被種屬與空間分布的最重要因素,地質體特徵與水文環境、地質背景與社會經濟狀況之間均存在著一定的相依聯系。
生態環境與地質環境相互作用、相互影響、相互制約,便形成了相對統一的、集人—地—生活活動所產生的一切環境要素於一體的整體(黃潤秋等,2001)。生態地質環境是這一整體的完整表達,它不僅包括生態環境和地質環境的全部要素,還包括兩者相互作用所產生的新的環境要素。
生態地質環境是人類生存和發展的基本場所。人類依賴生態地質環境而生存和發展,同時人類活動又不斷地改變著生態地質環境質量。生態環境的惡化將導致地質環境的脆弱,地質環境的好壞關系著生態環境的有效治理。改善生態環境可以通過生態建設與環境保護予以實現,而地質環境是在數百萬年乃至數億年漫長的地質歷史過程中逐漸形成的,具有難以恢復性特徵。人類在建設生態環境的同時,必須有效地保護地質環境。
3 地質災害與地質環境
地質環境是人類社會發生發展過程中所依託的地球表層岩、土、水共生的地質系統。地質災害是地質環境的組成部分,是隨著人類社會的生存與發展而出現和變化的。地質災害具備自然屬性、社會(災害)屬性和資源屬性等基本屬性,它既是一種自然動力現象,又是人類參與造就的產物,還是人類作為生產、生活的資源乃至生存之地(如古滑坡泥石流堆積地和大江大河的洪泛區)。地質災害起源於地質環境變化,這種變化的動力來自於地外天體、地球內動力、地球表層外動力和人類社會工程經濟活動等多種因素的「共振」或耦合作用。在我國社會經濟建設高速發展階段,人類活動與地質環境的相互作用將同步增強,必然導致地質環境變化的動力耦合作用增強,只有主動應對才是避免地質災害趨勢增強的正確選擇。
4 樹立持續利用地質環境的科學觀
隨著社會經濟的快速發展,我國開始實施新的發展戰略,通過實施全方位的國家創新工程,建設社會主義新農村,逐步構建資源節約型和環境友好型的和諧社會。要達此目的,必然涉及廣大農村基礎工程和公共設施的大規模建設和固體礦山、油氣水能源及交通工程等對地質環境的廣泛利用,也就必然廣泛地影響地質環境的自然演變進程,使地質環境變化的范圍、方式和強度呈現出新的態勢,產生具有深遠影響的環境地質問題和地質災害。為避免和減輕負面的風險,就必須創新觀念,從人類與地質環境和諧共存的願望出發,變單純地保護地質環境和被動地防治地質災害為持續利用地質環境和主動進行地質災害防治風險管理。
樹立持續利用地質環境的科學觀,就是把人與地質環境和諧共存放在第一位,把規范人類自身的行為融入順應與改造自然過程之中,從而避免出現地質環境的不可持續利用現象,減輕地質災害(張芹,2001)。奉行「以人為本,持續開發利用地質環境」的理念,就必須倡導建立政府、科技界、工程企業界與公眾社會「四位一體」的減災戰略「夥伴」關系,形成多方協調的聯動機制。在這個體系架構中,科技界起著重要的橋梁作用,有責任盡快建立區域地質環境可持續利用的科學技術體系,即區域地質環境質量評價—功能區劃—工程容量評價—地質災害防治風險評估與管理等逐次遞進的工作支撐,並逐步實現法規化和社會契約化。
在國家層面,要組織調查、監測和研究地球表層系統過程的環境和災害效應、人類活動對地球表層系統的影響機制,甚至包括地質災害防治的社會學與倫理學。通過建立國家重大地質災害風險防控與公共安全應急信息平台,實現更加主動地為人居環境減災服務,更加主動地為國家重大工程規劃、建設與運營安全服務,更加主動地為提高社會減災意識服務。因此,立足於增強公共服務意識、提升公共服務能力、拓展公共服務領域和端正公共服務態度的基本原則,國家公益性地質隊伍的中心任務就是圍繞實現地質環境的可持續利用去開拓新思路、落實新任務、總結新認識、提煉新理論、開發新技術(新方法、新程序)、推出新產品和提供新服務,為和諧社會的建設與發展不斷作出新貢獻(劉傳正,2007)。
5 地質環境保護措施
國務院關於加強地質工作的決定國發[2006]4號第八條:強化地質災害和地質環境調查監測,是減少地質災害損失,促進人與自然和諧的基礎工作。實施地質環境保障工程,全面提高地質災害防治和地質環境保護水平。《國土資源「十一五」規劃綱要》七個主要預期指標和七項主要任務中明確要求礦山環境恢復治理率達到35%以上,提高地質災害預警預報和防治能力。
加強地質環境保護,當前應主要採取以下措施:
(1)強化礦產資源規劃與開采管理。目前,全國已建立了國家、省、市、縣四級礦產資源總體規劃體系,其中包括了礦產開發與環境保護規劃。加強規劃的實施,可以科學有序地進行礦產資源的開采,全部關停禁采區內的采礦企業,控量開采限采區內的礦產資源。一些礦山環境問題嚴重地區必須啟動礦山生態環境整治、土地復墾、礦區生態環境重建(恢復)工程,為生態礦山建設奠定堅實的基礎。
(2)利用先進技術方法,加快礦山生態地質環境調查評價、研究工作。採用環境地質學、環境地球化學、「3S」等先進理論和方法技術,選擇不同礦區、不同地質環境的示範調查研究,編制出相應的礦山地質環境調查評價技術要求或規范,示範指導礦山環境調查評價工作。
(3)建立礦山地質環境空間資料庫,逐步實現礦山環境的動態監測與預測。充分利用「3S」技術,開展礦山地質環境調查評價工作,建立礦山地質環境「動態」空間資料庫,結合各地區的規劃總體目標和不同地段的規劃功能,編制礦山地質環境的整治規劃,從而實現礦山地質環境的動態監控和管理,實現資源開發與環境保護的協調發展。
(4)加強礦山生態地質環境恢復治理。礦山生態環境的恢復治理越來越引起世界各國的關注與重視。礦山生態環境遭到破壞後,首要任務就是及時有效地恢復治理,以避免礦區生態環境的進一步惡化。由於我國礦山生態環境問題很多屬於歷史「積淀」,並非「一朝一夕」所致,其生態環境恢復治理(生態礦業)的實施,需要有大量資金的支持,可實行「礦山生態恢復治理」補貼政策,變「誰破壞,誰治理」,為「誰破壞,誰負經濟責任」。以執法的角度將礦山生態環境恢復治理與市場掛鉤,使專項資金取之有道,用之有效,復墾受獎,不復墾受罰。
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Discussion on Relationship and Protection between Geological Environment and Environmental Geology,Ecological Environment
Xing Yong-qiangZhang ZhangZhang Hong-boYang Hao-yu
(Scientific Academy of Land and Resources of Henan,Zhengzhou 450016)
Abstract:The article introces some conceptions and connotations on geological environment,environmental geology and ecological environment,analyzes their similarities and differences,and then gives some evaluation and explanation on the relationship between geological dis asters and geological environment,finally advance a scientific theory that geological environment should be used continuously,and at the same time offers key measures to protect geological environment today.
Key words:geological environment;environmental geology;ecological environment;geological disasters;protection measures
⑤ 自然災害與環境地球物理問題
自然災害是人類遇到的重要生態環境問題。人類文明發展、進步的歷史,從某種意義上說,也是人類經歷、認識、抗禦自然災害的歷史。用地球物理方法和技術研究自然災害的形成機理,對災害的時間、地點和災害程度進行預測,對災害的過程實施監控則是地球物理學科的重要研究領域和應用范圍。
一、自然災害的分類及災害損失
自然災害會使生態環境發生重要改變。與人類活動引起的生態環境變化相比,像火山和地震這樣的自然災害引起的生態環境變化更為劇烈,而像全球氣候變暖這樣由於自然和人為因素共同引起的生態環境變化的過程較漫長,還有的自然災害及其對生態環境的影響難以預測。就地球物理實質而論,自然災害實際上是地球上的物質和能量形式的轉變和演化過程中的某些特例,由於這些過程的差異,對生態環境的影響和作用也不盡相同。因此,首先應該對自然災害的種類、成災特點及其對生態環境變化的影響和後果進行討論。
1.自然災害發生的時間特徵分類
自然災害可按其發生的時間特徵分類。
(1)緩變自然災害
緩變自然災害是累進性的過程,有外沿和遷移的特性,如水土流失,土地沙漠化、鹽鹼化,氣候的長周期演變,海平面上升,地表沉降,淡水資源趨勢性減少,臭氧層空洞等。這類自然災害及其對生態環境的影響的周期可能延續幾年、幾十年,甚至幾百年。
(2)突發性自然災害
突發性自然災害有明顯的突發性,有的有一定規律,如洪水、旱災、地震、暴風雨及冰雹、火山爆發。有的規律卻不明顯,如山體滑坡、泥石流、地裂、海嘯、農林病蟲害、森林火災等。
2.按人類對自然災害的認識分類
按人類目前對自然災害的認識,自然災害可分為以下幾種情況。
1)人類還沒有或基本沒有認識其基本規律的災害,如地震。地震的發生與地殼運動有密切關系,而且也可能與其他天體(尤其是太陽的)的運動有關,但目前人類還不能說認識和掌握了這些規律,人類對地震這樣的自然災害還基本上不能預測,更無法控制和利用。人類對這種自然災害基本上停留在「未知不可治」的階段。
2)人類已基本認識和掌握了某些自然災害的基本規律,但還不能提出預防及控制這類自然災害的方法或對策。例如台風,現代科學技術已經能認識和掌握其發生的主要規律(時間、地點和強度),並能對每次台風的生成地點、時間、以及運動方向和速率、強度變化、登陸地點進行預測,但是人類目前還不能對台風實行控制和利用,也還不能用科學技術手段避免。也就是說對台風—類災害,人類還停留在「可知不可治」的階段。
3)人類已認識和掌握了某些自然災害的規律,也有在科學上合理、在技術上可行的治理方案和對策,也就是說人類對這類自然災害已基本上做到「可知又可治」。例如,如洪水,可通過興修水庫、加高堤防、整治水土流失而有效地防止其災害或減輕災害的損失。但也有一些減輕災害措施由於經濟或其他方面的原因,無條件實施或無條件大規模實施,或實施的效益在短時間內難以見效。例如,人工降雨能防止乾旱,對可能產生冰雹的雲層實施炮擊,可防止雹災。但這類作業成本過高,並非能普遍採用。再例如,建造防護林能防止水土流失和風沙危害,減少消耗臭氧層物質的生產和使用能恢復臭氧層的空洞,但從採取措施到見效的周期可能要幾十年甚至幾百年。
總之,自然界的規律是可以逐步認識的,因此自然災害也是可以認識的,相當一部分自然災害已經能預測和防治,雖然這個過程可能要經過很長時間,例如,雖有專家認為,到21世紀30年代人類可實現對地震的預測,但也有專家認為,對地震現象的預測還很遙遠。人類對自然災害的認識雖然在進步,但人類還不可能抗禦全部自然災害。
3.自然災害及其造成後果的嚴重性
20世紀的前90年,全世界共發生較嚴重的自然災害約50餘次,其中地震20餘次,約佔40%;颶風和熱帶風暴14次,約佔26%;火山噴發8次,約佔15%;海嘯和洪水8次(其中2次是由地震和颶風引起)約佔15%;另外,還有幾次滑坡和森林火災(最嚴重的是1987年中國大興安嶺的森林大火)。20世紀的後半期的前40年,一次死亡人數在萬人以上的自然災害,全世界共發生過17次。其中1970年孟加拉的熱帶颶風造成的死亡人數為30萬人以上!1976年中國唐山地震死亡人數近25萬人!都是震驚世界的自然災難。據1987年統計,在過去20年中,由於地震、滑坡、洪水、海嘯、火山、颶風等災害造成280萬人死亡,受災人口8.2億人,直接經濟損失250億~1000億美元。自然災害還造成社會的動盪和人群的驚恐。進入20世紀90年代以來,全球每年發生重大自然災害約600多起,而且由於人口的增加,氣候變化,自然災害有日益頻繁的趨勢。
生態環境脆弱是各種自然災害頻繁發生的重要原因。在這方面發展中國家面臨更為嚴峻的挑戰:自然災害發生的頻度和受災死亡人數、受災人口都居高不下。表6-4-1中給出了20世紀後半期世界主要突發性自然災害嚴重程度(按災害引起人員死亡的多少)排序。
表6-4-1 1947~1980世界突發性自然災害
在各種自然災害中,對人類威脅最大的是氣象災害,如暴雨洪澇、颶風、台風、龍卷風、雷暴、熱浪等,所造成的人員傷亡和經濟損失都居首位。其次,是地震災害,20世紀全球共發生7級以上地震1500餘次,其中85%發生在海域,占發生次數15%的陸地地震造成的損失則佔全世界地震造成的損失的85%。死於地震的人數為160萬人以上,約占各種自然災害死亡人數的一半,20世紀後50年地震造成的經濟損失約2000億美元,大約與洪水和颶風造成的損失相當。
自然災害帶來明顯的生態環境變化,如火山爆發和地震引起城市的毀滅(典型的事例如義大利的龐貝被火山爆發淹滅和中國唐山因地震而毀滅);再如火山爆發產生的塵埃引起氣候的改變,洪水和火災對公共生命線的危害——食物、飲水供應系統,房屋、道路、碼頭、水壩等都會對人類的生存環境產生明顯的影響。應該說明,在人類社會發展的現階段,自然災害是不可避免的,但自然災害造成的損失和災難則是可以通過科學方法進行研究和預測,並可使用人類已經有的技術手段減少生命和財產的損失。
二、氣候變化和水旱災害
1.長期氣候變化
竺可楨曾系統研究了中國近5000年來的氣候變化,認為約3000年前的仰韶文化時代到殷墟時代是第一個溫暖時期;此後在秦漢、隋唐和元代也是溫暖時期。尤其是公元5世紀末至10世紀初,即歷史上的隋唐時期(公元589~907年),中國的氣候溫暖濕潤,公元7世紀612年(隋煬帝大業八年)以後的近百年,即武則天時代的久視元年(公元700年),是中國5000年以來的第三個溫暖期,也是西晉(始於武帝司馬炎泰始元年即公元265年)以來1700多年間最溫暖的時期,其平均氣溫約比現在高1~2℃。這一時期,即公元630~834年(唐太宗貞觀四年至文宗大和八年)又是近3000年來歷時最長的多雨期。在唐代的290年(公元618~907年,高祖武德元年至哀帝四年)中,由於多雨,史籍明載水災148次,其中降雨直接造成的水災64次,降雨造成江河泛濫的水災19次,降雨造成山洪暴發而形成的水災17次。這些事例說明自然災害與氣候變化密切相關,有周期性和在某一時期的多發性。
2.暴雨和洪澇
暴雨洪澇是自古以來對人類威脅最大的自然災害,根據聯合國救災協作局的統計,在15種自然災害中,由於暴雨洪澇造成的財產損失和人員傷亡居首位。就地球上的陸地區域而論,由暴雨引起的洪澇在大部分地區都可發生,其中南亞的印度、孟加拉、巴基斯坦,南太平洋西岸的中國、日本、菲律賓,北美的美國是世界暴雨洪澇災害最頻繁的國家。暴雨洪澇發生的范圍廣、頻率高是其他自然災害所不能比的。暴雨洪澇的另外一個特點是造成的災害嚴重。世界氣象組織的統計結果表明,1967~1985年世界部分國家每年死亡於暴雨洪澇災害的人數在2萬以上。1991年4月底,孟加拉國南部沿海遭受暴風雨和洪澇災害,死亡12.9萬人。日本近30年來由於暴雨洪澇造成的財產損失每年約2500億日元,占國民總收入的1%以上。在內陸地區,由於暴雨洪澇還會誘發泥石流、滑坡、山崩等次生災害,還會衍生瘟疫、飢饉等災害。1931年我國長江流域16省672縣遭受水災,被洪水淹死者40萬人,而暴雨洪澇誘發的瘟疫、飢饉等又有幾百萬人死亡。
三、地質災害
地質災害也是自然災害,其中主要的如地震、山體滑坡、雪崩、泥石流等。此外,人類活動、人為因素也能引起地質災害,如采礦區崩塌滑坡、采空塌陷、礦渣等采礦廢棄物造成的泥石流等。還有一些地質災害的成因既有自然原因,也有人為因素,例如煤田火災。在各類地質災害中危害最嚴重的是地震。
1.地震
在各種自然災害中,地震以災害的突發性及難以預測,造成傷亡人數多,建築物損壞嚴重,次生災害的多發性,震後恢復正常生活的長期性,給人類留下沉重的、災難的回憶。同時,也沒有另外一種自然現象會像地震一樣,帶著雷霆萬鈞的轟鳴,伴隨著色彩斑斕、出現神秘的地光,以及繼之而來的山崩地裂、剎那間天旋地轉,或飛沙走石,或排天海浪,這樣一種顯示大自然威嚴的景象,給人以極為深刻的印象。但時至今日,甚至在今後相當長的時期內,作為一種嚴重地質災害的破壞性地震,仍然是一種難以預測的自然現象。
天然地震就其成因可分為(天然的)構造地震、火山地震、崩塌地震、隕石地震等類型。其中由於地殼的斷裂、褶皺等構造運動產生的構造地震占天然地震的多數。由於人類活動引起的地震有水庫地震和核爆炸地震等。
對地震的定義實際上有多種理解,但一般來說至少涉及四個方面:能量釋放、岩體破裂、地震波、破壞作用。地震涉及地球內部的能量釋放,但不是所有的地球能量釋放都與地震有關。如地磁能的釋放(極光)並不引起地震;熱能的釋放(火山爆發)也不一定都引起地震,即使是與地震關系最密切的機械能釋放,也只是在釋放過程時間極短,並產生能引起破壞作用的地震波時,才發生地震。
地震的破壞作用主要是指地震波對地面建築物的破壞。發生在人口稠密地區的強烈地震及其伴生的火災等會造成生命、財產的巨大損失,並可能在地震發生後由於人類生存條件惡化(水源、食物供應中斷,居住環境破壞,通訊中斷)而造成瘟疫等次生災害。還可能由於人類的錯誤行為(搶劫、偷盜)形成人為的災害。歷史上的大地震都以其突發性、巨大的破壞性和恢復正常生活的長期性,給人以深刻的印象。
我國地處歐亞大陸板塊東南部,在歐亞大陸板塊和太平洋板塊、菲律賓板塊的交匯處,受環太平洋地震帶及喜馬拉雅地震帶的影響,因此地震活躍區范圍廣(基本烈度定為7度以上地區面積達312×104 km2,占國土面積的32.5%,其中包括全國299個城市中的136個),地震活動頻度高、強度大、震源淺(多為70 km以內),是地震災害嚴重的國家。
2.滑坡
斜坡上的岩石、土壤塊體在重力的作用下沿軟弱面整體向下滑動的地質現象稱為滑坡(俗稱「走山」、「跨山」)。滑坡多發生在地形起伏大、斷層發育和多暴雨的地區。世界上幾乎每個國家都有滑坡發生,誘發的原因為:暴雨、冰雪融化、地震、火山及人類活動。
3.泥石流
在山區溝谷中,由於暴雨、冰雪融化等水源誘發的含有大量泥沙、石塊的特殊洪流叫泥石流或泥流(mudflow)。泥石流實際上是含有大量懸浮顆粒(大小不等)和粉砂的水流,與一般水流相比,泥石流有大得多的密度和黏滯性,因此在其流動過程中,先是體積或重量最大的岩石塊體先沉積下來,然後其餘部分繼續流動,沿山坡流動時,速度可達100 km/h,有巨大的破壞作用。由於泥石流的黏滯性很高,因此不可能流得像水流一樣遠,在流動一定距離後陸續發生沉積,所產生的沉積物由粉砂、巨礫、岩屑和被挾裹的有機物組成,泥石流形成的沉積物邊界明顯,外緣多呈葉緣狀,高度可達3~6 m。
4.地面塌陷
地面塌陷發生在地下為石灰岩溶洞、暗河發育區的地表,或是在采礦區內,沒有及時回填的采空區,或是在年久失修的地下坑道(如「深挖洞」時期修建的人防工事)的地表。在這些地下有空洞區域的頂部,由於承受不了地面壓力而發生的陷落。
5.地面沉降
地面沉降是在一定的地表面積內發生的地面海拔標高降低的現象。地面沉降的自然原因是地殼構造運動、近地表處第四紀沉積物的天然固結等自然因素所致;人為的原因則是由於地下水長期過量開采或油氣田開發引起地表水平高程的降低;另外自然和人為因素的共同作用,如日地關系的變化和人類大量使用燃料產生的溫室效應而導致的海平面上升。在人口密集的沿海大城市,由於地下水的大量開采和大規模城市建設,人為因素逐漸成了地面沉降的主要原因。這種地殼的垂直變形雖然不一定立即引起災害,但可能是潛在的災害根源:地表沉降可能造成地下的水、煤氣等管道的破裂,建築物地基下沉,還可能引起海水倒灌,因而使土壤鹽鹼化。
6.煤田火災
出露在地表或在地下的煤層和空氣中的氧接觸,發生氧化作用,所產生的熱積累(由於通風不暢等原因)到一定程度,達到煤的燃點,就會發生自燃,美國的科羅拉多和蒙大那的煤田都有多年自燃的記錄。
7.人為地質災害
據不完全統計全國每年因采礦引起的塌陷近200處,塌陷坑1600多個,直接經濟損失4億多元,此外每年還要直接破壞和侵佔土地200 km2。由於盲目開采礦產而造成地質災害的最明顯事例是在長江三峽的鏈子崖,鏈子崖是一個斷層,江北右側山體未發現煤層,整個體岩層多年保持穩定。而江南左側山體有薄煤層,由於長期掠奪性開采(經濟效益僅十幾萬元),采空區未回填,因此山體出現裂縫,而且整個山體向北移動,一旦出現滑坡,將使這—段寬度僅約百米江段發生礙航,初步估計經濟損失將達8~9億元。國家為此專門成立了「長江三峽鏈子崖和黃蠟石地質災害防治指揮部」,其中鏈子崖危岩治理已歷時6年,經費投入數千萬元。
⑥ 環境地質調查需求
我國未來的十幾年(到2020年),正是從傳統的農業、工業社會向現代社會過渡的關鍵時期,地質環境方面對公益性地質調查的需求形勢嚴峻。
我國原生的地質環境十分脆弱,高山、高原、山地和丘陵占據的面積大,地質災害成災條件發育,世界上所有的地質災害在我國幾乎都有發生,是世界上地質災害最嚴重的國家之一。南方有丘陵區突發性的地質災害,而且發生的頻率很高;北方又分布著大面積的鹽鹼地,有800多個縣存在不同程度的地方病;水資源的分布也極為不均,缺水與洪澇並存。特別是一些缺水嚴重地區,人畜飲用都成了問題。因此,面對這原生的地質生態環境問題,在經濟尚不發達的時期尚可以維持,而在貫徹以人為本的科學發展觀的現在,就成為了最迫切的地質調查需求。
在我國人類活動誘導的地質災害愈來愈嚴重。由於切坡建房、採石采礦、修路開渠、亂墾濫伐等活動形成的崩塌、滑坡、泥石流等等突發事件,正在呈上升趨勢;由於礦山開采,產生的廢渣、廢石等不僅造成嚴重的水、氣、土壤的污染,而且侵佔了大量土地,破壞森林,破壞草原,給人民生命財產造成嚴重危害。光采礦引起的地面塌陷造成的經濟損失每年就達4億元以上。這些礦山地質環境的問題,大量的是歷史的欠賬,已經到了非還不可的時候了,所以需求緊迫性特別強,必須排出日程,盡快解決。
城市地質環境問題越來越突出。我國現有的許多城市環境問題本來就很嚴重,有的城市供水十分困難,已經到了嚴重製約城市生存和發展的地步;有的地面沉降,正在以驚人的速度發展;城市垃圾產生量和生活污水量也在高速增加,嚴重威脅城市的可持續發展。這些原有城市環境問題,正急需公益性地質工作從地質科學上給予回答,共同治理。而新興城市的發展,更存在著大量的城市地質環境問題。可以說城市地質環境需求,老問題沒有解決,新問題又提到議事日程上來了。
地下水環境日趨惡化。由超采地下水引發的地質環境問題正在不斷加劇。調查表明,農業大量使用化肥、農葯,導致大面積地下水污染,其中尤以河北平原、長江三角洲地區為甚,已造成90%的城市淺層地下水不同程度的污染,而且這種污染正在從點上向面上擴散。同時很多地區,由於長期超采地下水,引發了地面沉降、地裂縫、地下水降落漏斗和海水入侵等,嚴重的威脅當地經濟和社會發展。面對著這些地下水引起的環境問題,我們第一是底數不清,全國主要平原區和盆地,地下水水質和污染狀況仍未查清,地質災害調查程度偏低;第二是動態不明,許多地區地下水超采和水質變化動態規律尚未查明,不能及時提出治理建議的方案;第三是研究不夠,至今尚未形成完善成熟的地質環境理論體系。因此,亟待地質調查給予強有力的支持。
對地質環境的需求,各地反映也十分強烈。主要推動力有三:
(一)今後十年是我國工業化、城鎮化加速推進的重要時期
我國工業化、城鎮化加速推進對環境地質調查提出了廣泛的需求,既有現有城鎮改造的需要,更有新建城鎮發展的需要。這種需要,通過這次金融危機,更顯急迫,即必須拉動內需,而城鎮化是拉動內需最重要的舉措。
根據預測,未來我國城鎮化布局結構目標趨勢是:中西部和東北城鎮化將有較快增長,總的趨勢是東西部城市化的差距可能縮小,因而未來我國城鎮化實施對地質環境調查需求強勁:城鎮化所帶來的城市發展不可能脫離地質環境而孤立存在。城市建設和發展依賴於地質環境,並且無不將地質環境作為工程結構的地基甚至是結構的一部分。城市發展受到地質環境的制約,同時,城市建設和發展又不斷地改造地質環境。當人類工程活動強度超過地質環境容量時,地質環境的自然平衡就會被破壞,環境質量惡化,甚至產生對城市建設和發展具有顯著危害作用的地質環境突變,即誘發地質災害。因此,在城鎮化的過程中,應當充分利用高質量的地質環境,對具有潛在地質災害威脅的地質環境進行有效的控制。所有這些都對環境地質調查和評價,提出了緊迫要求。
我國東、中、西部地區,由於發展水平和地質環境背景條件的差異,社會、經濟發展,面臨不同的地質環境條件和問題,城鎮化實施環境調查的需求內容也因其差異,側重點也有所不同。
未來東部地區城鎮化對地質環境調查的需求:全國50萬人口以上的大城市,有76%集中在東部地區,城市區的環境問題十分突出。一般來說,城市規模越大,背離自然狀態越遠,帶來的問題越多。據不完全統計,目前,在我國100萬人口以上的特大城市中,已出現不同程度環境地質問題的城市,佔87%;在50萬~100萬人口的大城市中,佔73%。由此可以看到,東部地區廣大的沖積平原和低矮丘陵原始地質環境條件較好區域,但開發程度高,工業化與城市化的速度快,耕地資源減少、水資源短缺(尤其北部地區)、水土環境污染的形勢十分嚴峻。平原地區的地面沉降,東南丘陵地區的水土流失,濱海平原區的沙洲侵蝕,低窪地被淹沒,海水侵入含水層以及風暴潮災害的影響等問題,不容忽視。
未來中部地區城鎮化實施對地質調查的要求:中部地區因其有大片黃土高原、紅層丘陵、沙漠化草原和岩溶化丘陵,地質環境條件比東部地區差,水土流失,土地沙化、崩塌、滑坡、泥石流,地面塌陷等地質災害在一些地區十分嚴重。現有的經濟發展水平,雖不及東部地區,但遠比西部地區高,是未來我國能源和原材料工業的重點建設地區。采礦業及其他自然資源的開發與工程活動,佔有相當大的比重,經濟將有較大發展。大部分省、區的人口自然增長率,也高於全國平均水平,土地資源更趨緊張。城市化亦會有較大發展,並可能向坡地擴展。采礦區、城市區和大中型工程區的環境問題會明顯增加。
未來西部地區城鎮化實施對地質環境調查的需求:西部地區,氣候十分乾旱,自然條件很差。在內陸盆地中和內蒙高原西部,土地沙漠化與鹽鹼化嚴重;青藏高原上,山嶺疊嶂,坡陡谷深,凍土廣泛分布,地震、崩塌、滑坡、泥石流等地質災害時有發生,大部分地區,人跡罕見,一時尚難以開發利用。目前,社會、經濟的主要活動區,多集中在自然條件相對較好的山前(間)平原綠洲帶附近、河谷平原與山間谷地內。這些地帶,水土資源有限,環境容量小。
總之,東、中、西的城市化都有大量的環境地質調查需求。
(二)礦山地質生態環境治理將是今後必須償還的歷史欠賬
對此需求不是用基數法所能預測的,因為它的基數是負值。所以對它的需求必須有一個超常規的增長估計。東、中、西都有這種要求。
以陝西省為例,隨著礦產資源大規模的開發,陝西省在促進經濟快速增長的同時,給生態環境造成重大影響,特別是不合理的開發利用已對礦山及其周圍環境造成污染,並誘發多種地質災害,破壞了生態環境。越來越突出的環境問題不僅制約了社會經濟的發展,而且威脅到人民生命安全。落實科學發展觀、確保礦產資源合理有序開發與生態環境的協調發展已成為該省社會資源與環境可持續發展的熱點、難點問題。
土地植被資源開發破壞嚴重,水土流失加劇。礦業活動特別是露天開采破壞了大量植被山坡土體,產生的廢石、廢渣等鬆散物質直接傾倒入河谷,極易促使礦山地區形成新的水土流失。根據黃委晉陝蒙接壤地區水土保持監督局對本區域開發較早、項目多且相對集中的烏蘭木倫河流域(3839平方千米)的多年研究,1986~1998年,由於開發建設而導致的水土流失量達5078萬噸,在人為新增入黃泥沙中,因棄土棄渣直接堆入河(溝)道而造成的新增量佔67%;年均新增流失量(391萬噸)為該流域多年平均輸沙量背景值(2656萬噸)的14.7%。據2006年調查統計,陝北煤、油、氣資源的不合理開發造成的水土流失面積達12萬公頃,並且繼續以每年20%左右的速度遞增。
采礦廢水不達標排放造成水土污染。水質污染是礦山開采中普遍存在的問題。礦業活動產生的廢水主要包括礦坑水,選礦、冶煉廢水及尾礦池水等。眾多廢水未經達標處理就隨意排放,甚至直接排入地表水體中,使土壤或地表水體受到污染。據監測資料表明,2002年潼關縣蒿岔峪河水上段的鉛、汞、鐵分別超過I類水標準的282~345倍、17~59倍和10.7~15.6倍,下遊河段鉛、汞分別超過IV類標準的25.8倍和0.7倍。農田土壤中鉛、汞、銅含量也遠遠超過了地區背景值。位於神東礦區的活雞圖礦是我國現代化水平最高的礦井,井田范圍內由於地下水位降低,當地民用井全部乾枯,老百姓只能從遠處拉水使用。位於毛烏素沙地南緣、榆溪河流域草灘地區的陝西省榆林市中能煤礦,是一座年產能力為120萬噸的大型礦。該礦在投產初期已經造成采空區地下水位顯著下降,井田區的農地因地下水不能補給已不能再種植小麥,只能種耐旱性較強的玉米等作物,且灌水的次數由原來的每年3~4次增加到10~12次。煤炭開采造成地下水位不斷下降,致使灌溉成本提高了3倍。同時當地的柳樹等喬木也因缺水開始枯萎。全省礦山廢水年排出量約1.11億立方米,其中礦坑水排出量為0.54億立方米;全省廢渣累計積存量達4.71億噸。對神木典型調查,發現煤炭開采已使數十條地表徑流斷流,20多個泉眼乾枯。
廢渣不合理堆放及露天開采造成滑坡、崩塌和泥石流等地質災害。礦山開采過程中,工程活動劇烈,特別是露天開採的礦山,由於大量邊坡開挖用尾礦殘渣的無序堆放,容易破壞原來山坡植被和地質環境,誘發滑坡、崩塌、泥石流等地質災害。據陝西省國土資源廳2005年開展的全省礦山地質環境調查與評估表明,全省礦業開發引發的地質災害663處,其中地面塌陷299處、地裂縫132處,滑坡111處、泥石流78處、崩塌43處,死亡201人,造成直接經濟損失4.02億元。全省10市均有地質災害發生,其中渭南、銅川地區礦山地質災害發生次數居於首位,西安地區最少。能源類礦山地質災害發生的次數較多,非金屬礦山較少。從調查結果看,地質災害發生規模以小型為主,占總數的63.04%,中型次之,占總數的25.04%,大型最少,占總數的11.92%(表5-2)。
表5-2 2005年陝西省地質災害規模表單位:次
地下開采掏空造成地面塌陷。開采固體礦產遺留的礦硐、巷道和殘留礦柱形成了采空區,其頂板沉陷或塌落是地下礦較普遍存在的環境問題。在陝西省陝北地區,尤其以煤礦開采形成的采區塌陷最為嚴重。神東煤礦區的補連塔礦采空塌陷區屬於丘陵蓋沙區地貌,裂縫最密處每25米寬的范圍內就有11條。地裂縫最寬達44厘米,裂縫兩側高差最大為42厘米,井田內原有的一座小水庫也因地裂而廢棄乾枯。地處毛烏素沙地的榆林市常興煤礦,是一座年產30萬噸的井礦,以洞採的方式開采10年後,2004年井田范圍內地面出現裂縫,有10戶民房受到影響,其中2戶被迫搬遷。經過神東煤礦活雞圖礦采空塌陷區的錦大公路,因地面塌陷造成路面在20米的范圍內出現2條裂縫,寬度達20厘米,裂縫兩側路面高差達20厘米,直接影響了當地正常的交通運輸。據統計,神東煤炭分公司6個礦區中3個煤礦的采空區已全部塌陷,塌陷面積為3480公頃。采空塌陷損毀房屋2264間,損毀耕地658.87公頃,數10條地表徑流斷流,20多個較大泉眼乾涸,地下水下降3~12米。當地5000多居民失去居住和生存條件。據衛片顯示,受煤礦開采影響,毛烏素沙地前緣的神府礦區的沙生植物已大面積枯死,植被覆蓋度逐年減少,沙化土地正以每年0.5%的速度向東南方向擴展。
(三)廣義環境地質調查工作的領域不斷擴大
過去要做的,現在需要加強;過去沒有做的,現在也提出來了。從這一點說,它也是與過去基數無法對比的,這也是環境地質工作要有超常規增長的主要因素。對此,東部地區的要求尤甚,中部地區也要與礦產資源調查並重,西部正提上議事日程。
據中南地區反映:防災減災服務領域需求強勁,湘鄂桂山區位於雲貴高原向長江中下游平原過渡的大陸坡度帶,地質條件復雜,突發性崩塌、滑坡、泥石流等地質災害頻發,危害嚴重,是我國地質災害高發區之一。為保證湘鄂桂山區重點城鎮、重要交通干線、國家重點工程區(包括三峽庫區)的建設、運營和人民生命財產的安全,繼續開展地質災害大比例尺的調查,提高調查精度,有針對性地開展地質災害危險區的調查是非常緊迫和十分必要的,也是科學制定地質災害防災預案、編制地質災害防治規劃的重要基礎和前提。因此,需要進一步加強地質災害調查,提高防災減災服務水平。
重要經濟區的快速發展,要求提供環境安全保障。珠江三角洲、長江中游、北部灣、海南等重要經濟區是中南地區經濟增長速度和城市化水平最高的地區。「十二五」期間將對環境地質工作的需求保持強勁增長勢頭。以武漢城市圈、長株潭城市群、昌九工業走廊為核心組成的長江中游城市群,在各省的經濟總量中所佔比重較大,是帶動周邊地域經濟發展的拉動力量,是推動三省經濟的發動機。城市化進程的加快已經成為推動區域經濟增長的火車頭,成為激發區域新一輪財富充分涌流的載體,從而對地質工作和地球科學研究提出了極大的需求,對環境地質工作也提出了更高的要求,同時也使地質工作面臨著現實的和長遠的挑戰。
北部灣經濟區地處華南經濟圈、西南經濟圈和東盟經濟圈結合部,是我國西部大開發地區唯一的沿海區域,也是我國與東盟國家既有海上通道、又有陸地接壤的區域。區位優勢明顯,戰略地位突出,發展潛力巨大。隨著北部灣經濟區規劃的實施,「十二五」期間,將會對地質資源的需求保持強勁勢頭,對地質環境作用的強度和范圍將日趨增強,人與地質環境的矛盾更加尖銳。如何處理好經濟發展與地質環境合理利用之間的矛盾,在保障經濟高速發展的同時,抑制重要經濟區地質環境質量下降的趨勢,並向良性演化的方向發展;如何使有限的水資源得到保障而做到不引起地質環境惡化。需要開展基礎性和前瞻性地質工作,以滿足北部灣經濟區經濟建設、社會發展以及主體功能區劃的需求。
海南省為實現生態建省的目標需要集中解決生態環境中存在的突出問題,如土地沙化、水土流失、海岸侵蝕、海岸帶和近海資源的破壞、紅樹林面積的減少、生物多樣性問題。海南國際旅遊島建設對地質工作需求的重點,主要集中在保障旅遊區和重大建設工程安全和建設工程適宜性所需旅遊地質資源、地下水資源、地熱資源調查評價以及海岸帶環境地質調查、地質環境保障對策研究等。
廣西、湖南、湖北、廣東等省(區)岩溶石山區是各省的貧困地區,也是國家加快中西部地區發展實現脫貧致富奔小康的重點和難點地區,迫切要求加強環境地質工作。該區由於降雨時空不均、地質地貌、生態環境等因素,生態環境脆弱,特別是石漠化的加劇,改變了生態地質條件,導致涵養水源能力下降,人畜飲水困難,水土流失,土壤肥力下降,生物多樣性被破壞,旱澇災害頻繁,制約該地區的可持續發展。解決該地區的用水問題和進行石漠化整治是當務之急,尋找地下水源、合理開發地下水資源,提出地下水開發利用與石漠化整治的方向與途徑十分必要。地質大調查開展以來,西南岩溶石山地區地下水資源勘查和環境地質調查工作取得了一些成果,但還不能滿足岩溶石山地區的發展需求。
⑦ 全球氣候變暖,如何開展環境地質工作
主講人 國土資源部信息中心研究員 張麗君
問:全球氣候變暖主要表現在哪些方面?
答:全球氣候變暖趨勢勿庸置疑,對全球環境產生深遠影響;人類活動是主要驅動力。主要表現在:一是全球氣候變暖趨勢在過去的50年異乎尋常,全球增溫速率明顯加快。20世紀可能是最近1000年以來增溫最明顯的一個世紀。未來100年的增溫幅度將達到1.4~5.8℃,海平面將上升9~88厘米;二是全球表面溫度升高,導致平均降雨量和地表徑流增加、冰川融化和海平面上升。三是人類活動是當今全球氣候變暖的主要驅動因素。全球二氧化碳濃度的增加主要是由人類使用化石燃料以及土地利用的變化引起的。
問:全球氣候變化對我國地質和生態環境的影響主要體現在哪些方面?
答:乾旱與土地退化趨於擴大發展趨勢;水資源短缺,形勢嚴峻;水生生態環境惡化;洪澇災害、水土流失、滑坡、泥石流等災害有增加趨勢;海平面上升,海岸帶災害加劇;氣候變暖對青藏高原和三江產生重大影響。
問:目前二氧化碳地質埋存體包括哪些?
答:開採的和不經濟的或耗竭的油氣儲集層;深部不可開採的甲烷煤層;陸上/海上深部鹹水含水層;低熱比的地熱儲。前兩種二氧化碳地質埋存方式是「增值」的直接埋存方式。即通過向耗竭的油氣儲和不可開採的煤層注入二氧化碳,可以提高油氣儲和煤層氣的回採率。
問:如何加快地質災害應急指揮系統建設?
答:為加快地質災害應急指揮系統建設,建議加強以下幾方面的工作:謀劃國土資源應急平台體系的規劃;編制國土資源部應急平台總體設計方案;加強網路基礎支撐平台建設,提高災情速報能力;重視基礎資料庫和信息管理系統建設;加強地質災害多源遙感信息資料庫建設,提高運用遙感技術手段進行地質災害災情快速評估和預報能力;加強地震災區的地質災害危險性評估和汛期降水誘發滑坡泥石流的預報預警工作;加強野外現場數據的採集與傳輸能力,提高應急指揮與應急處置能力;加強組織保障體系的建立。
問:如何進行地下水飲用水源區劃定與井源保護?
答:應採取源導向戰略,即對供水水源區進行保護。圈定的地下水飲用水源保護區是地下水資源保護和地下水水質加強監測的重點地區。在這些敏感地區,應避免較強烈的土地利用活動;對區域內的污染排放應嚴加控制;在土地利用規劃和城市發展規劃中,應該對地下水污染高風險區設立林地和綠化緩沖帶等措施。在地下水飲用水源保護的核心區,應禁止一切有污染潛力的土地利用活動。對任何新建建設項目不予以發放取水許可。對現有的污染提出治理方案。
第一節
氣候變暖對我國地質環境的影響
中國是世界上受自然災害危害最嚴重的國家之一,每年因各種自然災害造成的直接經濟損失達數百至上千億元。全球氣候變暖引發和加劇了自然災害,威脅到我國的國家安全。2007年《氣候變化中國國家報告》指出,隨著地球變暖導致較高的蒸發和降水速率,未來50年中國年平均降水量呈增加趨勢。其中東南沿海增幅最大。高溫、台風、風暴等極端氣候將變得更為頻繁。一方面,南方部分地區大雨日數將有顯著增加,特別是東南沿海地區、福建和江西西部,以及西南的貴州、四川、雲南部分地區。由於海平面上升,海岸帶災害主要是風暴潮呈現加劇趨勢。極端降雨頻發也將導致洪澇災害、滑坡與泥石流、水土流失加劇。另一方面,中國乾旱區的面積也可能擴大,北方乾旱趨勢仍將延續,乾旱強度加劇。全球氣候變化對我國的地質和生態環境的影響主要體現在以下方面:
一是乾旱與土地退化趨於擴大發展趨勢。我國是世界上土地荒漠化程度較深的國家之一,據前幾年統計,荒漠化土地面積約262.2萬平方公里,占國土面積的27.3%;並且每年以2460平方公里的速度擴展,現狀已由「破壞大於治理」進入「治理與破壞相持」的階段。但專家認為治理後的荒漠化地區生態系統未達到穩定狀態,可能出現逆轉。近三成土地受到了荒漠化危害,我國有4億人生活在荒漠化的威脅之中。全球氣候變暖將進一步使我國北方增溫,南方降溫,南北溫差減小,使冬夏季風減弱,導致中緯度地區降水減少,乾旱化與荒漠化呈現擴大發展趨勢。影響最顯著的地區是我國西北和華北地區以及東北地區。20世紀我國旱災的發生頻率是前500年的6倍。
二是水資源短缺形勢嚴峻,水生生態環境惡化。全球增暖帶來氣候帶北移,盡管我國北方部分降水量有所增加,但蒸發和蒸騰量也相應增加,中國乾旱區范圍將擴大,進一步加劇我國乾旱和缺水,使我國華北、西北大部分地區的乾旱形勢難以緩解,水資源短缺形勢嚴峻,特別是黃淮海流域水資源短缺形勢最為突出。研究表明,未來全球氣候變暖將導致我國北旱南澇的發生概率大大增加。氣候變暖還將促使水體污染加劇。氣候變暖後,水體溫度的上升,會促使河流中沉積的污染物重新溶解釋放,使底泥中各種廢棄物分解,進而使水質下降。同時,一些地區由於蒸發量加大,河水中污染物得到「濃縮」,從而加重河流原有的污染程度,特別是在枯水季節。此外,氣候變暖後,由於土壤微生物活動加強,造成肥力下降,促使大量施用氮、磷等化肥。過量施用的氮、磷等化肥淋失而進入水體的數量增加。水體富營養化已成為水污染的重要原因。
三是洪澇災害、水土流失、山體滑坡、泥石流等災害有增加趨勢。近10年來我國洪水災害的特徵是:流域性大洪水頻發;極端暴雨現象明顯增加;超強台風頻繁出現。未來全球變暖將會使極端降水事件有增多趨勢,從而導致突發性地質災害呈加劇趨勢。特別是,我國東南沿海地區也將由於台風、熱帶風暴、風暴潮等災害性天氣的增多,使低山丘陵區的水土流失、滑坡和泥石流等地質災害呈增多的趨勢。我國永久凍土約占國土面積的18%。據專家研究,如果未來10~20年間全球平均溫度升高0.5℃,將會造成5%的我國永久凍土融化;若平均溫度上升2℃,將導致10%~15%的永久凍土融化,永久凍土融化將導致滑坡、泥石流等地質災害的發生頻率和強度。
四是海平面上升,海岸帶災害加劇。全球變暖使海洋熱膨脹和冰川擴大融化,導致海平面上升,導致發生台風、風暴潮、洪水等災害的幾率增大,造成海岸侵蝕及致災程度加重。有關研究表明,20世紀50年代以來,中國沿海海平面每年上升了1.4~3.2毫米,其中渤海海面平均上升5厘米,東海平均上升19厘米,南海平均上升20厘米。上升量超過20厘米的省(市)有天津、江蘇、上海和廣東。從地區分布看,未來海平面上升引發海岸帶災害將影響從遼寧至海南島的所有濱海地帶。而華北平原東部、長江三角洲和珠江三角洲可能是主要受災區,因為這些地區3~4米高程地區佔了很大面積,加之城市集中,人口稠密,經濟發達,工農業等用水量大,地下水過度超采,形成大面積的地下漏斗,海岸帶災害在這些地區發生將會給本區和國家造成極大的損失。海平面上升不僅導致許多海岸區遭受洪水泛濫的機會增大、遭受風暴潮影響的程度加重,嚴重影響沿海地區的防洪形勢,也會引起大規模的海水倒灌,導致地下水水質惡化。
五是氣候變暖對青藏高原和三江產生重大影響。保護青藏高原江河源區的生態環境,對於我國這樣一個水資源嚴重缺乏的國家來說至關重要。近40年來,受全球氣溫升高的影響,青藏高原氣溫平均上升了0.45℃,氣溫呈上升趨勢。20世紀90年代以後,乾旱化趨勢加劇,湖水下降速率明顯加快。氣候變暖還使黃河源區多年凍土明顯退化,這在青藏高原東南的黃河源區尤顯突出,造成大量湖泊乾涸、濕地逐漸消失、多年凍土退化、區域水位下降,引起沼澤草甸大面積沙化和黑土灘化,裸地荒漠面積大幅增加,生態環境惡化趨勢明顯,不僅危害源區牧民的生存,而且還危及黃河源區的生態安全。
第二節
加強海岸帶地質調查評價工作
我國改革開放30年的成就很大程度上體現在沿海城市的飛速發展,形成了珠江三角洲、長江三角洲、京津冀沿海三大經濟區和山東半島、蘇北沿海、閩中南、北部灣四小經濟區。遼寧沿海經濟帶發展正在謀劃上升國家戰略,起勢良好。當前,我國進入新一輪重化工業化時期,掀起新一輪經濟布局沿海化浪潮,在這種大背景下,我國沿海經濟帶的未來發展恰逢機遇與挑戰並存的時機。如何增強我國沿海經濟帶在國際上的競爭實力,保證我國經濟社會的穩定增長,意義非常。我國沿海經濟的發展資源環境的代價是巨大的。未來的發展必須走新型工業化道路,必須考慮資源環境的約束條件和適宜性。因此,海岸帶的資源環境地質調查十分重要,是未來我國沿海經濟帶發展的基礎條件。
自1999年「國土資源地質調查」國家專項實施以來,中國地質調查局組織實施了環渤海地區、長江三角洲、珠江三角洲、北部灣和海南島等沿海地區的環境地質調查評價工作。取得了一批豐碩的成果,在前人工作的基礎上,更新了一批海岸帶及沿海城市環境地質調查資料。現已完成了全國海岸帶和沿海城市1∶25萬區域環境地質調查工作。一些沿海省(市)也不同程度地開展了海岸帶地質調查工作。
海岸帶地質調查是以地質、第四紀地質、構造活動性等區域基礎性地質評價研究工作基礎,選擇港口建設、填海工程、城市重大基礎工程建設以及城市空間發展的地質環境適宜性評價因子,如表層地殼結構與岩土力學性質、深部地殼結構構造與深斷裂、地塊升降與現今地殼活動速率、斷裂及活動性、現今地應力與能量、主要內動力地質災害等評價因子,進行地質環境的綜合評價,將綜合評價成果納入沿海經濟帶發展規劃之中。在未來氣候變化的背景研究基礎上,重點關注淡水資源和土地資源承載能力、活動斷裂及地殼不穩定地區、軟土和岩溶塌陷等不良地質體分布區、海水入侵和地面沉降、海岸帶岸線變化與主要河口區沉積速率變化、重點地段的工程地質穩定性、地下水資源潛力調查和地下水庫地質勘查以及海岸帶水土污染調查與評價。
第三節
開展碳地下埋存調查評價
加強土壤/岩石—水循環中無機碳對全球氣候的「碳匯」作用研究,為荒漠化治理提供科學依據
地下水及其沉積物的物理、化學指標,諸如地下水水位、宏量組分、微量組分、同位素、惰性氣體等可以用作不同時間尺度上環境變化的指示劑。從地下水及其沉積物中識別和提取高解析度的環境變化信息。作為全球水循環的重要部分——地下水是全球環境變化的受體和信息載體,在受環境變化影響的同時,它也會影響環境。當前全球性地下水水位的降低對環境的影響是一個不容忽視的因素。
全球二氧化碳的源匯不平衡是當前世界碳循環研究的重點內容之一。然而,關於全球二氧化碳匯的位置、大小、變化和機制目前仍不確定。目前的研究主要集中在有機碳循環,而對無機部分關注較少。中國科學院地球化學研究所劉再華與德國專家合作,基於廣西和貴州10餘年的野外觀測數據,經過理論計算探討了全球水循環中溶解無機碳形式對全球碳循環的貢獻。全球水循環、碳酸鹽(岩)的風化溶解和水生植物的光合作用,三者共同構成了對大氣二氧化碳的調節。物理、化學和生物作用過程共同提供了一個負的氣候反饋機制,降低了大氣二氧化碳增加對氣候的影響。該研究發現對碳匯的理論計算作出了一個示範,為尋找遺失的碳匯提出了一個新的方向。這一研究被評為2007年度中國基礎研究十大新聞——發現全球水循環中的溶解無機碳可能是一個重要的碳匯。
二氧化碳的地質埋存場所調查評價,減緩全球變暖進程
為應對全球氣候變暖和溫室效應各國可持續發展面臨的共同挑戰是,尋求成本低且有效的方案來減少二氧化碳的排放。其中,二氧化碳捕集和地質埋存是重要手段之一。從全球主要類型的二氧化碳埋存能力來看,地質埋存要比森林和土地捕獲二氧化碳的潛力大,而且後者需要緊缺土地和森林資源的支撐。
為實現東京議定書的承諾目標,各國積極開展二氧化碳地質埋存的調查評價工作。歐盟啟動了《歐洲地質埋存化石燃料排放的二氧化碳的潛力評價》項目。德國、英國、比利時、希臘、荷蘭、法國、丹麥與格陵蘭以及挪威等國家地質調查機構以及荷蘭能源與環保局參加了該項目的研究工作。該項目的總目標是,評價歐洲地質埋存二氧化碳的潛力,為降低二氧化碳向大氣的排放量而作出重大貢獻,確保歐洲在環境和價格可接受的條件下得到穩定的能源供給。加拿大地質調查局實施了沉積盆地煤層埋存二氧化碳的潛力評價計劃。美國能源部與化石能源辦公室和科學技術委員會在1999年4月聯合擬定了「碳埋存科學計劃」。該計劃旨在到2030年,二氧化碳埋存方案將使美國每年減少1.45億噸的碳排放,使世界每年減少2.7億噸的碳排放。從20世紀90年代初日本就一直進行有關深海封存二氧化碳的技術試驗研究。日本的二氧化碳地質埋存方案是世界上最先進的。到2020年,二氧化碳地質埋存的費用將減少一半,每年掩埋的二氧化碳數量爭取達到2億噸,這將減少日本1/6的大氣二氧化碳的排放量。
2005年9月召開的中歐峰會確定了到2020年在中國及歐盟建立碳近零排放的煤發電項目的合作目標。設立了「英國—歐盟—中國燃煤近零排放項目」,該項目總目標是到2020年在中國及歐盟建設示範發電廠並實現碳的近零排放。2005年12月,由中國華電等能源、投資國有大企業聯手組建的以研發、建設、運營我國第一個擁有自主知識產權的近零排放的「綠色煤電」示範電站為最終目標的綠色煤電有限公司宣告成立。新公司計劃對二氧化碳進行收集和封存的煤基能源系統進行研究。我國目前二氧化碳減排形勢嚴峻,應大力提倡二氧化碳的地質埋存,盡快開展碳排放源周圍的二氧化碳埋存地質場所潛力評價,早日使二氧化碳捕集和地質埋存技術在我國步入實用階段,為全球環境的改善發揮作用。
第四節
提高地質災害風險防治水平
加大地質災害調查填圖工作力度,為地質災害風險區劃奠定堅實基礎
全球氣候變暖必將導致我國地質災害風險的加大,政府和社會各界對地質災害相關信息的需求越來越迫切。提供地質災害風險管理決策信息的最主要和最直接的手段是開展地質災害編目和填圖工作。通過編制地質災害危險性圖或敏感性圖以及風險區劃圖,將這些信息傳遞給有關政府部門和社會,以供決策之用。中國地質調查局自1999年通過地質大調查計劃部署的1000多個縣(市)地質災害調查與區劃工作已經取得了重要進展。重點調查了威脅群眾生命財產安全的地質災害隱患點和危險點,基本摸清了地質災害發育、分布規律。這項工作為滑坡災害風險評價與區劃奠定了扎實的基礎。當前緊要的任務是查漏補缺滑坡災害調查信息,特別是滑坡災害影響的社會經濟屬性信息。然而,除了有少部分地區在當地政府的資金支持下開展大比例尺滑坡災害填圖外,大部分地區由於資金缺乏,滑坡災害調查精度並不能滿足社會發展的需求。
將地質災害區劃納入土地利用規劃,實施地質災害風險地帶管理
將地質災害調查與區劃成果用最通俗的、最實用的表徵方式向土地規劃和開發等部門用戶提供有價值的地質災害風險信息,用於土地利用規劃與審批的地質災害調查與區劃成果表徵。為了強制實施地質災害風險地帶管理,防患於未然,避免不合理的土地開發利用行為加大地質災害發生的風險。國際上一般做法是,開展滑坡災害風險區劃,將土地劃定不同的土地利用地帶,規定不同地帶的不同土地利用行為,並通過立法將之納入土地利用規劃中加以實施。
目前,我們還沒有制定出滑坡災害危險性評估的國家指南,滑坡風險評估剛剛開始進行試點研究,地方政府缺少國家層面上的技術規范/標準的指導,加上各地地質條件的不同,導致其使用的地質災害危險性評估的技術方法差異很大。因此,最終的滑坡危險性/風險評價與區劃的結果必將是概略性的成果,與社會經濟發展對滑坡風險管理的期待相比還相差甚遠。當前的重要任務是,製作高質量、實用的滑坡災害評價與區劃信息產品,將其轉化為經濟發展規劃、土地利用規劃、城鄉建設規劃和地質災害防治規劃等的編制依據。
完善《地質災害防治條例》相關土地規劃的配套規章及實施細則
2003年5月12日國務院頒布的《地質災害防治條例》是我國第一部關於地質災害防治的行政法規,確定了在建設用地審批和土地規劃中開展地質災害評估制度的法律地位。《條例》不僅要求在建設項目審批中開展地質災害危險性評估,還要在土地利用規劃中重點考慮地質災害風險問題。這樣可以避免因工程選址不當或不恰當的工程活動誘發地質災害,這是預防地質災害發生最有效的手段。
然而,《地質災害防治條例》是原則性、綱領性文件,如何落實《條例》還有很多工作要做。這就需要借鑒國外在滑坡災害土地區劃、滑坡災害風險區土地開發利用限制、滑坡災害信息管理以及滑坡災害保險等方面經驗,進一步完善《地質災害防治條例》相關規章和制度以及實施細則,提升其可操性。目前急需開展的研究包括:一是如何在城市規劃和城鎮規劃中開展地質災害評估制度,並將其納入土地利用總體規劃、城市規劃、城鎮規劃、交通規劃等各種土地利用規劃中並加以實施;二是將滑坡災害風險區劃的成果盡快落實在《地質災害防治規劃》和《地質災害應急預案》中,在減少人民生命財產損失、構建和諧社會方面發揮作用;三是要充分考慮《條例》與其他現行國家環境法律法規的銜接和融合。
加快地質災害應急指揮系統建設進程
進入21世紀後,以風險管理為指導,對自然災害預防、准備、響應和恢復進行全流程的風險管理戰略,已成為世界災害管理主流,正在從災後反應型向災前防禦型的綜合減災戰略轉變。構建基於現代通信技術、集現場災害信息採集傳送和後方信息分析預測與決策的地質災害應急指揮系統是進行科學決策支持的關鍵,它可以大大提高地質災害應急處置能力,更能為災後重建以及地質災害的防治提供最有力的支撐。
開展基於全流程風險管理的地質災害管理體系建設,實施綜合管理戰略
災害風險全流程管理是聯合國、世界銀行以及一些國家政府積極倡導的最新的災害管理理念和方式。在這種理念指導下,一些國家調整災害管理的相關法律,完善管理運行體制和機制,適應新形勢下災害管理需求。我國還沒有建立起災害風險綜合管理體系,因此,建議今後加強以下幾方面工作:引入先進的風險管理理念,建立我國地質災害風險管理體系;建立地質災害管理的垂直組織體系,完善橫向協調機制;加強基層地質災害防禦能力建設,完善地質災害群測群防體系,提高群測群防體系的防災水平。
第五節
加大地下水資源勘查力度
地表水庫的弊端越來越受到世界各國的關注,許多國家放棄了修建地表水庫的做法,越來越多地利用地下含水層廣闊的空間,來調節和緩解供水的緊張局面並恢復生態環境,這是21世紀水資源開發利用的發展趨勢。在全球變暖趨勢下,我國水資源短缺形勢更加嚴峻,凸顯了地下水資源在我國國民經濟建設中具有不可替代的作用。
加大地下水勘查力度,積極開展水的地下儲備,控制地面沉降
國外經驗表明,含水層人工補給和地下水庫建設是21世紀水資源調控、增大水資源供給、控制地面沉降等環境問題的重要手段。經測算,將地表水轉入地下水庫調蓄,一般條件下能增加30%~40%的地下水資源開采量。目前,建設地下水庫的技術條件已經成熟。因此,我國應借鑒世界上的先進經驗,積極推進含水層的人工補給和地下水庫建設工作,建議重點加強以下幾方面的工作:
「天然儲存空間」和因地下水過量開采而「騰出的地下空間」開展地下水庫庫址的勘查和庫容潛力評價;加緊制定修建地下水庫的相關政策,積極推進地下水庫建設的步伐,緩解供水緊張局勢;控制深層水的開采,開展含水層人工補給,防治地面沉降,盡快出台有關深層地下水限采和禁採的政策法規和經濟激勵措施;開展深層地下水的戰略儲備,應對突發水污染事件。開展「水銀行」試點,為含水層人工補給和水的地下儲備建立合理的水權分配和管理機制。
開展地下水資源污染脆弱性評價和風險區劃工作,加強地下水資源保護
國際經驗表明,合理解決未來不斷出現的地下水污染問題以及因地下水開采造成的環境負效應,應採取「以防為主、防治結合、防重於治」的方針。地下水資源保護戰略主要包括地下水水質保護與管理、地下水開采環境負效應防治以及地下水資源涵養等。為此,應加強以下兩方面工作。
一是地下水飲用水源區劃定與井源保護。顯然,對整個含水層進行保護是不經濟的。應採取源導向戰略,即對供水水源區進行保護。
二是農業面源地下水污染防治。調查表明,地下水污染的主要威脅來自農業化學品的施用(如化肥和殺蟲劑)帶來的面源污染。其次是來自局部污染的威脅(如來自工業場所、垃圾填埋場等),針對這種廣域的農業面源污染,場地尺度的污染物治理辦法是不現實的。因此,採取區域地下水保護方針才是防治地下水污染經濟有效的辦法。
⑧ 采礦對環境的危害
一、露天采銅對環境有什麼危害:露天礦山容易造成水體污染、地質災害、固體廢棄物污染、大氣污染及水環境污染等危害。
治理與防護方法:開發新能源,減少開采,合理開采。
二、露天採煤對環境有什麼危害:為露天煤礦要大面積的開挖地面,所以對地面植被的破壞很嚴重,其次地表疏鬆會造成水土流失,第三是會造成土壤酸化,因為煤炭中含有大量的硫元素,煤炭的開采會造成大量硫元素融合到水體中,進而造成土壤酸化,第四,會造成泥石流,塌方災害。
治理與防護方法:開發新能源,減少開采,合理開采。
三、采鐵對環境有什麼危害:水土流失、礦坑造成的地面沉降、生物多樣性的破壞以及采礦過程中含化學物的廢水對地下水的污染等。
治理與防護方法:開發新能源,減少開采,合理開采。
拓展資料
一、什麼是水體污染
當進入水體的污染物質超過了水體的環境容量或水體的自凈能力,使水質變壞,從而破壞了水體的原有價值和作用的現象,稱為水體污染水體污染的原因有兩類:一是自然的,二是人為的。特殊的地質條件使某種化學元素大量富集、天然植物在腐爛時產生某些有害物質、雨水降到地面後挾帶各種物質流人水體等造成的水體污染,都屬於自然污染。
⑨ 當前環境地質科學發展特點和趨勢
1992年的聯合國大會通過的「環境與發展宣言」和「21世紀議程」表明,人類已逐漸認識到經濟發展必須與環境相協調,開始建立了持續發展戰略的觀念。在各國的議事日程上,已出現了環境地質與經濟地質並重的趨勢,甚至超越後者。以發達國家美國為例,美地調所地質處制定的2000~2010年科學戰略有7個科學目標:①為減災規劃進行地質災害評價;②提供地質災害短期預測並快速查明災害後果的特性;③進一步提高從全球地質、經濟和環境的角度對國家能源和礦產資源的認識;④預測氣候易變性對環境的影響;⑤建立生態系統結構和功能的地質框架;⑥解釋人類健康與地質作用過程之間的關系;⑦確定地下水資源與有害廢物隔離的地質控制條件。它們幾乎全部與環境地質有關。
綜觀上述可知,當前環境地學的發展特點和趨勢有以下幾方面:
(1)環境地學發展趨勢之一是多學科的交叉和結合,其綜合性、預測性和社會性將進一步加強
綜合性體現在對眾多的環境地質問題和地質災害的調查研究,以及協調人類活動和地質環境的關系時,不僅需要地質科學的一些分支學科,如工程地質、水文地質、構造地質等的參與,而且還需要其它科學如社會科學、系統管理科學等和高新技術的參與。只有通過多學科的綜合交叉結合,才可能解決復雜的環境地質問題。
地質環境的變化趨勢以及在人為作用下的改變,地質災害的發生既有緩變性,又有突發性和不確定性,因此加強預測和預報是環境地學的研究重點之一。同時,為了減輕災害的影響和損失,避免產生不良的環境地質問題或控制其發展,還必須把人類活動這一地質作用限制在可允許的范圍內,這就需要公眾、全民的環境意識和行動配合,甚至政府、社會的行政管理和決策干預,統一制定有關的政策和法規,才能達到合理利用和保護地質環境的目的和效果。只有在實踐中注意結合這「三性」特點,環境地學才能有較大的發展。
(2)對區域性或重要經濟開發區、工程建設區的環境地質研究將進一步加強
發展中國家的環境地質研究和工作,一般都結合國土資源開發、重大工程建設項目來進行。不同的地質環境會產生不同的環境地質問題。如果在規劃設計階段即開展環境地質研究,並協調人類活動與環境的關系,將可收到事半功倍的效益。縱觀正在興建的三峽水利樞紐工程將大大改變周圍甚至全流域的生態地質環境,如水土流失、邊坡穩定、下游水文動態等。晉陝內蒙古能源基地的開發與地質環境的保護也存在很突出的問題,水質污染,水土流失,土地退化等。埃及在尼羅河上興建的阿斯旺大壩所引發的生態地質環境變化(三角洲後退,中、上游土地鹽鹼化、河岸侵蝕等)至今還在繼續。
為加強區域性環境地質調查評價開展了新的地質填圖工作。美國《全國地質圖填圖方案》填圖的服務目標是:礦產、能源和水資源勘查與開發;有毒廢物及核廢料處理場地的調查和選址;土地利用評價與環境保護規劃;地質災害減輕;火山噴發災害預測;地基基礎工程設計與建設;減輕滑坡及其它地面破壞損失;降低海岸和水系侵蝕影響強度;重要工程選址;以及基礎地學研究工作。中國新一輪大比例尺地質填圖也加強了區域性環境地質調查內容。
有些環境地質問題所涉及的區域還可跨越國界,如歐洲的萊茵河為五國所共有。在一個國家出現污染就會影響鄰國,這就需要這些國家共同來保護。因此,國際合作研究地質環境的趨勢也在增強。
(3)城市環境地質研究將成為研究重點
城鎮化進程加快是當今世界社會發展的趨勢。據聯合國預測,到2000年人口為500萬以上的城市將達60個。世界上將有60億人口的一半集中在城市。增長最快的是發展中國家。我國城市規模發展相當快。
世紀之交的地球科學:重大地學領域進展
城市建設發展日益擴大,地質環境與人類工程-經濟活動的矛盾進一步加劇,城市環境地質問題也日益突出。有人提出城市地質學,或城市環境地質學,其任務就是如何合理利用和保護城市地質環境,為城市發展規劃、布局服務,預測和防治環境地質問題的產生和對地質災害採取防治措施。許多發達國家如加、英、澳、美以及亞太地區、歐洲都紛紛針對城市環境地質問題開展研究。諸如土地利用、地面沉降、地裂縫、地震、滑坡、塌陷、固體廢棄物,特別是有害有毒廢物、廢水對地質環境的污染等,都是解決難度較大的問題,需要加強研究。
(4)對地質災害的預測預報和地質環境工程的研究將進一步加強
對地質災害的預測預報和評價已逐漸由定性向定量方向發展,建立了一些預測模型,這主要依靠引進數理分析方法,計算機技術、遙感技術、人工智慧等。為了進一步滿足環境規劃、設計決策和減少災害損失的需要,加強地質災害預測的理論,尤其是時間的預測技術和方法,以及地質災害的動力學機制和過程研究是重要的發展趨勢之一。正確預報的基礎來自可靠的動態觀測和監測數據。因此有關的監測儀器、技術需大力發展。現國內外都開始採用GPS(全球定位系統),RS(遙感),GIS(地理信息系統)相結合的新技術以及地球物理、地球化學勘查、遙感技術、計算機技術進行災害的適時監測、評估和預警業務系統,取得成效,值得大力發展。同時還應重視基礎性的工作,建立地質災害資料庫和風險填圖。國際減災計劃研究圍繞監測、預報、防護、治理為主展開。因此地質災害預警系統、區域地質災害區劃、風險評價和環境地質質量綜合評價等多種技術、方法相結合是重要的發展趨勢。
為防治和減輕地質災害,地質環境工程研究的加強勢在必行。以往地質學家對這一領域涉足較少,主要側重對環境地質問題的調查和成因、機理等研究。對如何治理只是一些方向性的建議,具體的治理方案及實施則是工程部門的工作,實際上從防治工程的方案設計制定、勘查、施工以致建成以後的環境效益、反饋監測都離不開環境地學的指導和分析。因此必須加強地質環境工程研究這一薄弱環節。
地質環境工程也稱環境地質工程,這是因為它是以環境地學知識為基礎,使用綜合手段,防治地質災害和其它不良的環境地質問題的工程技術體系。它的內容廣泛,如荒漠化的防治工程,地質災害的防災減災工程,復雜地基的處理,地表水地下水聯合優化調度工程,污水凈化處理工程,海水入侵防治工程,固體廢棄物地質處置工程,地下水環境工程等。地質環境工程研究需要多學科的綜合交叉以及新技術、新方法、新材料的引進。
這方面研究中國正在起步,但已收到成效。長江三峽鏈子崖危岩體,其底部是煤層采空區,對三峽庫區造成潛在威脅,急需加固。1992年開始研究並實施防治工程,包括采空區的阻滑工程,上部危岩體的錨固工程,擴建危岩體自動監測系統,坡面修建排水系統以及防沖消能平台等。現工程已於1997年完工。其治理技術水平在世界上也是罕見的。在山東萊州灣修建了防治海水入侵工程(攔蓄地表水、地下水工程,阻水帷幕,橡膠壩等)。科研部門密切配合,不斷監測研究、指導和檢驗工程的防治效益。
(5)重視生態環境地質研究
這是研究以人類為主體的生物與地質環境間相關的科學。把地質環境作為生態系統的組成部分,也是對人類生存環境進行研究的科學。
地質環境中某種元素缺乏或富含從而影響人體健康,甚至導致中毒或地方病的發生。如碘、砷、硒、鉬、汞、氟等的分布規律,地球化學特性,危及人體的方式和途徑,如何改善環境質量,都有待環境地質科學與其它學科來協同研究。
近年來發現生態地質環境的地球化學背景與農作物的優質高產有密切的關系。不同的地質地球化學環境宜種的作物不一樣,因此農業生態地質研究已成為一項有廣闊前景的環境地學研究課題。