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主要環境地質問題包含哪些內容

發布時間: 2021-02-22 19:38:51

① 環境地質學主要研究哪些科學問題

環境地質學屬地球科學,是應用地質學和地理學原理,合理利用地質資源,改善人類生存環境的一門學科,是一門介於地質學、地理學和環境科學之間的科學。
環境地質學具有廣泛的研究領域,它包括這樣一些研究內容:

①區域地質環境研究,為區域規劃、經濟發展、國土整治及資源開發等提供科學依據。
地質災害的環境地質問題的研究,為預報地質災害提供依據,為減免災害提出防範措施。

③地球化學環境對人類的影響問題。研究不同地區地球化學背景,各種元素豐度及其分布特點;研究空氣、水體、土壤和礦物原料中有益、有害元素及致病物質富集、遷移規律;研究地質環境與人畜健康關系,防治某些地方病和職業病,最大限度地減輕由於某些元素的天然富集或短缺對人畜健康和植物生長帶來的不良影響。一些城市飲用水水質惡化問題也是當前亟需研究的問題。

④古氣候的變化規律,主要利用地質環境中沉積物反映氣候變化的標志,研究地質歷史時期特別是第四紀以來氣候變化的情況、原因和規律,預測今後氣候變化趨勢可能產生的危害和提出防範措施。

⑤工程建設中可能引起的環境惡化問題。大量的工程活動,如城市建設、水利工程、道路建設、礦山、海港工程、電站建設等常常引起人為地質作用,在興利的同時往往造成地質環境的破壞,引起環境惡化。對人為地質作用及其地質環境可能產生的影響做出評價和預測,為區域經濟建設規劃和大型工程設計提出科學論證。

⑥自然資源開發中的環境地質問題。水資源、能源和礦產資源的開發可以造福人民,但同時又往往引起地質環境的改變,甚至導致人為的地質災害。地下水過量開采常常引起地面沉降,在沿海地區常常導致海水入侵和土地鹽鹼化;礦山開采往往引起地面塌陷、山崩和人工滑坡;某些礦產,特別是放射性礦產的勘探和開采往往引起環境污染。環境地質工作就是要在自然資源的開發過程中詳細研究導致環境惡化原因,提出防止減輕地質環境惡化的措施。

② 主要的環境問題有哪些

1.大氣污染問題
我國二氧化硫排放量居世界第一位。大氣污染是我國目前第一大環境問題。

2.水環境污染問題
我國七大水系的污染程度依次是:遼河、海河、淮河、黃河、松花江、珠江、長江,其中42%的水質超過3類標准(不能做飲用水源),全國有36%的城市河段為劣5類水質,喪失了使用功能。大型淡水湖泊(水庫)和城市湖泊水質普遍較差,75%以上的湖泊富營養化加劇,主要由氮、磷污染引起。

3.垃圾處理問題
目前,我國工業固體廢物綜合利用率約46%。全國城市生活垃圾達到無害化處理要求的不到10%。塑料包裝物和農用薄膜導致的白色污染已蔓延全國各地。

4.土地荒漠化和沙災問題
我國荒漠化土地已佔國土陸地總面積的27.3%,而且,荒漠化面積還以每年2460平方公里的速度增長。

6.旱災和水災問題
500多年來,長江流域共發生的大洪水為53次,但近50年來,每3年就出現一次大澇,1998年的大洪水造成了巨大的經濟損失。

7.生物多樣性破壞問題
我國是生物多樣性破壞較嚴重的國家,高等植物中瀕危或接近瀕危的物種達4000~5000種,約占我國擁有的物種總數的15%~20%,高於世界10%~15%的平均水平。我國濫捕亂殺野生動物和大量捕食野生動物的現象仍然十分嚴重,屢禁不止。

③ 我國主要的環境問題有哪些

1.大氣污染問題
我國二氧化硫排放量居世界第一位。大氣污染是我國目前第一大環境問題。

2.水環境污染問題
我國七大水系的污染程度依次是:遼河、海河、淮河、黃河、松花江、珠江、長江,其中42%的水質超過3類標准(不能做飲用水源),全國有36%的城市河段為劣5類水質,喪失了使用功能。大型淡水湖泊(水庫)和城市湖泊水質普遍較差,75%以上的湖泊富營養化加劇,主要由氮、磷污染引起。

3.垃圾處理問題
目前,我國工業固體廢物綜合利用率約46%。全國城市生活垃圾達到無害化處理要求的不到10%。塑料包裝物和農用薄膜導致的白色污染已蔓延全國各地。

4.土地荒漠化和沙災問題
我國荒漠化土地已佔國土陸地總面積的27.3%,而且,荒漠化面積還以每年2460平方公里的速度增長。

6.旱災和水災問題
500多年來,長江流域共發生的大洪水為53次,但近50年來,每3年就出現一次大澇,1998年的大洪水造成了巨大的經濟損失。

7.生物多樣性破壞問題
我國是生物多樣性破壞較嚴重的國家,高等植物中瀕危或接近瀕危的物種達4000~5000種,約占我國擁有的物種總數的15%~20%,高於世界10%~15%的平均水平。我國濫捕亂殺野生動物和大量捕食野生動物的現象仍然十分嚴重,屢禁不止。

8.加入世貿組織與環境問題
我國加入世貿組織將面臨兩方面新的環境問題。一方面是國際上的「綠色貿易壁壘」。另一方面,由於國際市場對中國的礦產、石材、葯用植物、農產品、畜牧產品的大量需求,加重我國的生態、環境和自然資源的破壞。同時,我國可能成為國外污染密集型企業轉移的地點和大量的國外工業廢物「來料加工」的地點,這將極大地加重我國的環境問題。

9.三峽庫區的環境問題
三峽工程是我國目前正在實施的巨大的水利工程。建成後對地質環境、水資源環境、生態環境(涉及庫區兩岸和整個上游地區)的影響,以及如何有效防治庫區污染是目前擺在三峽建設者面前的一大課題。

10.持久性有機物污染問題
隨著我國經濟的發展,難降解的持久性有機物污染開始顯現。禁止使用的持久性有機污染物在我國的環境介質中多有檢出。這類有機污染物具有轉移到下一代體內,並在多年後顯現其危害的特點,也被稱為「環境激素」或「環境荷爾蒙」,危害嚴重。

④ 環境地質問題調查

主要圍繞與地下復水開采引制發的環境問題開展調查工作,主要包括:

(1) 地下水位降落漏斗的分布范圍、面積、中心水位最大埋深、水位年下降速率、發展趨勢,以及由此產生的地面沉降面積、范圍、沉降速率等。針對不同地區的水資源特點,調查要有所側重。

(2) 西北地區要注意調查地下水開采與土地荒漠化、沙化等生態環境問題的相關性,生態需水量問題,地表水過度灌溉引起的土地鹽漬化問題。

(3) 華北地區調查東部平原鹹水、微鹹水水質和分布范圍的變化,及其改造利用問題可行性,海水入侵的程度、范圍和防治措施。

(4) 東北地區主要側重地下水污染、土壤鹽漬化和濕地退化與保護問題。

(5) 地下水質量背景及近年來地下水化學成分變化 (包括常規離子、微量元素以及污染成分)和原因。特別要注意調查飲用地下水質量變化及原因。

具體要求參照 《1∶25 萬區域環境地質調查技術要求》執行。填寫附表 13 ~ 附表 19。

⑤ 地質環境條件評價主要包括哪些方面的內容

地質環境評價是指地質環境對人類生存與發展適宜性的綜合性評回價。
地質環境評答價主要是依據環境地質問題與地質災害對人類生存與發展的不利影響,按照「無問題(災害)即優良」的基本原則,作出安全意義上的好壞評判。
依照評價的內容不同,地質環境評價可以分為地質環境質量評價、地質環境容量評價。
根據調查目的不同又可分為綜合性評價和專題性評價。

包括地質災害:崩塌、滑坡、泥石流、塌陷、地面沉降、地裂縫;
水資源
地形地貌景觀
土地資源影響 等內容

如有疑問請追問

如滿意請及時採納

謝謝

⑥ 主要地質環境問題

由於地理地質條件差異明顯,經濟發展程度不一,各個重要經濟區所存在的主要地質環境問題也不一樣。表7–8列出了各個重要經濟區存在的主要地質環境問題。歸納起來,重要經濟區地質環境問題有如下特點:

表7-8 重要經濟區主要地質環境問題

續表

續表

(1)北方重要經濟區水資源缺乏,地下水開發引發的地質環境問題突出。山東半島、河北沿海、中原經濟區、天津濱海新區、關中—天水經濟區等重要經濟區尤為突出。地下水長期超采導致地下水位持續下降,形成了大面積地下水漏斗,引起部分區域產生地面沉降、地裂縫等問題,造成了嚴重的經濟損失。

(2)東部沿海經濟區經濟發達,水土污染問題突出。珠江三角洲、長江三角洲、沈陽經濟區等重要經濟區尤為突出。工業污水、生活污水和工業固體廢棄物大量排放,導致土壤、地表水和淺層地下水污染,造成淡水資源水質惡化,影響了城鎮供水安全和農田用水安全。部分沿海區域發生海水入侵,地下水咸化趨勢明顯。

(3)中南和西部重要經濟區地質環境脆弱,地質災害問題突出。成渝經濟區、關中—天水經濟區尤為突出。這些地區地形起伏大、地勢落差顯著,地質環境脆弱,地質災害易發多發。在人類工程經濟活動的影響下,地質災害頻繁發生,嚴重影響了重要經濟區居民生命財產安全和經濟可持續發展。

(4)礦產資源集中區礦山地質環境問題突出。沈陽經濟區、皖江城市帶、鄱陽湖生態經濟區、成渝經濟區等重要經濟區尤為突出。這些地區礦產資源豐富,礦產開發活動活躍,在佔用土地、破壞景觀資源的同時,改變了當地水資源系統,誘發了地面塌陷、水土污染等問題。

(5)重要經濟區工程建設活躍,地質環境安全問題突出。重要經濟區集納了密集的人口,各種基礎設施建設集中,對地質環境安全要求高。地質構造、活動斷裂、軟土分布、地面沉降等對基礎設施建設和運營有很多不利影響,需要提高地質環境調查工作程度,為地質環境問題提供解決方案。

⑦ 地質環境調查的基本內容

從人地關系來看,地質環境與社會經濟相互作用過程大致包括4個關鍵環節:狀態層、壓力層、問題層和風險評估層。相應地,地質環境調查的基本內容應包括以下4個主要方面(圖6-2):

(1)地質環境狀態調查。在全面了解區域地質條件的基礎上,通過對各種地質環境要素的調查與監測,查明地質環境系統的外界影響因素、系統結構功能、空間分異規律,研究地質環境中所發生的物理過程、化學過程和生物過程,從而掌握地質環境所處的狀態,評價地質環境質量,判斷地質環境現狀對社會經濟發展的有利方面和不利方面。

(2)物質流分析。地質環境與社會經濟的相互作用主要表現為各種輸入和輸出物質流,物質流越大,人類活動對地質環境的作用就越強烈。通過地質環境與社會經濟的物質流核算與分析,定量評價社會經濟活動對地質環境的影響程度。

(3)地質環境問題調查。對自然驅動因素和人為驅動因素的共同作用下發生的各種地質環境問題進行調查,結合地質環境要素監測,了解地質環境問題的發生機理和時空分布規律,預測地質環境問題的發展趨勢,實現早期預警和災害預報。

(4)地質環境管理措施。通過地質環境問題和地質災害風險評估,提出地質環境利用、保護和管理的技術、行政和政策措施,引導和規范地質環境開發利用的經濟活動,以地質環境的可持續利用保障經濟社會的可持續發展。

圖6-2 地質環境調查基本內容框架示意圖

現階段,國家層次的地質環境調查肩負著為國民經濟可持續發展服務的使命,是國家經濟建設和社會發展的資源基礎、環境基礎和工程基礎,以主動和緊密服務國家需求,滿足國土資源規劃、管理、保護與合理利用為首要任務。地質環境調查的基本任務包括:

(1)開展主要平原和盆地水文地質調查。從資源和環境的角度考慮地下水的問題,建立地下水監測網路,系統查明地下水的數量、質量和時空變化規律,評價地下水可持續利用的資源潛力及其空間分布,為地下水資源管理、保護與利用提供決策意見或建議。

(2)開展重點地區地質災害調查。查明我國地質災害易發區的范圍,對重要地區緩變性地質災害和突發性地質災害進行風險評估和區劃,建立全國地質災害監測預報預警系統,提高地質災害監測預報和應急反應能力,提出地質災害防治方案、意見或建議。

(3)開展區域環境地質調查。查明我國主要環境地質問題分布現狀、發生和發展趨勢,提出地質環境宏觀調控和保護對策建議,為經濟社會發展對地質環境的合理利用提供依據。

⑧ 環境地質問題

一、區域地下水位持續下降

由於地下水長期超量開采,地下水位呈現出持續下降的趨勢(表8-1)。1995~1999年地下水位平均累計下降3.52m,年下降速率為0.7m/a。其中唐山市平均累計下降最大,為5.36m;灤南縣最小,為1.73m。

表8-1 地下水位年變幅表(單位:m)

超量集中開采地下水,形成大面積地下水位降落漏斗。

(一)地下水位降落漏斗的分布

截至2000年末,工作區內共形成地下水水位降落漏斗3個。它們分別是:由唐山市區第四系淺層地下水水位降落漏斗、深層地下水水位降落漏斗和奧陶系岩溶水城市開采型水位降落漏斗共同組成唐山多層復合降落漏斗;豐南-唐海第四系淺層地下水水位降落漏斗;漢沽開采型有鹹水區深層承壓水水位降落漏斗等。

(二)地下水位降落漏斗的特徵及變化趨勢

1.唐山市多層復合降落漏斗

唐山市是一個重工業城市,地下水需求量較大。自1974年以來,唐山市枯水期就開始出現漏斗跡象,之後地下水水位不斷下降,漏斗不斷擴大、加深,1978~1982年為急劇下降階段,1982年以後由於城市和農業開采量受到控制,漏斗進入相對穩定階段,且有逐漸縮小的趨勢。1991~1995年枯水期漏斗區綜合計算面積為272.25~319.3km2,平均面積301.03km2,2000年枯水期漏斗區綜合計算面積270.85km2,面積縮小10%,且等水位線圍繞兩個中心獨自封閉。在豐水期兩個漏斗中心連成一片,在等水位線-15m處封閉。漏斗中心位置:北部在北郊水廠,封閉等水位線-10m;南部在定福庄,封閉等水位線-15m。漏斗中心水位埋深:北郊水廠1996~2000年枯水期平均水位埋深42.83m,5年中最低水位埋深出現在2000年,為47.50m;最高水位出現在1997年,為37.24m,這種水位與1996年為豐水年有關。5年平均水位1996~2000年比1991~1995年上升4.57m,說明漏斗中心水位已處於相對穩定且略有回升狀態。但是從1996~2000年5年的變化中,水位埋深仍然在逐漸增大。平均開采模數:1996年為21.89萬m3/(km2·a),2000年為24.0萬m3/(km2·a),2000年比1996年增加了9.6%,2000年水位比1996年下降了10.24m,這仍然是一個不可忽視的數據。

唐山漏斗影響范圍橫跨還鄉河陡河流域水文地質亞區和沙河流域水文地質亞區,漏斗呈北東向展布,西南部漏斗面積大於東北部,漏斗中心基本呈圓形,中間被北東向基岩淺埋區分割,四周邊界不對稱。等水位線在北部山前閉合,向南逐漸向兩端開放。該漏斗主要是城市工業及城鎮居民生活用水開采和農業開采地下水形成。唐山第四系淺層水水位降落漏斗處於相對穩定階段,綜合計算面積略有縮小,漏斗中心水位埋深略有回升。

2.豐南-唐海地下水水位降落漏斗

豐南-唐海地下水水位降落漏斗位於本區南部,東西界線已超出研究區范圍,北至鹹淡水界線,南到渤海灣,已形成了區域性沉降區。該沉降區處於濱海平原水文地質區,開采層為深部承壓淡水,鹹水底板在40~120m之間。開采層為Ⅱ、Ⅲ含水組,開采深度120~360m,個別地區超過400m。含水層岩性顆粒較細,地下水補給徑流緩慢。區內主要農作物為水稻,除唐海縣部分地區用地表水灌溉外,其餘均為地下水灌溉。由於近年來持續乾旱,地表水的來水量減少,地下水的用水量增大,機井灌溉期加長,在區內形成了以-30m等水位線圈閉的一個漏斗(見表8-2)。在漏斗范圍內有三個集中開采區,對應形成了三個漏斗中心,分別位於唐海縣城、豐南西葛庄和南堡鹽場。各集中開采區的開采強度、開采范圍及水位埋深不盡相同。

(1)西葛庄漏斗中心:位於豐南市東南,地下水開采主要供稻田灌溉用水和西葛庄一帶的多家陶瓷廠用水。2000年低水位期,漏斗中心水位埋深41.20m,水位標高-35.63m;豐水期水位埋深42.90m,水位標高-37.33m。此地區的地下水仍處於下降階段,漏斗仍在繼續擴大。

(2)唐海縣城漏斗中心:位於唐海縣城,主要為縣城工業和生活用水。2000年低水位期,水位最低點位於唐海縣城中的墾豐造紙廠,漏斗中心水位埋深為39.70m,水位標高-37.79m。

(3)南堡鹽場漏斗中心:南堡鹽場作為本區沿海地帶最大的曬鹽場,又是當地的經濟開發區之一,具有人口密集、工業較發達、用水量較大的特點,而且當地無較大的地表水源可供利用,因此,在本區形成了水位下降漏斗,漏斗中心水位埋深為47.30m,水位標高-45.00m。

3.漢沽農場地下水水位降落漏斗

主要為漢沽農場的工業及城鎮生活用水和稻田灌溉用水超量開采形成的。由於該漏斗的范圍超出了研究區的范圍,因此等水位線在研究區內沒有封閉,漏斗繼續向西、向南延伸。2000年低水位期,區內量低水位埋深75.00m,水位標高-74.50m,位於漢沽農場陡沽村(表8-2)。

表8-2 漏斗要素一覽表

二、地質環境污染

隨著唐山市工農業的飛速發展,污染物質排放量不斷增加。由於表層土體防護能力低,加之認識不足、管理不善或措施不利,所以形成了具有相當規模的唐山市污染體系,導致該市地質環境污染日趨嚴重。

(一)污染的形成與分布

污染來源主要有工業「三廢」、生活污水、垃圾、農肥和農葯污染等。據調查,僅唐山市能夠造成污染的企業就有270多家,每年排放工業廢水8315.94萬m3,廢氣10984.42萬m3,廢渣658.78萬t。居民生活污水排放量為2856.14萬m3/a,垃圾排放量51.9萬t/a。農業每年施用有機肥11.40萬t,化肥1.61萬t,各種農葯22t。

(二)污染的條件與類型

由污染源排出的污染質主要有「五毒」、「三氮」、有機質等共約20餘種。污染質通過滲透和滲漏兩種方式污染環境。滲坑滲透和渣堆淋滲,造成點狀污染;河流與溝渠滲漏造成線狀污染;施於田間的農肥農葯隨雨水或農灌水下滲,造成面狀污染。

1.地下水水質污染

地下水污染主要包括各種離子含量超標、硬度超標、有毒有害元素污染等。

(1)淺層第四系孔隙水污染。的污染區域主要分布在豐南市的錢營和豐潤縣的偏坨等煤礦開采區,但污染面積並不大,與煤矸石的堆放有關,唐山東礦區污染並不嚴重;唐海縣第四農場場部一帶亦有的污染,是受工業污染所致。

(2)淺層第四系孔隙水污染。僅在豐南市的宣庄、侉子庄和唐坊三鎮之間達到污染水平,其他地區沒有污染,這里的污染與鋼鐵廠有關。

(3)Mn2+含量具污染普遍性,大部分地區Mn2+含量都超過飲用水水質標准2~3倍;其他離子基本在正常含量范圍內。

(4)其他工業對水的污染。本課題在野外實地調查中,發現一些小型企業對地下水的污染是不容忽視的,如造紙廠、煉鋼廠等。例如豐潤縣韓城造紙廠,該廠排出的廢水未經任何處理就直接排到岔河,流入油葫蘆泊水庫中,烏黑的污水不僅污染了空氣,而且還污染了地下水,實地調查得知,該河兩岩10m范圍內的淺層水均被污染,已不能再飲用。

2.地面點源污染

唐山市的點源污染主要指唐山市區、各縣(市)、鄉鎮企業的工業污染源,如沖灰廠、垃圾廠、小造紙廠、小煤礦、小鋼鐵廠以及開採煤礦所形成的矸石堆等,這些工業企業治污能力差,其產生的「三廢」是最重要的污染源,並形成了具有一定污染規模的點污染源。

(1)垃圾廠的污染。據資料顯示:唐山市共有垃圾廠14個,存入垃圾總量約為150萬t,而且多利用采礦塌陷坑和基岩采礦坑,垃圾廠包氣帶土體原狀結構遭到破壞,防護能力差,嚴重污染著周圍的地質環境,其他城市也存在這一問題。據生活垃圾成分分析報告,垃圾發酵後,Cl-含量為 794mg/kg,Na+含量為 534mg/kg,含量為 368mg/kg,含量為16.1mg/kg,給當地自然環境和地質環境造成很大的危害。

(2)酚氰污染。酚氰污染主要產生於煉焦制氣工業,這里主要指唐山鋼鐵公司煉焦制氣廠。該廠共分布有7個污染源,污染物質主要為酚、氰。廠區事故廢水和生活污水主要排入泥河。據1992年水質監測,污水中酚含量0.31~6.32mg/L,超出地面三級環境水質標准(≤0.01mg/L)30~631倍;氰含量0.13~2.047mg/L,超出地面三級環境水質標准(≤0.1mg/L)0.3~19.5倍;化學耗氧量150.69mg/L;水的臭味很大。

(3)小造紙廠的污染。小造紙廠一直是國家重點治理的對象,但由於利益的驅使,小造紙廠一直不能絕跡,如豐潤縣韓城造紙廠等。

不過,由於點污染源影響范圍相對較小,危害較輕,故把點污染源作為最輕的一種影響因素。

三、地面塌陷

(一)岩溶塌陷

唐山市岩溶塌陷歷史悠久,早在20世紀20年代,由於煤礦岩溶水突水就發生過嚴重地面塌陷事故,造成重大損失。新中國成立以後,嚴重的岩溶塌陷集中發生在兩個時期。第一個時期是1976年唐山大地震以後,共發生塌陷120多處。其主要分布在市區的鳳凰山西麓,即現在的17號居民小區以及郊區的趙各庄中學、林西、黑鴨 子、大庄坨、信任坨、小屯、沙河等地。它的塌陷規模大小不一,大的塌陷坑直徑達100m以上。第二個時期是1983~1988年,其規模較大,造成危害的塌陷共約19處,陷坑多為不規則的圓形,一般直徑5~10m,最大達30~50m;一般深1~3m,最大5~7m。岩溶塌陷主要分布在路北區的西部和路南區的北部,集中發育在以下兩個地帶:一是西部的張各庄(6號居民小區)-體育場-啤酒廠一帶,以中段的體育場-興隆區附近最為嚴重。主要塌陷有體育場塌陷、熱力公司塌陷、京劇團塌陷、衛國路富強樓塌陷及房管所塌陷。這些塌陷集中發生在1988年前後。二是東部的大城山-鳳凰山-人民公園一帶,以中段的西北井-地震陳列館附近最嚴重。主要塌陷有唐山十中塌陷、地震陳列館塌陷等,主要發生在1984~1986年和1988年前後。除以上兩個密集塌陷帶外,在龍華小區、王謝庄大街等地亦有零星塌陷分布。

據我們在野外實地調查和訪問城建部門有關人士,唐山的岩溶塌陷已處於一個相對穩定階段,沒有發現新的岩溶塌陷,這與20世紀90年代以來唐山市控制岩溶水開采有關。

(二)采空塌陷

開灤煤礦已有百年的開采歷史,在670km2的煤田上分布著開灤礦務局所轄的11座煤礦和29座地方煤礦。長期開采造成的地面塌陷影響面積目前已達196.55km2,占唐山市區總面積的24.5%。據調查,地表嚴重變形,塌陷坑面積已達30多km2,最大坑深10m,個別地段已形成積水坑,主要分布在市中心區南部京山鐵路兩側以及國各庄、呂家坨、范各庄、林西、荊各庄村南等地。

采空地面塌陷是由於煤層采空引起的,煤礦開采是其主要的致塌因素,據統計采萬噸煤綜合塌陷率為533.4m2/萬噸。

采空塌陷造成的危害是巨大的。由於地面塌陷使之形成積水窪地,損毀大片良田,破壞地面建築物,使其傾斜甚至倒塌。這一災害已迫使161座村落遷至他鄉;另外,部分塌陷坑已成為污水坑、垃圾坑,污染地質環境。

四、地面沉降

地面沉降主要是由於過量抽取深層地下水引起的。根據國家地震測繪大隊資料,本區大規模地面沉降始發於20世紀50年代,地點主要位於豐南、唐海沿海一帶,年平均沉降速率約10~15mm/a,向北部逐漸變緩,至豐登塢、韓城、開平、塔坨一帶,連續遞減為零,總面積3013.0km2。其中,年降速率5~10mm/a的面積為1510.0km2,年降速率10~20mm/a的面積為805.0km2,年降速率20~30mm/a的面積為65.0km2。截至1990年,唐山南堡開發區一帶地面沉降量已超過1.0m(其中不包括由於構造引起的沉降量)。

本沉降區為天津沉降帶東北邊緣地帶,其沉降中心在天津-新港之間,最大沉降速率為100.5mm/a。本區地面沉降除與區域上的地殼緩慢運動有關外,大量開采深層地下水是其主因。過度抽取地下水時,由於來不及從含水層外面補給水量,地下水位迅速下降,在隔水層頂板和含水層接觸面上產生水力坡度,使粘土層中的水相應地進入含水層中,粘土層中的孔隙水壓力降低,有效壓力增加引起粘土層壓密。如果這種粘土層壓縮性強,厚度又較大時,其壓密的結果就會引起地面沉降。在地面沉降過程中,地下水位下降是主因。地面沉降是一種隱蔽性災害,影響空間范圍大,時間漫長,不易覺察,一旦發生時破壞嚴重,其結果是不可逆的。

綜上所述,由於本地區長期超采地下水,在市區中心形成雙層水位復合漏斗,出現了岩溶水與孔隙水水位優勢互易、水量反補的逆變狀態,改變了水動力條件,潛蝕作用增強,誘發岩溶地面塌陷,造成經濟損失,危及人身安全;水位大幅度下降增加了包氣帶厚度,被疏乾的地質體由弱還原帶變為氧化帶,細菌滋生繁殖,有毒有害物質滯留,形成新的污染源;某些岩溶水開采吊泵懸空,被迫更換抽水設備,加重經濟負擔;地下水自凈能力降低,污染質一旦進入含水層,不但恢復將很困難,而且將嚴重危及人們的身體健康。為治理環境,預防災害,自1986年開始唐山市人為控采地下水,岩溶塌陷得到一定控制,但水位動態仍呈緩慢下降的趨勢。

⑨ 環境地質問題有哪些

環境地質一詞最早出現於20世紀60年代末、70年代初一些西方工業發達國家的文獻版中。那時這些工權業發達國家,已感到環境問題的迫切性,開始把滑坡、泥石流、地面沉降、城市地質等問題的研究列為環境地質研究的范疇。

環境地質問題主要包括:

  1. 崩塌、滑坡、泥石流等地質災害

  2. 地面塌陷愈來愈突出,影響城市建設

  3. 城市地下水超采,產生許多區域性地下水降落漏斗。

  4. 地下水的局部污染較嚴重,影響城市供水安全。

  5. 活動斷裂與地震威脅城市安全。

  6. 沿海城市海水人侵、海岸侵蝕與淤積問題

⑩  主要環境地質和地質災害問題研究現狀

從廣義上講,環境地質問題包括地質災害在內。為了便於區分,把地質作用造成的災害如火山活動、地震等作為自然地質災害;而人類活動誘發的地質災害,如地面沉降,地下水污染等則納入狹義的環境地質問題的范疇。當然,自然規律是十分復雜的,有些地質災害是兩種作用,即地球的內、外動力作用,再加上人類活動的作用造成的。如地裂縫、滑坡等。因此這只是相對的區分,並不是在任何情況下都能截然分開的。

1)大江、大河開發中的環境地質問題

在大江、大河興建水利樞紐工程,使地質環境(岩土體環境、地應力環境、水環境)發生變化,導致庫岸崩塌、滑坡、浸沒、水庫滲漏、淤積甚至可能誘發水庫地震等及其它次生地質災害發生。目前世界上已有100餘座水庫發生了誘發地震。研究多圍繞災害的成因機制、預測評價進行。中國的長江、黃河,巴西的亞馬遜河、美國密西西比河、俄羅斯伏爾加河等的開發中,都曾有各自不同的環境地質問題發生。近年來開始重視對工程興建後造成流域內生態地質環境的變化。在第30屆國際地質大會上交流了這方面的研究成果。中國學者提出在江湖整治和長江中下游防洪中一個重大的環境地質問題是:洞庭湖地質環境系統由於受到構造沉降、沉積物的淤積和人為圍墾因素的相互作用,很可能湖區將會繼續逐漸縮小,以致消失。黃河三門峽水庫淤積造成環境惡化,無法達到原設計效益,雖然後來採取泄洪排沙等措施,但已造成很大的影響。這是個沉重的教訓。

2)核廢料處置的環境地質問題

核能的利用在各國能源結構中的比例近年來有所上升。現實的地質問題就是核電站的選址及核廢料的處置庫選址。對於後者,尤其是高水平放射性廢物處置庫的環境水文地質、工程地質條件要求很高。德國、中國、瑞士、日本等國都開展了這方面的研究工作。他們提出除了考慮場址的地殼構造穩定性,介質的低透水性和一定的對核素吸附滯留能力外,對地震的影響也要考慮。

高放核廢物的泄漏主要原因是和地下水接觸。在處置後長達104~106a內高放核廢物仍保持其有害性質。在此期間北半球有可能經歷幾次冰河期,地表水、地下水及其物化性質都將發生變化,對此英國學者作了重要的探索。Boulton G.S利用過去幾次冰河期的數據建立了冰河作用下岩石水力學和地球化學模式,重現了冰河期地表水加速入滲,地下水流速及物化性質的變化,並探討了處置庫主岩在冰河作用下的長期特性。King-ClaytonLouisa M等和瑞典合作,研究了今後100ka內北歐四次冰河對一個假設的瑞典南部深度為500m的核廢料處置庫的安全影響,進行了預測性的探討。這里涉及到全球和當地的海平面變化,冰蓋厚度、永久凍土厚度的變化以及地形變化等問題。美國新墨西哥州WIPP(Waste Isolation Pilot Plant)開展了軍用超鈾廢物處置庫的研究。處置庫主岩為岩鹽,深度300m左右,重點研究不同地質概念模式對處置庫性能預測的影響。

低滲透性介質一般選擇結晶岩、粘土和蒸發岩等。比利時、韓國學者對粘土的主要特性(如吸附性)以及處置的可行性和安全性進行了研究。中國從80年代中期開始研究高放核廢物的處置。

3)地質資源、礦業開發的環境地質問題

采礦活動不僅造成地表破壞,引起地面沉降、塌陷或邊坡崩塌、水土流失等災害,還因廢渣、尾礦堆放造成土壤和水以及大氣的污染。捷克西部波希米亞地區因采礦引起土壤、水和空氣的污染。從發電廠排出的廢物酸化了土壤和地表水,每燃燒1t煤就會向大氣釋放60kg的SO2。1987年捷克全國就有2.9×106t排放物,此外還有各種痕量金屬,結果之一是本地的雲杉完全枯萎,另一結果是當地地表水中鈹的含量增加。溶解法開采鈾已引起了嚴重而復雜的環境問題。烏茲別克地質科學院開展了對KEMIN采礦聯合體的多金屬礦、稀有金屬及稀土礦周圍地區被重金屬污染的研究。一些西方發達國家如加拿大80年代便開始重視礦業開發環境的研究,如減輕酸性排水和發展生物工程技術,從廢水中除硒、銅等,取得成效。美國、加拿大、澳大利亞等國還制定了相應的礦業環境法規以加強環境管理。德國學者指出,當今采礦搬運量為17.8km3/a,遠遠超過先前全球河流搬運物4.5km3/a。這說明人類采礦活動對環境影響是原來風化作用的4倍。據不完全統計,中國因采礦塌陷造成環境破壞的城市近40個。因采礦產生的大量廢水、廢液未經處理自然排放,處理率不到5%。固體廢物、尾礦的治理量也很低。礦山環境惡化趨勢尚未得到有效遏制。

工業區排放的大量工業廢氣,尤其是SO2,NO2等與水汽結合,降落成為含硫酸、硝酸腐蝕性很強的「酸雨」(pH<5)。它不僅使地表水水質變壞,土壤酸化,還滲入地下污染地下水。世界現有三大酸雨區:北美酸雨區、歐洲(北歐)酸雨區以及中國西南華南酸雨區。前兩地區正在治理。中國SO2年排放量約1800×104t,超過美國現在水平(1600×104t),雨水中pH值已低於4.5。據1995年的分析觀測資料,我國酸雨面積逐漸擴大,已佔國土面積29%,出現頻率也在上升,個別南方省市還有年平均pH<4.0的地區。

4)城市建設的環境地質問題

城市建設牽涉到土地利用、地下資源開發、水資源(主要是地下水)利用和環境污染等環境地質問題。香港、加德滿都和麥德林等城市,由於在不穩定斜坡上大量建築,發生滑坡和其它塊體運動,遭到很大損害。

現在世界各大城市如何安全處理大量的固體廢棄物(垃圾)、有毒廢液和工業廢料已成為一個重要問題。一些主要城市每天垃圾產生量東京高達3×104t,紐約、巴黎也各有1.4×104t和0.9×104t,不過這些都經過處理。北京日產垃圾量1.2×104t,只有部分處理,這就成為污染水源、土壤和大氣的重要來源。

當前側重研究的問題有:垃圾填埋場的選址,垃圾淋濾液的控制與調查,污染水暈的阻滲牆設計,廢液含水層注射以及廢物綜合利用等方面。國外在城市垃圾填坑設計和運轉方面防治環境污染的對策,主要採取沖洗-減緩法和包容方法,即填坑頂底部有蓋層和墊層。第30屆國際地質大會交流了對地質環境污染指數因子的研究,如澳大利亞利用瀉湖深部特殊沉積物(底棲有孔蟲)查明了人為污染來源。日本學者利用地質污染單元的概念,將地質環境污染劃分為地下空氣污染、沉積介質污染和地下水污染。由於有機物污染在治理上難度較無機物更大,現研究重點已逐漸由「無機污染」轉向「有機污染」,如研究地下水中非水相有機重液監控和有機物在含水層中的轉化程式等問題。

城市水源污染問題也日益嚴重。墨西哥城、聖保羅的飲用水源面臨工業廢物的污染。第30屆國際地質大會上,英、俄、南非、中國學者介紹了城市環境地質問題及評價方法,城市規劃中的土地利用、評價、水資源開發、地震等方面的研究現狀。會議認為目前大城市建設規劃只注意了地表條件,對於深層次的地質環境問題和地質災害問題重視不夠,導致許多環境與災害問題未能及早發現和治理。在城市地質研究中值得重視的是地質信息如何及時提取表述,以便規劃和決策者使用。這方面荷蘭De Mulder E.F.Jyz研製的「地下市政信息系統」(MUIS),存入了有關地質、環境及市政建設數據和圖形信息,使用很方便。國際地科聯地學環境委員會組織了國際城市地質工作組以推動城市地質學和城市地質工作的進展。

5)不合理的土地利用和水資源開發引起的環境地質問題

人類過度墾殖、放牧、砍伐森林、灌溉不善,造成土地荒漠化或水土流失的危害達到了驚人的程度。全球每年有600×104hm2土地變成沙漠,經濟損失每年約423億美元。中國荒漠化總面積已達國土總面積的8%。到80年代中國每年有2100km2淪為沙漠。據專家調查統計,中國北方土地沙漠化的成因類型中,有89.7%是由於過度放牧、開墾和樵採,有9.6%是由於水資源利用不當造成的。水土流失在歐洲各國中,以西班牙最嚴重,造成植被減少,農業產量降低,流入河中泥沙增多,導致洪水爆發頻率及嚴重程度的增加。中國水土流失面積達179萬km2,每年流失土壤總量達50×108t。黃河每年的泥沙攜帶量50年代為16×108t,實際上現已達到19.7×108t。這絕大部分是黃河上、中游水土流失造成的。

由於人類對地表水與地下水資源開發缺乏統一協調和綜合利用,使①有限的水資源嚴重浪費,大水漫灌,造成大面積的土壤鹽鹼化。如中國西北地區因此形成的土壤鹽鹼化面積達113×104hm2。新疆1/3以上耕地不同程度地發生鹽鹼化,寧夏灌區也存在類似問題。②流域上游大量消耗水資源、興建水庫等,造成下游水量減少,甚至河流斷流、湖泊乾涸、水質惡化、沙漠化、荒漠化現象擴展、地下水補給減少、泉水枯竭。如著名的黃河下游斷流已由1995年的122天延至1997年的226天。新疆的羅布泊湖現已全部乾涸,成為一片荒漠。據統計,近30年來全疆沙漠面積擴大了3.4萬km2,使333×104hm2土地和草原被沙漠所吞沒。

6)超采水資源(主要是地下水)造成的環境地質問題

超采地下水引起水位大幅度下降,導致水井變干,水質惡化,地面沉降,在沿海地區發生海水入侵等。中國長江三角洲平原及河北平原的區域性地面沉降就是由於大面積超采地下水造成的。前者在5000km2內的累計沉降量約1m。地處三角洲腹地的蘇錫常地區已沿滬寧線形成沉降窪地,地面沉降量大於0.3m的面積超過1000km2。地面沉降發展過程與地下水開采強度有關,其沉降量與地下開采量大小呈同步變化趨勢。河北平原以農業用水為主。70年代以來大量開發利用深層地下水,現累計沉降量超過0.1m的區域面積已達3.6萬km2。城市地面沉降影響損失更為突出。上海地區已下沉1~2m,天津50年下降了2.7m。地面沉降造成地裂縫、洪澇積水、工程破壞等危害。世界上不少城市,如休斯敦、威尼斯、曼谷、雅加達和加爾各答等,位於河流三角洲和濱海平原,都有嚴重的地面沉降。

沿海城市由於超采地下水還受到海水入侵的災害。主要表現在淡水資源日益短缺和地下水環境逐漸惡化。如中國,位於渤海的遼東灣、渤海灣、萊州灣,黃海的膠州灣、海州灣,都受到海水入侵的災害。其中尤以山東萊州灣最為嚴重,入侵面積1995年已發展到970km2。研究的內容側重海水入侵規律、水-岩作用及其數值模擬和水資源的開發、管理等。

7)主要地質災害問題

地質災害災種繁多,危害嚴重且突發性強的有地震、火山噴發、岩崩、滑坡、泥石流、地面塌陷、岩溶災害,還有煤礦突水、瓦斯爆炸等。

(1)地震災害。從地質角度當前主要側重研究其區域活動構造(特別是大陸內部的活斷層),古地震,破壞性大地震的地震地質構造以及與地震危險性評價有關的地震地質問題等熱點。在第30屆國際地質大會上探討了1995年日本阪神大地震的地震構造、地面斷層、活動斷裂、海下和城區活動層等問題,反映了在大城市附近的強破壞性地震的最新研究動向。

地震預報近期在國際上的新進展突出表現在空間技術的應用,從方法、機理到實際震例。地震前兆觀測還引進了地熱觀測,地氣(Hg、He等)觀測等新技術方法,反映了在地球物理、深部氣體地球化學等方面探索地震前兆的工作。地震預報的分析研究方法運用遺傳演算法、神經元方法、非線性理論等取得良好效果。俄羅斯提出多種前兆綜合時空動態圖像的分析方法,地下水應力場研究,以及地下水形變場的動力學研究都有較高的水平。

在地震災害方面正在執行兩個大型的國際合作計劃:「全球地震危險性評估計劃」(GSHAP)和「全球地震災害圖計劃」(WSRM)。印度、尼泊爾、巴基斯坦、中國協調合作研究喜馬拉雅地區地震災害定量分析時,建立了跨國家的地區級資料庫,並規劃了方法,這在以往研究中是不多見的。據陳祺福研究,關於全球地震損失估計的研究在科學上的重要突破主要表現在:發展了地震危險性評價的面源、潛在震源模型;提出了估計面源模型參數及其不確定性的新方法;得到了地震發生概率和超越概率之間關系的公式;用GDP作為表示社會財富的宏觀指標體系;首次得到了GDP-地震動-損失關系曲線;發展了估計未來地震災害損失基於GIS的計算機演算法。

(2)火山活動。第30屆國際地質大會反映了以中國吉林長白山天池近代火山活動為例的最新研究進展,如該火山噴發的年代學,噴發的物理過程及動力學,深部岩漿囊探測及大噴發觸發機制,火山噴發氣候效應等。

(3)海平面上升。全球性氣候變暖導致全球性海平面上升,而沿海地帶首當其沖受害:低地淹沒,風暴潮和海蝕加劇,鹹水入侵,河口生態環境發生變化。如淤積、倒灌、污染程度加重,沿海防禦工程抗災能力降低,需要提高設計標准。經過實地考察及有關資料綜合分析預測,中國學者對中國沿海三大三角洲地區,到2050年海平面可能上升的幅度作出評估:珠江三角洲地區50~60cm,長江三角洲地區60~80cm,天津地區70~90cm。沿海城市如上海、天津由於超采地下水形成的地面沉降幅度遠大於海平面上升率,因此相對海平面的上升還要疊加上地殼下沉的幅度。

(4)滑坡、崩塌、泥石流等地質災害。這類地質災害突發性強,造成損失很大。據中國統計每年發生的滑坡數以萬計,泥石流溝有一萬多條,多集中在中部南北帶。40年研究結果表明,在時間上1954~1960年,1963~1975年,1980~1985年均為頻次高發期。泰國南部的山麓地帶由於花崗岩岩石風化形成1~10m厚的砂礫質土,坡度達35°以上,1988年發生大規模滑坡及泥石流,損失達2.5億美元。

當前在研究地區性滑坡及實例方面,對於其形成機制、穩定性分析、預測及控制措施問題,較廣泛採用模型模擬及數值模擬的方法。在災害區劃方面運用了遙感及地理信息系統(GIS)。在空間預測方面有採用人工神經網路方法的。在滑坡發生時間預測方面不少研究論文採用離散元分析、離散元與時序分析相結合的方法。在滑坡發生時間預報方面有用滑坡變形功率的新理論准確(僅差22h)預報甘肅永登黃泗滑坡的實例。黃泗滑坡總體積近6×106m3,居民因預先撤離,無一傷亡。這在世界滑坡預報史上是一個極為罕見的成功實例。

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