贵州的环境地质气候灾害有哪些
① 福建南部沿海地区地质灾害发育特点及孕灾环境分析
施文耀
(福建省地质工程勘察院,福州350002)
摘要:本文通过对福建南部沿海地区的地质灾害的现状调查与分析,阐述该地区地质灾害的发育特点,分析各种地质灾害的成灾因素,并从自然地理气候条件、地质环境条件、人类工程经济活动三方面对区域孕灾环境进行分析,提出地貌单元、地质单元的形态、结构、功能不同,区域气候环境的特征,对区域地质灾害的形成产生明显的影响。
关键词:地质灾害;特点;成灾因素;孕灾环境
地质灾害是岩石圈表部在内力作用和外力作用相互影响下,或地壳内部动力地质作用下,使地质环境产生变化,出现的对人类生命财产和精神遭受损害的地质现象和事件,地质灾害的孕育与发展受区域自然条件、区域地质环境条件、人类活动等的支配。
1 地质灾害的现状与区域特征
区域的自然地理条件、地质环境条件和人类工程活动的程度的特征,使得测区局部地区地质灾害比较发育,目前已有资料表明测区主要的地质灾害有4类,共206处,包括崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降。其中崩塌95处,占地质灾害总数的46.12%;滑坡76处,占地质灾害总数的36.89%;泥石流2处,占地质灾害总数的0.97%;地面沉降33处,占地质灾害总数的16.02%。测区地质灾害详见附表,从地质灾害的统计资料看,测区地质灾害具有福建省地质灾害的普遍特征,即点多、面广、规模小、频率高、危害较大,受人类活动和降雨影响大[1]。
2 地质灾害的分布规模、特征与成灾因素
区内地质灾害具有明显的分布规律,崩塌、滑坡、泥石流分布于测区中西、西北部的低山、丘陵地带,崩塌、滑坡多沿公路、房前屋后的人工开挖形成的高陡斜坡分布;地面沉降分布于沿海的冲海积平原中,也有少量分布于未压实的松散素填土区;泥石流分布于丘陵沟尾斜坡地带,各类地质灾害又有其自身的特点与成灾因素。
2.1 滑坡与崩塌
2.1.1 滑坡[2]
滑坡为斜坡变形破坏的一种形式,是指斜坡上岩土体在河流冲刷、降雨等因素影响下,沿着一定的软弱结构面(带),整体或分散地、顺坡向下滑移的自然地质现象,滑坡体通常被分割成块体,滑坡经滑移后处于相对稳定阶段后,在降雨等其他因素的作用下有可能再次激活而滑动[3]。
根据滑坡物质组成、滑体厚度,形成原因,规模对测区滑坡进行划分统计,并对滑坡前斜坡坡度进行统计,统计结果分别见图1和表1。
松动、粘性差、易崩解的土体易产生崩塌,节理裂隙发育的斜坡也易产生崩塌。测区土质崩塌中,全为残积土型崩塌,且多为侵入岩类地区,主要由于侵入岩风化的残积土粘土粒含量低,粘聚力差,含砾高,土质结构松散,易湿化崩解,在遭雨降水作用下,也就易产生崩塌。而节理裂隙发育给地下水的入渗,径流提供了良好通道,加之破碎岩体块体间的结合力差,降雨入渗作用下也就易诱发崩塌。
2.1.3.3 地质构造
地质构造对斜坡产生滑坡的影响表现为强烈的改变岩土体的结构构造,使岩土体变形破碎,岩土体风化程度加大,在岩土体中形成良好的构造软弱面,岩土体力学强度下降。构造运动也使斜坡坡度、坡形了产生变化,对斜坡变形破坏起间接作用。地质构造在斜坡岩土体中形成的软弱结构面为滑坡产生提供了良好的基础条件。一旦的外界因素触发,斜坡极易沿构造的软弱面产生滑移、崩落,形成滑坡、崩塌。测区76处滑坡中有8处与断裂构造密切相关,占滑坡数的10.53%。
2.1.3.4 降雨
降雨是滑坡、崩塌的成灾因素中最为敏感、最为积极的因素,几乎所有的崩塌均与降雨密切相关。降雨通过改变斜坡岩土体的力学性质,降低抗变能力,改变斜坡岩土体的应力状况的途经来诱发斜坡产生灾害。在高强度降雨作用下,部分汇水条件较好的滑坡还有可能进一步转化为滑坡—泥石流型的地质灾害。
另外,滑坡的产生与降雨量密切相关,几乎所有滑坡其产生均与降雨有关。大部分滑坡分布于多年均降雨量>1200mm的地区。资料显示,过程降雨时大于100mm的地区可能诱发产生滑坡,但经过长期阴雨,土体基本饱和后,又经过程降雨量大于50mm,也可能产生滑坡,当过程降雨量超过200mm时,则会普遍产生滑坡灾害现象。
2.1.3.5 人类工程活动
在区内滑坡中与人类工程活动有关的滑坡达64处占85.53%。人类工程活动对斜坡的影响表现为切坡、填方等。切坡使斜坡的坡高和坡度产生改变,极大地改变了坡形,使原来处于应力相对平衡的斜坡失去支撑而临空,斜坡应力平衡遭受破坏,坡高增大,斜坡内应力随之呈线性增加,坡度变大,坡面附近张应力随之增强。范围随之扩大,而坡脚应力集中带的最大剪力也随之增强,因此,随着切坡坡度增大,坡高增大,斜坡变形产生滑坡的条件越充分,产生滑坡的机会也随之增大。另一方面,人类工程活动又使斜坡岩土体结构遭受扰动破坏,降低局部岩土体的强度,又为产生滑坡提供了条件。人类工程活动中又有不合理的堆填方,形成高陡斜坡,原本填方岩土体结构已遭受破坏,加之堆填成高陡斜坡,极易诱发产生滑坡。
人类工程活动是崩塌成灾因素中较为积极的因素。人类工程活动表现为改变斜坡的外形,实际上是改变了斜坡的临空状况及应力场,强烈的切坡活动,使处于应力平衡的斜坡失去临空支撑,形成临空面,相应地斜坡应力均随之改变。切坡坡度越陡,坡顶拉张力越强,在重力作用下也越能促进崩塌的产生,统计表明,由孕灾环境为人类工程活动引起的崩塌达71.58%
测区调查表明,区内由爆破震动引起的崩塌仅3处,分布于采石场区域,主要由于爆破使部分岩土体开裂松动,其斜坡已开挖成陡坡悬崖状,爆破产生的弹性波使松动岩土体产生附加应力,松动斜坡岩土体的结构,造成破裂面,反复作用造成累积,促使岩土体变形破坏而崩落。
2.2 地面沉降
区内地面沉降表现为在软土区的建筑物不均匀沉降。软土区地面沉降分布于泉州、厦门、漳州冲海积平原区,共有32处。
由于组成软土的粘土矿物为高岭石、伊利石、绿泥石,其化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3等。其物理力学性质指标主要有以下特征,天然含水量大(W>36%),呈软塑-流塑状,仅局部为可塑状;孔隙比大(e>1),高液限(W1>45.9%),低渗透性,高饱和度,高压缩性(a1-2>0.7MPa-1),强度低(fk=100kPa),抗剪强度低(C=2~4kPa,φ=0~14.5°)。大部分呈欠固结状态,具有流变性和触变性的特点。当建筑基坑排水抽取地下水后,随着地下水位的下降,土层有效应力增加,促使软土固结而产生沉降。而建筑物置于软土区,土层中的附加应力大增,引起高压缩性的软土由于压缩固结而产生沉降,测区软土沉降多分布于全新统的海积软土中,建筑物常由于软土不均匀压缩固结而出现不均匀沉降现象,致使建筑物产生倾斜、开裂、破坏。
2.3 泥石流
区内目前仅发现有2处泥石流,其规模均很小,土方量<1.0万m3,均为暴雨型、沟坡型泥石流。其实际模式为滑坡-泥石流。泥石流的物质组成以残坡积粘性土为主,夹含少量的强风化岩体。物源区处于坡度30°~35°的凹形斜坡。泥石流的流通距离比较短促。物源区也没有常年性沟谷水流,均为自然状态下产生的泥石流。
区内泥石流物源区处于凹形斜坡,有利于地表水的汇积。地表汇水的冲蚀能力较强。物源区处于残坡地层较厚,残坡积土遇水易饱和,易崩解。而散体状的强风化岩强度较低,这为泥石流的形成提供了良好的物质来源条件,两处均由于长历时高强度的降水引起。斜坡岩土体首先出现崩滑现象,而后崩滑体在地表水流的携带下向坡下方向流动而形成。两处泥石流均处于人类活动微弱区域,对人类的影响不大。
3 区域孕灾环境分析[4]
地质灾害的分布、发生与发展与自然地理条件、地质环境条件和人类工程经济活动密切相关,测区地处南亚热带海洋性季风湿润气候区,地处福建东南沿海地区地质环境条件较为复杂,人类工程经济活动强烈。由于地貌单元、地质单元的形态、结构、功能不同,区域气候环境的特征,导致测区孕灾环境对区域灾害的形成产生明显的影响。
3.1 自然地理气候条件
区内虽然均处于南亚热带海洋性季风湿润气候区,但测区地貌形态却多种多样,从滨海的平原、台地到中西北部的丘陵、山地,使得测区的降雨量分布不均。滨海平原、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却可达1500~1700mm,而沿海岛屿、半岛处局部蒸发量与降雨量大致相当,并且测区地处太平洋沿岸,受热带暖湿气流的影响,每年均会遭遇不同次数和强度的台风暴雨的影响,台风过程降雨量在200~350mm之间。充沛而分布不均的降雨量与短时间的台风暴雨的降雨量,强烈地促进测区地质灾害的发育。温暖湿润的气候条件使测区岩石的风化过程加快,给地质灾害的产生与发展提供了良好的自然环境孕灾条件。从测区前述地质灾害的成因分析中,过程降雨量和暴雨对测区地质灾害的发育影响异常明显,几乎所有的斜坡变形破坏均与降雨相关。这说明测区区域气候环境条件是地质灾害分布、产生与发展最为直接,最为敏感的影响因素。
3.2 地质环境条件
从地貌上看,区内沿海海岸附近,遭受海潮、风暴潮的影响,局部土质海岸蚀退明显,如厦门岛东海岸,而区内大部分地区为山地丘陵地带,河谷冲沟发育,地形形态不一,地形坡度20°~40°不等,局部更陡,高程100~1000m,变化较大,有利的地形条件给地质灾害的发育提供了良好的孕灾环境。
从地质构造上看,区内处于闽东南滨海断隆带和闽东火山断拗带之间,整体处于间歇性上升地区,地质构造活跃,断裂构造发育,深受长乐-南澳等活动断裂构造影响,地质构造较为复杂,岩石较为破碎;地震设防烈度为Ⅶ、Ⅷ度地区。地质构造的复杂性为测区地质灾害的发育又提供了良好的孕灾环境。
从地质条件上看,滨海地区的平原区分布广泛和厚度不同的高压缩性、低强度的软土和饱和液化砂土,从而使这些区域易产生软土沉降、震陷和饱和砂土液化现象。而台地、丘陵、山地却分布有厚薄不一的残坡积土以及各种母岩,地层岩性复杂,强度不一,复杂的岩土体条件又为地质灾害的发育提供了较好的孕灾环境,特别是测区丘陵台地残坡积土层较为深厚,却又深受降雨影响,使得测区地质灾害较发育。
3.3 人类工程经济活动
测区为厦-漳-泉闽南金三角地区,区域经济异常活跃,人口密度大,工程活动强烈,各级别的公路星罗密布,在测区范围分布有泉厦高速公路、厦漳高速公路、漳诏高速公路、漳龙高速公路、鹰厦铁路、漳泉铁路、324国道以及九龙江引水、晋江引水工程、后石电厂、集杏海堤、高集海堤等。各重大工程、各种省道、县道工程建设对地质环境的改变程度较大。测区经济活动强烈,人均国民生产总值多在10000元以上。而且测区人口密度大,沿海地区人口密度800~1800人/km2,山区也有200~700人/km2。山区可利用土地少,造成人多地少的局面,进行房屋建设中迫使居民挖山切坡,从而形成大量的房屋高陡后边坡。密集的人口分布,强烈的工程经济活动,极大地改变了局部的地质环境,森林植被覆盖率下降,局部水土流失加剧,地质灾害频繁发生,测区活跃而强烈的人类工程经济活动对地质灾害的发育又提供了一个很好的孕灾环境。
4 结束语
区内地质灾害类型主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等几种,具有点多、面广、规模小、频率高、危害较大、受人类活动和降雨影响大的普遍特征。由于区内的区域地理位置,也就有测区地质灾害的孕灾环境。充沛的降水、台风影响强烈、不利的地形条件、地质构造的复杂性、复杂的岩土体条件、活跃而强烈的人类工程经济活动都在加剧着地质灾害的发育。
参考文献
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[4]陈亚宁.新亚欧大陆桥新疆段环境地质研究.北京:地质出版社,2001
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 重要环境地质指标释义
综合前述各章的不同类型湿地退化环境地质指标,结合这些指标检测与应用的难易程度,以清单的形式给出湿地退化的环境地质指标。
一、湿地景观
名称:湿地景观(Wetland Landscape)
简介:湿地景观格局是湿地中各种生态过程综合作用的结果,并且对湿地功能和过程有着显著的影响,是湿地演替监测中最为综合的一个指标。湿地景观指标包括:湿地面积,各景观类型面积,景观结构,景观破碎化程度等。其中,湿地面积是湿地景观中最重要和最直观的指标。
据估计,自1900年以来,地球上已消失了将近约一半面积的湿地。20世纪80年代以来,随着人类对湿地景观价值的认识不断提高,国际上开始热衷于湿地景观面积变化研究。对湿地面积进行观测,首先要界定湿地的边界,而湿地的界限并不是十分明显的,因此对湿地面积的观测要通过其他指标来体现。湿地面积观测指标主要包括直接指标和间接指标;其中直接指标是指湿地水面面积的变化,由于水文要素是湿地形成和演化的主要因子,因此通过湿地水面面积的变化可以直接反映湿地面积的变化。间接指标包括湿地生境和景观变化指标,或从影响湿地变化的因素中间接获得。湿地不同生境的变化主要包括季节性沼泽地、泻湖、湿草甸等生境的变化,利用生境变化来描述湿地面积以及湿地类型的改变;景观变化包括景观结构、每种景观的面积、景观破碎化程度以及观测区河流的长度等指标,它们是湿地面积变化的定量指标。对湿地面积的观测还可以通过影响湿地变化的因素中获得,例如土地利用的变化、河道沟渠化、岸堤修建、河流侵蚀与沉积速率等。
意义:当前中国开垦湿地的现象相当严重,导致湿地景观破坏、湿地面积减少、湿地功能下降的趋势不断加剧。从湿地生态系统现状来看,湿地退化的根本原因是严重的人为干扰所致,其最为直观的指标是湿地面积的变化以及相关景观格局的变化。因此,湿地景观,尤其湿地面积变化是湿地退化的一个重要指标,对其观测分析是十分必要的。
人为或自然原因:湿地景观变化、湿地面积萎缩是湿地演化过程中的一个必经阶段,但在自然条件下,这个过程常常要经历几千到几十万年的漫长周期。目前,由于人类活动的干扰,湿地退化过程加速,景观和面积的变化十分迅速。
运行环境:各类型湿地本身。
监测场地类型:由于湿地景观的观测是利用遥感影像和航空照片,其监测场地类型不予考虑。
测量方法:主要借助于航天遥感、航空相片,同时需布设野外观测样点进行相互检验或作为遥感解译的控制点。遥感数据可利用ERDAS IMAGINE、ENVI等遥感图像处理软件进行解译和分类,在此基础上利用FRAGSTAT、Patch Analysis等景观分析软件进行景观格局的分析和各类景观指数的计算。目前,大范围以及对观测精度要求不高的观测可以利用航天遥感影像解译获得;对于高精度的观测仍要利用航空相片;雷达遥感的利用也比较广泛,它的应用使观测的结果更加趋于准确。GIS的应用,使观测的数据便于储存、管理和分析,这对于庞大而复杂的观测结果来说,提供了一个十分方便快捷的平台。
测量频率:湿地景观变化趋势可以通过不同年度之间的观测指标比较得到,一般的观测频率为5~10年一次。
数据和监测的局限性:湿地边界的界定是湿地面积观测的首要问题。目前众多的测量手段在获取数据方面各有优缺点,如光学传感器有较好的时间分辨率,但是由于云层的阻挡不能探测云层下选定的地点;高光谱资料最有能力识别各种湿地要素,但是费用过高,使它仅限于全球性的观测。
过去与未来的应用:通过遥感影像和航空照片的对比分析,可直观地获得湿地退化的动态过程,并预测未来湿地变化的趋势。
可能的临界值:无。
主要参考文献:
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有关的环境与地质问题:引起湿地景观变化的原因有很多,包括气候干旱、水量减少、农用地开垦、改变天然湿地用途、城市化发展占用天然湿地和自然灾害等。
总体评价:湿地景观的变化是湿地退化最直观的指标,对湿地面积的观测能很好地预测其发展趋势,为湿地保护提供决策依据。
二、湿地水文地球化学
名称:湿地水文地球化学(Wetland Hydrogeochemistry)
简介:自然和人为导致湿地水质的恶化,是中国湿地生态系统退化的最主要原因之一。一般来说,湿地水要素是湿地形成、发育的决定性因子。湿地的水质是由土壤、搬运物质(有机质、沉积物)、岩石、地下水和大气之间相互作用决定的。湿地水质也受农业、工业、采矿业、能源开发、城市和大气输入等人类活动的影响。地表水中大多数溶质来源于土壤与地下水基流,此处水岩相互作用的影响是非常重要的。湿地水质监测指标的选择是一个复杂的问题,因为有太多的指标可供监测,这些指标在不同领域中都有各自重要的地位。从环境地质指标出发,选取以下指标:
(1)基本指标:
金属元素和示踪元素:Al、Sb、As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Se、Ag、Zn。
营养物质:铵、硝酸盐、亚硝酸盐、总氮、正磷酸盐、总磷。
主要成分和溶解固体:Ca、Mg、Na、Cl、SO4、HCO3、TDS。
直接现场测量:酸度、碱度、溶解氧、pH、温度、底泥厚度。
有机化合物:2,4-D、2,4,5-T、苯酚、氯酚、甲酚、莠去津、百草枯、对二氨基联苯、DDT。
(2)附加指标:
人体健康重要元素:Ba、Be、F、Mo、Ni、V、放射性元素。
农业重要元素:B。
热污染的问题:随着地热开发和工业热水排放,可能出现热污染问题,造成泥炭湿地中被固定的CO2的释放,因此在涉及热污染的地区,需对水温进行长期监测。
意义:湿地水体水质是湿地生物生境的决定要素。湿地水质的好坏程度会影响土壤的物理化学性质。因此,加强湿地水体水质的观测和分析,是进一步研究湿地生态系统退化的前提条件。此外,水质监测对于湿地生物保护、湿地污染的综合治理等同样具有重要意义。
人为或自然原因:在水量得到保证的情况下,湿地能通过一系列的物理、化学、生物作用,消纳一定量的污染物,但是由于工业、农业、城市等污染物排放量过高,超过湿地的自净能力,使湿地生态系统机能受损,导致湿地生态系统退化,常表现为湖泊湿地的富营养化。
运行环境:各类型湿地本身,尤其是作为水源、淡水养殖、敏感水生环境的湿地。
监测场地类型:监测场地取决于当地已知的污染源,采样地点方便与否。河流、湖泊湿地水质的采样应该在径流量器观测站或其附近进行。
测量方法:水质采样和分析随场地条件和测量要素而变。收集的样品能在横向和纵向上体现水体水质的变化,并且要有足够数量以便对照分析。具体的采样和测量方法可参考各类国家标准(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)。
测量频率:水体水质的变化可以是很迅速的(例如,受天气变化和洪水的影响)。因此,连续实时的监测系统能提供最全面的信息。然而,水质监测的全面分析十分昂贵。对于大多数指标,通常采用特定时间间隔采样和分析的方法,每年测量4~6次,而放射性核与有机化学品则只需每年测量两次。
数据和监测的局限性:水体水质关键指标的长期记录对预测环境质量趋势是很有价值的,但是这些指标的准确度可能由于分析取样方法或人为原因而降低。
可能的临界值:根据不同湿地水体的使用目的,由国家和国际组织确定各指标的临界值。
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有关的环境与地质问题:引起湿地水体水质变化的原因有很多,包括酸沉降、城市化、采矿、农业发展、土地利用、砍伐森林等。
总体评价:湿地水体水质是最基础和最重要的湿地监测指标。当执行修复措施时,水文地球化学也是湿地短期内进化或退化的有价值的指标之一。
三、湿地生物
名称:湿地生物(Wetland Biology)
简介:由于地质、气候、环境等不同,湿地生物在生态系统、物种、遗传和景观上具有丰富的多样性,并且随湿地生态系统的演替,其物种组成和生物多样性会产生较为明显的改变,可指示湿地的演替方向、过程和速度。常见的湿地生物监测指标有:
(1)湿地植物及其群落。主要包括:湿地植被的类型、面积与分布、盖度、多样性(物种多度、丰度)、生物量;挺水植物、沉水植物和漂浮植物的种类与分布;指示种;藻类的种类及生物量;植物体内有毒物质含量。
(2)湿地野生动物。主要是在湿地生境中生存的脊椎动物和该湿地内占优势或数量很大的某些无脊椎动物,包括水鸟、两栖类、爬行类、兽类、鱼类、贝类、虾类以及一些底栖动物等。另外,许多研究还经常监测动物体内有毒物质含量。
(3)外来物种。是指那些出现在其过去或现在的自然分布范围及扩散潜力以外的物种、亚种或以下的分类单元,包括所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体。
意义:湿地生物多样性资源在生产、生活以及环境功能当中具有不可替代的作用,自有史以来人们就对其大规模的开发和利用,结果超出了生物多样性资源自我恢复的能力界限,造成有些生态系统的破坏、物种濒危和遗传多样性的消失等。因此,为了保护湿地生物多样性,湿地生物的监测是十分必要的。
人为或自然原因:湿地生物多样性是随着湿地生态系统演化而变化的,其过程一般是缓慢,渐变的。但由于人类不合理地开发湿地资源,造成生物多样性在短期内严重破坏。因此,人类活动是其破坏的主要原因。
运行环境:各类型湿地本身。
监测场地类型:湿地植物群落调查的固定样地应该具有该植物群落的典型特征,样方要布设在能够代表该植物群落典型特征的地段上。调查监测的湿地植物样地分布面积太大,工作量太大,不易操作;但面积过小,不能全面反映该群落的特征。因此推荐湿地固定样地设置的面积不要小于10hm2,同时监测位点面积不小于1hm2。动物的分布区通常很大。因此对所有分布区进行调查是不可能的,即使调查某一区域的动物数量也很难。一般根据动物的习性和统计学原理,有选择地设置若干典型样地,通过调查样地内的动物种类和数量,来估计整个区域动物的种类和数量。
测量方法:在野外进行湿地植物及其群落监测时,为了获取准确的定性和定量数据,进而对整个群落特征做出判断,必须进行样方调查。水鸟数量监测方法采用直接计数法,重要湿地应根据本地的物候特点确定最佳水鸟监测时间。兽类监测可采用样带法和样方法进行监测其种类、数量和分布。对外来物种的监测采用直接调查法,监测外来物种的种类、数量、分布、危害。
测量频率:考虑到动植物的生活史特点及季节性,每年至少调查4次,即春、夏、秋、冬各进行一次,4次调查数据的平均值为平均数据,它具有较好的代表性。水鸟监测分繁殖季和越冬季两次进行。
数据的监测的局限性:样地要具有较好的代表性,若在两个植物群落的过渡带上设置样方,就会影响调查数据的准确性。同时考虑地形地貌,要选取地势开阔,土壤、植被分布相对均一的场所,选择人为干扰相对较少的地段。
可能的临界值:无。
主要参考文献:
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有关的环境与地质问题:引起生物多样性消失的原因有很多,包括城市化,农业发展,滥捕乱猎,采矿,环境污染,土地利用等。
总体评价:湿地生物指标是从根本上反映湿地现状和发展趋势的指标,也是湿地自然因素的外在表现,是湿地生态系统的“指示剂”,能够完全地、比较直观地反映湿地生态系统的状况,并预示其发展趋势。因此,植物群落以及动物指标是湿地退化的重要指标之一。
四、湿地资源开发
名称:湿地资源开发(Wetland Exploitation)
简介:湿地资源开发主要包括湿地土地利用和生物资源利用两大类地。因人口压力增大,土地资源日益变得相对稀缺,盲目地进行农用地开垦、改变天然湿地用途,及城市建设、旅游业发展占用天然湿地,直接造成了我国天然湿地面积削减、功能下降。大型水利工程的建设也加剧了湿地的丧失速度。此外,由于生物资源的不合理利用,沿海湿地和内陆湿地都受到不同程度的破坏。
意义:人类活动是造成湿地退化的主要原因。人类对湿地的干扰强度和对湿地资源的直接开发利用程度逐步加剧,造成了湿地生态系统的出现了各种程度的退化。因此,湿地资源开发状况的监测,对湿地生态系统研究有着举足轻重的作用。
运行环境:湿地资源开发监测仅限于湿地本身。
监测场地类型:无。
测量方法:湿地资源开发的监测指标可采用直接调查法、地方统计年鉴或从相关部门获取有关数据,如环保、水产、水利等部门。
测量频率:1次/5年或根据实际需要调整调查频次。
数据的监测的局限性:一般需要通过有关部门获得,因此,数据收集有一定困难;由于人类社会经济活动影响指标不同于自然环境指标,在定量化上和可比性上也存在一定困难。
可能的临界值:无。
主要参考文献:
国家林业局.中国国际重要湿地监测技术规程(试行本).2002,9.
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有关的环境与地质问题:湿地土地资源的开发利用可造成湿地面积的减小、湿地景观的变化等;湿地生物资源的开发利用可造成湿地生物多样性的降低;湿地其他资源(如矿产资源)的开发利用可造成湿地土壤、水质和水文条件的改变,导致湿地退化。
总体评价:湿地资源开发属湿地退化的影响指标。在湿地退化的众多影响指标中,湿地资源的开发利用是作用于湿地本身,直接造成湿地退化的指标,对湿地生态系统的影响也最为直观和迅速。
五、污染物排放
名称:污染物排放(Discharge of Pollutant)
简介:排入湿地的污染物类型包括生活污水、工业污水、旅游业排污、农业面源污染、水产养殖业饲料投放、大气污染物沉降、底泥污染物释放等。污染物排放指标有:污染源排放口数量、污染物种类、浓度和排放总量等。其中主要是监测污染物排放总量。
近几十年来,我国社会经济快速发展,城市生活废水、工业污染和农业非点源污染等各类污染物的排放量迅猛增长,使得输入湿地生态系统的有害物质不断积累,导致湿地因水质恶化而退化,其中又以N、P污染物排放量过高所引起的水体富营养化最为常见。
意义:污染物排放是湿地水质型退化的主要原因,尤其是位于城市附近的湿地生态系统。通过对湿地污染物排放的监测,可分析湿地水环境污染的特征,研究水质污染途径和机制,进而提出有效防止湿地退化的调控措施及管理目标。
运行环境:污染物排放指标的监测主要是在湿地周边地区进行,因此应以湿地所属的自然流域作为运行环境。
测量方法:主要从环保部门获取数据,当资料不足时可进行直接调查。
测量频率:由于污染物排放与社会经济的发展密切相关,具有平缓变化的特点,因此每年调查1次即可满足湿地退化研究的需要。对于经济发展较为缓慢或监测较为困难的地区,可每5年调查1次。
可能的临界值:因不同湿地生态系统的生物、水文和地质性状不同,对污染物的净化能力和环境容量存在差异,其临界值应在计算湿地环境容量的基础上确定。
主要参考文献:
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张明祥,张建军.中国国际重要湿地监测的指标与方法.湿地科学,2007,5(1):1-6.
有关的环境与地质问题:污染物质的排放,往往使湿地水体中营养物质剧增,导致湿地水体富营养化,浮游藻类爆发,水生动植物消亡,最后湿地功能损坏,湿地退化。
总体评价:污染物排放属湿地退化的影响指标,是湿地水质型退化的最主要的原因。与湿地资源的开发利用不同,污染物的排放一般不是直接作用于湿地本身,而是在湿地周边陆地产生,然后随水、土迁移进入湿地。因此,污染物排放的监测应在流域范围内进行,并且它对湿地的影响程度与流域水文密切相关。
六、地质灾害
名称:地质灾害(Geologic Hazard)
简介:湿地灾害包括:水土流失,海岸侵蚀,海平面上升,海水入侵。下面分别简述其内容和含义:
(1)水土流失是指在水流作用下,土壤被侵蚀、搬运和沉淀的整个过程。在自然状态下,纯粹由自然因素引起的地表侵蚀过程非常缓慢。这种侵蚀称为自然侵蚀。在人类活动影响下,由自然因素引起的地表土壤破坏和土地物质的移动,流失过程加速,即发生水土流失。目前,我国内陆湿地的泥沙淤积速度已远远超过了其自然的演替过程,导致湿地面积不断减小,成为导致湿地退化的重要原因。
(2)海岸侵蚀是全球性的自然灾害,全球气候变暖以及人类活动的影响使海岸淹没和侵蚀范围不断扩大,程度日益加剧,海岸侵蚀使得滨海湿地环境向深海环境转变,直接导致滨海湿地面积的损失。
(3)随着地球温度的升高,海平面也在不断上升,海平面上升造成的后果是盐水入侵,水质恶化,地下水位上升,海岸湿地生态环境和资源遭到破坏。海平面的上升主要影响着三角洲湿地和红树林湿地。
(4)在沿海地区,由于大量开采地下水导致地下水位大幅度下降,海水侵入沿岸含水层并逐渐向内陆渗透,这种现象被称为海水入侵。海水入侵的直接后果是地下淡水受到海水的污染、沿岸土地盐碱化、海岸湿地受到破坏。海水入侵是发生在滨海地区生态环境脆弱带一个极其敏感的资源环境问题,同时又是一种人类活动引发和加剧的自然现象。
意义:在上述地质灾害中,水土流失所造成的湿地退化具有普遍性,是目前我国湖泊湿地面临的最主要的问题之一;其他三种地质灾害虽然具有地域性,只分布在沿海地区,可一旦发生,对湿地的影响往往是毁灭性的,要恢复其原貌十分困难,并且其破坏对象是具有不可替代性的红树林湿地。对湿地退化地质灾害指标的调查能探明上述的湿地退化机理,为湿地退化的预测预警和治理对策的提出提供依据。
人为或自然原因:地质灾害往往是自然与人为共同作用而激发的。而由人类活动导致的湿地地质灾害日益增多,后果日益严重。
运行环境:水土流失一般用于内陆湿地监测;海岸侵蚀、海平面上升和海水入侵指标则用于海岸湿地,如红树林湿地。
测量方法:采用直接调查法或从相关部门获取资料。
测量频率:1次/5年或根据实际需要调整调查频率。
数据和监测的局限性:由于地质灾害发生具有不确定性和长期性,需要实时的系统监测,因此监测难度和费用较大。
可能的临界值:无。
主要参考文献:
国家林业局.中国国际重要湿地监测技术规程(试行本).2002,9.
吕宪国等.湿地生态系统观测方法.北京:中国环境科学出版社,2005.224-227.
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谢永刚,王孟雪.扎龙湿地对水旱灾害影响问题的探讨.国土与自然资源研究,2003(4):55-57.张明祥,张建军.中国国际重要湿地监测的指标与方法.湿地科学,2007,5(1):1-6.
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有关的环境与地质问题:全球气候变化可能导致局部水量的失衡,引起:水土流失,海岸侵蚀,海平面上升的发生。滥伐森林、不合理开采地下水等人类活动,则会加剧水土流失、海水入侵的发生。
总体评价:地质灾害属湿地退化的影响指标。通常情况下,地质灾害对湿地的影响是不可逆的。在与湿地退化相关的四类地质灾害中,水土流失分布最广,是造成湿地陆地化的主要原因;海水入侵、海平面上升和海岸侵蚀为海岸湿地或三角洲湿地所独有的影响因素,与全球气候变化及区域地下水资源的开采密切相关。
③ 生态环境地质质量分析预测
影响海南岛东北部生态环境地质质量的因素是多方面的,限于调查的工作内容及所研究的精度,选择气候条件中的降雨量,区域地质中的地貌类型及地层岩石,地质灾害(环境地质问题)中的灾害密度,土地资源中的土壤养分,人类活动中的人口密度及植被条件中的森林覆盖率等作为评价因子,组成了一个评价系统,这些因子基本体现了影响测区内生态环境地质质量的重要因素。评价结果表明,海南岛东北部由生态环境地质质量优等区、良好区、中等区组成,没有生态环境地质质量差等区,评价结果客观地反映了海南岛东北部地区的生态环境地质质量现状。
生态环境地质质量系统的各个评价因子:降雨量、地形地貌、地层岩性、土壤养分、地质灾害、人口密度、环境地质问题等因子是反映地质环境质量优劣程度及变化趋势的主要因素,综合分析组成生态环境地质系统的各评价因子的变化趋势,可进行区域地质环境质量的预测。
海南岛东北部地处热带与亚热带交界处,气候温暖湿润,雨量、日照充足。气候条件是地球长期演化而形成的,几十年甚至上百年不会发生较大的改变。根据气象统计资料,1950~1980年的降雨量与1980~2000年的降雨量相比较,几乎没有改变。因此,今后几十年的气候仍将保持温暖湿润的良好气候条件。气候条件的稳定决定了地下水水位埋深在相当长的时间内不会发生急剧的改变,可认为是稳定的。
区域地质条件的地貌、地层岩石、覆盖层厚度是地壳运动长期作用的结果,在相当长的时间内仍是稳定的。土地资源是地层岩石经物理化学作用、生物作用、人类耕作活动的影响而形成的,其作用过程相对较长,形成现状后,需较长时间的自然与人为影响才能发生改变。因此,可以认为海南岛东北部的生态环境地质系统的基本组成部分比较稳定,质量格局不会发生较大的改变。
地质灾害、人口密度是生态环境地质质量的负面因子,因为海南目前仍处于经济发展的初期阶段,人口密度与全国其他经济较发达的省份相比,仍处于较低的水平,因此与人口密度相关的因素对生态环境地质的负面影响程度较轻。地质灾害(包括环境地质问题)主要是土地沙化、土壤侵蚀、崩塌、滑坡、泥石流、水质污染(高氟区、海水养殖污染、海水入侵)、土壤重金属污染等,这些灾害分布面积虽然小,但对生态环境地质的影响却是严重的,东北部生态环境地质质量中等区就是上述地质灾害的发生而造成的。
研究结果表明,高氟水、高铁水等原生环境地质问题已经处于相对稳定状态,即不会明显地减少或显著增加,其发展趋势比较稳定,但土壤侵蚀、土地沙化、泥石流、滑坡、地下水污染等严重影响测区生态环境地质质量的灾害仍处于增加过程中。遥感及地面调查表明,土地沙化近十年来由点、线扩展到面并最终连接,然后形成大片沙化土地并向内陆推移,土地沙化典型区海南角2001年35km 2,比1991年增加了近35km 2;此外,海岸带与丘陵过渡地带出现了林地退化的现象,2001年与1991年相比,退化面积117.8km 2; 1990~2001年近十年间,近岸红树林面积由42.10km 2 退化到24.67km 2;海水养殖面积却由1990年的11.23km 2 增加到2001年的107.78km 2,相应的地下水污染也急剧增加;人口密度目前虽然较低,但与全国其他省份相比,海南岛的人口增长率较高, 2001年达到了9.47%,且多年处于较高的增长中,环境的人口压力持续不断增加,人类工程活动加剧,必然会造成海岸带及剥蚀台地地区土壤侵蚀、土地沙化、林地退化的进一步增加。
综合上述分析,海南岛东北部生态环境地质质量优等、良好的格局仍基本得到保持,但海岸带近岸地带及剥蚀台地地区由于受土壤侵蚀、土地沙化、海水养殖污染及林地退化的持续发展的影响,其生态环境地质质量会变差,如果不采取及时有效的防治措施,生态环境地质质量中等区范围将会扩大,局部会产生生态环境地质质量差区域。
④ 浅谈地质环境与环境地质、生态环境的关系及其保护
邢永强张璋张洪波杨皓宇
(河南省国土资源科学研究院,郑州 450016)
《河南地球科学通报》,文章编号:978-7-80246-005-8-325-4
摘要 首先介绍了地质环境、环境地质与生态环境的概念及内涵,分析了它们之间易引起混淆的异同点,其次对地质灾害与地质环境的关系进行了评价与说明,最后指出必须树立持续利用地质环境的科学观,以及当前地质环境保护应采取主要措施。
关键词 地质环境 环境地质 生态环境 地质灾害 保护措施
人类赖以生存的载体包括生物圈、水圈、大气圈和岩石圈。在生产力相对低下的社会,由于生物、大气和水容易受到人类工程活动的影响而改变,而岩石圈的影响则相对小一些,因此,在传统的学科分类中,将生物圈环境、水圈环境和大气圈环境归类到生态环境范畴。每当人们提及环境时,联想到的主要是空气污染、水污染和森林植被破坏等,而对岩石圈环境的关注则远之不及。
近50年来,随着生产力的提高和人口的激增,人类对环境的干预愈来愈强烈,开始超过自然环境本身的演化过程,如目前人类每年约消耗500×108t矿产资源,已超过大洋中脊每年新生成的300×108t岩石圈物质(黄润秋等,2001),并影响到岩石圈系统。由此,在生态环境的基础上,提出了地质环境概念。
1 地质环境、环境地质与生态环境的内涵
地质环境是指影响人类生存、发展的地壳表层的岩石、土壤、地下水等地质体及其活动的总体,包括地球表层岩石圈和风化层两部分地质体的组成、结构和各类地质作用与现象。地质环境是具有一定空间范围(从地表或岩石圈表层到人类生产活动所能达到的地壳深部)的客观实体,包含物质组成、地质结构和动力作用三个基本要素。它是与地质作用密切相关的自然环境,它与自然环境一样具有自然属性与社会属性。
地质环境的自然属性主要是指其整合性与资源性(林道辉等,2002)。整合性是指地质环境的空间与要素密切组合成一个有机整体。地质环境存在于一定的空间之中,离开了空间也就谈不上地质环境;地质环境包含许多自然因素与条件,如地层、岩石、矿物、构造、地形、地貌、地下水、地球化学元素、地球物理参数、各种地质灾害体等;只有空间与要素的有机结合才能称为地质环境,仅有空间或仅有要素都不能成为地质环境。资源性是指地质环境的主要因素既是地质环境的主要组成要素,又具有资源功能,具有双重属性,可称为某种特定的地质环境。按地质环境的上述自然属性,可将其分成两种类型:一种是常规地质环境,是指在一定空间中,一些常规的基本要素有机结合所形成的地质环境,它们往往反映某个地域人们赖以生存与发展的基本地质环境。另一种即资源性地质环境,是指几个具有双重属性的要素在一定空间中有机地结合而成的一种特殊地质环境。
地质环境的社会属性是指地质环境是人类社会的一个重要组成部分,会影响整个社会。人类的生产与生活活动也参与了对地质环境的改造作用,这种改造作用的方式和强度在某时某地甚至会远远超过地质作用,从而引发地质灾害。地质环境是人类生存与发展的条件,这就决定了它与作为人类生存与发展物质基础的自然资源不一样,它不可能用来经营而获取利润,只能作为社会的组成部分而存在。
地质环境质量主要由自然地质条件的稳定性、原生地球化学背景、抗人类活动干扰的能力以及受污染或受破坏的程度等因素决定(鞠美庭等,2004)。
环境地质学通常是指研究地质环境的基本特征、形成机理和演化规律,以及人类工程技术经济活动与地质环境相互作用、相互影响和相互制约的科学(王孟本,2003)。综观地质环境的自然属性与社会属性,可相应的将环境地质学分为常规性环境地质学与资源性环境地质学。前者主要是研究常规地质环境形成的机理及其与人类生产生活相互影响、相互作用的学科。后者主要是研究特殊地质环境形成的机理及其与人类生产生活相互影响、相互作用的学科。按不同的地质环境又可将其分为若干个环境地质子学科,各个子学科还可进一步划分为更次一级的子学科,在这些学科指导下进行的地质工作即环境地质工作,包括地质环境的调查、研究、监测、预报等。
生态环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体,它由自然环境、工程环境和社会经济环境组成(王孟本,2003)。生态环境研究的空间范围是从地表(岩石圈表面)到人类生产活动所能达到的空间顶部。生态环境质量主要由气候、气象、水文、生物、土壤、地貌和光热等自然条件以及政治、经济、文化等社会条件决定。其中,以林业为主的生态体系是生态建设的重要内容,工农业及城镇生活污染治理是环境保护的关键环节,而水资源子系统则是各子系统之间联系的纽带。
2 地质环境与生态环境的关系
从地质环境与生态环境的内涵分析,它们是环境体系中的两个方面,两者之间既存在相对的独立性,也存在着相对的统一性(王如松,2005)。
地质环境与生态环境的相对独立性主要表现在如下四个方面:首先,尽管两者属环境体系的两个领域,但在研究对象上存在明显的区别。地质环境主要研究以岩石圈和地下水圈为主体的地质体及其与自然地质作用和人文地质作用相关联的各种环境问题,而生态环境主要研究以大气圈、生物圈和地表水圈为主体的各种环境问题;其次,尽管地质环境与生态环境都是具有一定空间范围的客观实体,但前者主要指地表以下,而后者主要指地表以上;再次,地质环境是在漫长的地质历史过程中逐渐形成的,是地球内、外动力长期联合作用的结果,在没有外界干扰的情况下是相对稳定的。而生态环境尽管也受自然地理气候条件制约,但与人类社会活动的关系更加明显。另外,一旦地质环境遭受破坏,将具有难以恢复的特点。相比之下,解决生态环境问题的方法要直观一些。如地下水的污染主要靠自身的净化作用进行解决,需要漫长的过程;而地表水的污染可以通过添加化学药剂或者通过排泄与补给的办法予以解决,需要的时间要短得多。
地质环境与生态环境的相对统一性主要表现在如下三个方面:首先,两者同属于环境范畴,研究目的都涉及影响人类生存和发展的环境问题;其次,在研究内容上两者具有一定的交叉性,如地表的土壤环境是它们共同研究的对象;再次,地质环境与生态环境存在着密切相关的动态平衡关系,如水文环境的地表水与地下水总是互相流通、互相转化,一旦其中的一个因素遭受污染,必将引起另一因素变化。
生态环境和地质环境是环境体系中的两个方面。生态环境是地质环境的“屏障”,对地质环境起着巨大的保护作用。当生态环境的森林植被遭受破坏或大气降水与气候条件发生变化时,将导致水土流失、地质灾害、土壤退化等一系列地质环境问题。地质环境是生态环境的“载体”,对生态环境起着一定的控制作用。成土基岩是除自然地理气候条件外控制森林植被种属与空间分布的最重要因素,地质体特征与水文环境、地质背景与社会经济状况之间均存在着一定的相依联系。
生态环境与地质环境相互作用、相互影响、相互制约,便形成了相对统一的、集人—地—生活活动所产生的一切环境要素于一体的整体(黄润秋等,2001)。生态地质环境是这一整体的完整表达,它不仅包括生态环境和地质环境的全部要素,还包括两者相互作用所产生的新的环境要素。
生态地质环境是人类生存和发展的基本场所。人类依赖生态地质环境而生存和发展,同时人类活动又不断地改变着生态地质环境质量。生态环境的恶化将导致地质环境的脆弱,地质环境的好坏关系着生态环境的有效治理。改善生态环境可以通过生态建设与环境保护予以实现,而地质环境是在数百万年乃至数亿年漫长的地质历史过程中逐渐形成的,具有难以恢复性特征。人类在建设生态环境的同时,必须有效地保护地质环境。
3 地质灾害与地质环境
地质环境是人类社会发生发展过程中所依托的地球表层岩、土、水共生的地质系统。地质灾害是地质环境的组成部分,是随着人类社会的生存与发展而出现和变化的。地质灾害具备自然属性、社会(灾害)属性和资源属性等基本属性,它既是一种自然动力现象,又是人类参与造就的产物,还是人类作为生产、生活的资源乃至生存之地(如古滑坡泥石流堆积地和大江大河的洪泛区)。地质灾害起源于地质环境变化,这种变化的动力来自于地外天体、地球内动力、地球表层外动力和人类社会工程经济活动等多种因素的“共振”或耦合作用。在我国社会经济建设高速发展阶段,人类活动与地质环境的相互作用将同步增强,必然导致地质环境变化的动力耦合作用增强,只有主动应对才是避免地质灾害趋势增强的正确选择。
4 树立持续利用地质环境的科学观
随着社会经济的快速发展,我国开始实施新的发展战略,通过实施全方位的国家创新工程,建设社会主义新农村,逐步构建资源节约型和环境友好型的和谐社会。要达此目的,必然涉及广大农村基础工程和公共设施的大规模建设和固体矿山、油气水能源及交通工程等对地质环境的广泛利用,也就必然广泛地影响地质环境的自然演变进程,使地质环境变化的范围、方式和强度呈现出新的态势,产生具有深远影响的环境地质问题和地质灾害。为避免和减轻负面的风险,就必须创新观念,从人类与地质环境和谐共存的愿望出发,变单纯地保护地质环境和被动地防治地质灾害为持续利用地质环境和主动进行地质灾害防治风险管理。
树立持续利用地质环境的科学观,就是把人与地质环境和谐共存放在第一位,把规范人类自身的行为融入顺应与改造自然过程之中,从而避免出现地质环境的不可持续利用现象,减轻地质灾害(张芹,2001)。奉行“以人为本,持续开发利用地质环境”的理念,就必须倡导建立政府、科技界、工程企业界与公众社会“四位一体”的减灾战略“伙伴”关系,形成多方协调的联动机制。在这个体系架构中,科技界起着重要的桥梁作用,有责任尽快建立区域地质环境可持续利用的科学技术体系,即区域地质环境质量评价—功能区划—工程容量评价—地质灾害防治风险评估与管理等逐次递进的工作支撑,并逐步实现法规化和社会契约化。
在国家层面,要组织调查、监测和研究地球表层系统过程的环境和灾害效应、人类活动对地球表层系统的影响机制,甚至包括地质灾害防治的社会学与伦理学。通过建立国家重大地质灾害风险防控与公共安全应急信息平台,实现更加主动地为人居环境减灾服务,更加主动地为国家重大工程规划、建设与运营安全服务,更加主动地为提高社会减灾意识服务。因此,立足于增强公共服务意识、提升公共服务能力、拓展公共服务领域和端正公共服务态度的基本原则,国家公益性地质队伍的中心任务就是围绕实现地质环境的可持续利用去开拓新思路、落实新任务、总结新认识、提炼新理论、开发新技术(新方法、新程序)、推出新产品和提供新服务,为和谐社会的建设与发展不断作出新贡献(刘传正,2007)。
5 地质环境保护措施
国务院关于加强地质工作的决定国发[2006]4号第八条:强化地质灾害和地质环境调查监测,是减少地质灾害损失,促进人与自然和谐的基础工作。实施地质环境保障工程,全面提高地质灾害防治和地质环境保护水平。《国土资源“十一五”规划纲要》七个主要预期指标和七项主要任务中明确要求矿山环境恢复治理率达到35%以上,提高地质灾害预警预报和防治能力。
加强地质环境保护,当前应主要采取以下措施:
(1)强化矿产资源规划与开采管理。目前,全国已建立了国家、省、市、县四级矿产资源总体规划体系,其中包括了矿产开发与环境保护规划。加强规划的实施,可以科学有序地进行矿产资源的开采,全部关停禁采区内的采矿企业,控量开采限采区内的矿产资源。一些矿山环境问题严重地区必须启动矿山生态环境整治、土地复垦、矿区生态环境重建(恢复)工程,为生态矿山建设奠定坚实的基础。
(2)利用先进技术方法,加快矿山生态地质环境调查评价、研究工作。采用环境地质学、环境地球化学、“3S”等先进理论和方法技术,选择不同矿区、不同地质环境的示范调查研究,编制出相应的矿山地质环境调查评价技术要求或规范,示范指导矿山环境调查评价工作。
(3)建立矿山地质环境空间数据库,逐步实现矿山环境的动态监测与预测。充分利用“3S”技术,开展矿山地质环境调查评价工作,建立矿山地质环境“动态”空间数据库,结合各地区的规划总体目标和不同地段的规划功能,编制矿山地质环境的整治规划,从而实现矿山地质环境的动态监控和管理,实现资源开发与环境保护的协调发展。
(4)加强矿山生态地质环境恢复治理。矿山生态环境的恢复治理越来越引起世界各国的关注与重视。矿山生态环境遭到破坏后,首要任务就是及时有效地恢复治理,以避免矿区生态环境的进一步恶化。由于我国矿山生态环境问题很多属于历史“积淀”,并非“一朝一夕”所致,其生态环境恢复治理(生态矿业)的实施,需要有大量资金的支持,可实行“矿山生态恢复治理”补贴政策,变“谁破坏,谁治理”,为“谁破坏,谁负经济责任”。以执法的角度将矿山生态环境恢复治理与市场挂钩,使专项资金取之有道,用之有效,复垦受奖,不复垦受罚。
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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 自然灾害与环境地球物理问题
自然灾害是人类遇到的重要生态环境问题。人类文明发展、进步的历史,从某种意义上说,也是人类经历、认识、抗御自然灾害的历史。用地球物理方法和技术研究自然灾害的形成机理,对灾害的时间、地点和灾害程度进行预测,对灾害的过程实施监控则是地球物理学科的重要研究领域和应用范围。
一、自然灾害的分类及灾害损失
自然灾害会使生态环境发生重要改变。与人类活动引起的生态环境变化相比,像火山和地震这样的自然灾害引起的生态环境变化更为剧烈,而像全球气候变暖这样由于自然和人为因素共同引起的生态环境变化的过程较漫长,还有的自然灾害及其对生态环境的影响难以预测。就地球物理实质而论,自然灾害实际上是地球上的物质和能量形式的转变和演化过程中的某些特例,由于这些过程的差异,对生态环境的影响和作用也不尽相同。因此,首先应该对自然灾害的种类、成灾特点及其对生态环境变化的影响和后果进行讨论。
1.自然灾害发生的时间特征分类
自然灾害可按其发生的时间特征分类。
(1)缓变自然灾害
缓变自然灾害是累进性的过程,有外沿和迁移的特性,如水土流失,土地沙漠化、盐碱化,气候的长周期演变,海平面上升,地表沉降,淡水资源趋势性减少,臭氧层空洞等。这类自然灾害及其对生态环境的影响的周期可能延续几年、几十年,甚至几百年。
(2)突发性自然灾害
突发性自然灾害有明显的突发性,有的有一定规律,如洪水、旱灾、地震、暴风雨及冰雹、火山爆发。有的规律却不明显,如山体滑坡、泥石流、地裂、海啸、农林病虫害、森林火灾等。
2.按人类对自然灾害的认识分类
按人类目前对自然灾害的认识,自然灾害可分为以下几种情况。
1)人类还没有或基本没有认识其基本规律的灾害,如地震。地震的发生与地壳运动有密切关系,而且也可能与其他天体(尤其是太阳的)的运动有关,但目前人类还不能说认识和掌握了这些规律,人类对地震这样的自然灾害还基本上不能预测,更无法控制和利用。人类对这种自然灾害基本上停留在“未知不可治”的阶段。
2)人类已基本认识和掌握了某些自然灾害的基本规律,但还不能提出预防及控制这类自然灾害的方法或对策。例如台风,现代科学技术已经能认识和掌握其发生的主要规律(时间、地点和强度),并能对每次台风的生成地点、时间、以及运动方向和速率、强度变化、登陆地点进行预测,但是人类目前还不能对台风实行控制和利用,也还不能用科学技术手段避免。也就是说对台风—类灾害,人类还停留在“可知不可治”的阶段。
3)人类已认识和掌握了某些自然灾害的规律,也有在科学上合理、在技术上可行的治理方案和对策,也就是说人类对这类自然灾害已基本上做到“可知又可治”。例如,如洪水,可通过兴修水库、加高堤防、整治水土流失而有效地防止其灾害或减轻灾害的损失。但也有一些减轻灾害措施由于经济或其他方面的原因,无条件实施或无条件大规模实施,或实施的效益在短时间内难以见效。例如,人工降雨能防止干旱,对可能产生冰雹的云层实施炮击,可防止雹灾。但这类作业成本过高,并非能普遍采用。再例如,建造防护林能防止水土流失和风沙危害,减少消耗臭氧层物质的生产和使用能恢复臭氧层的空洞,但从采取措施到见效的周期可能要几十年甚至几百年。
总之,自然界的规律是可以逐步认识的,因此自然灾害也是可以认识的,相当一部分自然灾害已经能预测和防治,虽然这个过程可能要经过很长时间,例如,虽有专家认为,到21世纪30年代人类可实现对地震的预测,但也有专家认为,对地震现象的预测还很遥远。人类对自然灾害的认识虽然在进步,但人类还不可能抗御全部自然灾害。
3.自然灾害及其造成后果的严重性
20世纪的前90年,全世界共发生较严重的自然灾害约50余次,其中地震20余次,约占40%;飓风和热带风暴14次,约占26%;火山喷发8次,约占15%;海啸和洪水8次(其中2次是由地震和飓风引起)约占15%;另外,还有几次滑坡和森林火灾(最严重的是1987年中国大兴安岭的森林大火)。20世纪的后半期的前40年,一次死亡人数在万人以上的自然灾害,全世界共发生过17次。其中1970年孟加拉的热带飓风造成的死亡人数为30万人以上!1976年中国唐山地震死亡人数近25万人!都是震惊世界的自然灾难。据1987年统计,在过去20年中,由于地震、滑坡、洪水、海啸、火山、飓风等灾害造成280万人死亡,受灾人口8.2亿人,直接经济损失250亿~1000亿美元。自然灾害还造成社会的动荡和人群的惊恐。进入20世纪90年代以来,全球每年发生重大自然灾害约600多起,而且由于人口的增加,气候变化,自然灾害有日益频繁的趋势。
生态环境脆弱是各种自然灾害频繁发生的重要原因。在这方面发展中国家面临更为严峻的挑战:自然灾害发生的频度和受灾死亡人数、受灾人口都居高不下。表6-4-1中给出了20世纪后半期世界主要突发性自然灾害严重程度(按灾害引起人员死亡的多少)排序。
表6-4-1 1947~1980世界突发性自然灾害
在各种自然灾害中,对人类威胁最大的是气象灾害,如暴雨洪涝、飓风、台风、龙卷风、雷暴、热浪等,所造成的人员伤亡和经济损失都居首位。其次,是地震灾害,20世纪全球共发生7级以上地震1500余次,其中85%发生在海域,占发生次数15%的陆地地震造成的损失则占全世界地震造成的损失的85%。死于地震的人数为160万人以上,约占各种自然灾害死亡人数的一半,20世纪后50年地震造成的经济损失约2000亿美元,大约与洪水和飓风造成的损失相当。
自然灾害带来明显的生态环境变化,如火山爆发和地震引起城市的毁灭(典型的事例如意大利的庞贝被火山爆发淹灭和中国唐山因地震而毁灭);再如火山爆发产生的尘埃引起气候的改变,洪水和火灾对公共生命线的危害——食物、饮水供应系统,房屋、道路、码头、水坝等都会对人类的生存环境产生明显的影响。应该说明,在人类社会发展的现阶段,自然灾害是不可避免的,但自然灾害造成的损失和灾难则是可以通过科学方法进行研究和预测,并可使用人类已经有的技术手段减少生命和财产的损失。
二、气候变化和水旱灾害
1.长期气候变化
竺可桢曾系统研究了中国近5000年来的气候变化,认为约3000年前的仰韶文化时代到殷墟时代是第一个温暖时期;此后在秦汉、隋唐和元代也是温暖时期。尤其是公元5世纪末至10世纪初,即历史上的隋唐时期(公元589~907年),中国的气候温暖湿润,公元7世纪612年(隋炀帝大业八年)以后的近百年,即武则天时代的久视元年(公元700年),是中国5000年以来的第三个温暖期,也是西晋(始于武帝司马炎泰始元年即公元265年)以来1700多年间最温暖的时期,其平均气温约比现在高1~2℃。这一时期,即公元630~834年(唐太宗贞观四年至文宗大和八年)又是近3000年来历时最长的多雨期。在唐代的290年(公元618~907年,高祖武德元年至哀帝四年)中,由于多雨,史籍明载水灾148次,其中降雨直接造成的水灾64次,降雨造成江河泛滥的水灾19次,降雨造成山洪暴发而形成的水灾17次。这些事例说明自然灾害与气候变化密切相关,有周期性和在某一时期的多发性。
2.暴雨和洪涝
暴雨洪涝是自古以来对人类威胁最大的自然灾害,根据联合国救灾协作局的统计,在15种自然灾害中,由于暴雨洪涝造成的财产损失和人员伤亡居首位。就地球上的陆地区域而论,由暴雨引起的洪涝在大部分地区都可发生,其中南亚的印度、孟加拉、巴基斯坦,南太平洋西岸的中国、日本、菲律宾,北美的美国是世界暴雨洪涝灾害最频繁的国家。暴雨洪涝发生的范围广、频率高是其他自然灾害所不能比的。暴雨洪涝的另外一个特点是造成的灾害严重。世界气象组织的统计结果表明,1967~1985年世界部分国家每年死亡于暴雨洪涝灾害的人数在2万以上。1991年4月底,孟加拉国南部沿海遭受暴风雨和洪涝灾害,死亡12.9万人。日本近30年来由于暴雨洪涝造成的财产损失每年约2500亿日元,占国民总收入的1%以上。在内陆地区,由于暴雨洪涝还会诱发泥石流、滑坡、山崩等次生灾害,还会衍生瘟疫、饥馑等灾害。1931年我国长江流域16省672县遭受水灾,被洪水淹死者40万人,而暴雨洪涝诱发的瘟疫、饥馑等又有几百万人死亡。
三、地质灾害
地质灾害也是自然灾害,其中主要的如地震、山体滑坡、雪崩、泥石流等。此外,人类活动、人为因素也能引起地质灾害,如采矿区崩塌滑坡、采空塌陷、矿渣等采矿废弃物造成的泥石流等。还有一些地质灾害的成因既有自然原因,也有人为因素,例如煤田火灾。在各类地质灾害中危害最严重的是地震。
1.地震
在各种自然灾害中,地震以灾害的突发性及难以预测,造成伤亡人数多,建筑物损坏严重,次生灾害的多发性,震后恢复正常生活的长期性,给人类留下沉重的、灾难的回忆。同时,也没有另外一种自然现象会像地震一样,带着雷霆万钧的轰鸣,伴随着色彩斑斓、出现神秘的地光,以及继之而来的山崩地裂、刹那间天旋地转,或飞沙走石,或排天海浪,这样一种显示大自然威严的景象,给人以极为深刻的印象。但时至今日,甚至在今后相当长的时期内,作为一种严重地质灾害的破坏性地震,仍然是一种难以预测的自然现象。
天然地震就其成因可分为(天然的)构造地震、火山地震、崩塌地震、陨石地震等类型。其中由于地壳的断裂、褶皱等构造运动产生的构造地震占天然地震的多数。由于人类活动引起的地震有水库地震和核爆炸地震等。
对地震的定义实际上有多种理解,但一般来说至少涉及四个方面:能量释放、岩体破裂、地震波、破坏作用。地震涉及地球内部的能量释放,但不是所有的地球能量释放都与地震有关。如地磁能的释放(极光)并不引起地震;热能的释放(火山爆发)也不一定都引起地震,即使是与地震关系最密切的机械能释放,也只是在释放过程时间极短,并产生能引起破坏作用的地震波时,才发生地震。
地震的破坏作用主要是指地震波对地面建筑物的破坏。发生在人口稠密地区的强烈地震及其伴生的火灾等会造成生命、财产的巨大损失,并可能在地震发生后由于人类生存条件恶化(水源、食物供应中断,居住环境破坏,通讯中断)而造成瘟疫等次生灾害。还可能由于人类的错误行为(抢劫、偷盗)形成人为的灾害。历史上的大地震都以其突发性、巨大的破坏性和恢复正常生活的长期性,给人以深刻的印象。
我国地处欧亚大陆板块东南部,在欧亚大陆板块和太平洋板块、菲律宾板块的交汇处,受环太平洋地震带及喜马拉雅地震带的影响,因此地震活跃区范围广(基本烈度定为7度以上地区面积达312×104 km2,占国土面积的32.5%,其中包括全国299个城市中的136个),地震活动频度高、强度大、震源浅(多为70 km以内),是地震灾害严重的国家。
2.滑坡
斜坡上的岩石、土壤块体在重力的作用下沿软弱面整体向下滑动的地质现象称为滑坡(俗称“走山”、“跨山”)。滑坡多发生在地形起伏大、断层发育和多暴雨的地区。世界上几乎每个国家都有滑坡发生,诱发的原因为:暴雨、冰雪融化、地震、火山及人类活动。
3.泥石流
在山区沟谷中,由于暴雨、冰雪融化等水源诱发的含有大量泥沙、石块的特殊洪流叫泥石流或泥流(mudflow)。泥石流实际上是含有大量悬浮颗粒(大小不等)和粉砂的水流,与一般水流相比,泥石流有大得多的密度和黏滞性,因此在其流动过程中,先是体积或重量最大的岩石块体先沉积下来,然后其余部分继续流动,沿山坡流动时,速度可达100 km/h,有巨大的破坏作用。由于泥石流的黏滞性很高,因此不可能流得像水流一样远,在流动一定距离后陆续发生沉积,所产生的沉积物由粉砂、巨砾、岩屑和被挟裹的有机物组成,泥石流形成的沉积物边界明显,外缘多呈叶缘状,高度可达3~6 m。
4.地面塌陷
地面塌陷发生在地下为石灰岩溶洞、暗河发育区的地表,或是在采矿区内,没有及时回填的采空区,或是在年久失修的地下坑道(如“深挖洞”时期修建的人防工事)的地表。在这些地下有空洞区域的顶部,由于承受不了地面压力而发生的陷落。
5.地面沉降
地面沉降是在一定的地表面积内发生的地面海拔标高降低的现象。地面沉降的自然原因是地壳构造运动、近地表处第四纪沉积物的天然固结等自然因素所致;人为的原因则是由于地下水长期过量开采或油气田开发引起地表水平高程的降低;另外自然和人为因素的共同作用,如日地关系的变化和人类大量使用燃料产生的温室效应而导致的海平面上升。在人口密集的沿海大城市,由于地下水的大量开采和大规模城市建设,人为因素逐渐成了地面沉降的主要原因。这种地壳的垂直变形虽然不一定立即引起灾害,但可能是潜在的灾害根源:地表沉降可能造成地下的水、煤气等管道的破裂,建筑物地基下沉,还可能引起海水倒灌,因而使土壤盐碱化。
6.煤田火灾
出露在地表或在地下的煤层和空气中的氧接触,发生氧化作用,所产生的热积累(由于通风不畅等原因)到一定程度,达到煤的燃点,就会发生自燃,美国的科罗拉多和蒙大那的煤田都有多年自燃的记录。
7.人为地质灾害
据不完全统计全国每年因采矿引起的塌陷近200处,塌陷坑1600多个,直接经济损失4亿多元,此外每年还要直接破坏和侵占土地200 km2。由于盲目开采矿产而造成地质灾害的最明显事例是在长江三峡的链子崖,链子崖是一个断层,江北右侧山体未发现煤层,整个体岩层多年保持稳定。而江南左侧山体有薄煤层,由于长期掠夺性开采(经济效益仅十几万元),采空区未回填,因此山体出现裂缝,而且整个山体向北移动,一旦出现滑坡,将使这—段宽度仅约百米江段发生碍航,初步估计经济损失将达8~9亿元。国家为此专门成立了“长江三峡链子崖和黄蜡石地质灾害防治指挥部”,其中链子崖危岩治理已历时6年,经费投入数千万元。
⑥ 环境地质调查需求
我国未来的十几年(到2020年),正是从传统的农业、工业社会向现代社会过渡的关键时期,地质环境方面对公益性地质调查的需求形势严峻。
我国原生的地质环境十分脆弱,高山、高原、山地和丘陵占据的面积大,地质灾害成灾条件发育,世界上所有的地质灾害在我国几乎都有发生,是世界上地质灾害最严重的国家之一。南方有丘陵区突发性的地质灾害,而且发生的频率很高;北方又分布着大面积的盐碱地,有800多个县存在不同程度的地方病;水资源的分布也极为不均,缺水与洪涝并存。特别是一些缺水严重地区,人畜饮用都成了问题。因此,面对这原生的地质生态环境问题,在经济尚不发达的时期尚可以维持,而在贯彻以人为本的科学发展观的现在,就成为了最迫切的地质调查需求。
在我国人类活动诱导的地质灾害愈来愈严重。由于切坡建房、采石采矿、修路开渠、乱垦滥伐等活动形成的崩塌、滑坡、泥石流等等突发事件,正在呈上升趋势;由于矿山开采,产生的废渣、废石等不仅造成严重的水、气、土壤的污染,而且侵占了大量土地,破坏森林,破坏草原,给人民生命财产造成严重危害。光采矿引起的地面塌陷造成的经济损失每年就达4亿元以上。这些矿山地质环境的问题,大量的是历史的欠账,已经到了非还不可的时候了,所以需求紧迫性特别强,必须排出日程,尽快解决。
城市地质环境问题越来越突出。我国现有的许多城市环境问题本来就很严重,有的城市供水十分困难,已经到了严重制约城市生存和发展的地步;有的地面沉降,正在以惊人的速度发展;城市垃圾产生量和生活污水量也在高速增加,严重威胁城市的可持续发展。这些原有城市环境问题,正急需公益性地质工作从地质科学上给予回答,共同治理。而新兴城市的发展,更存在着大量的城市地质环境问题。可以说城市地质环境需求,老问题没有解决,新问题又提到议事日程上来了。
地下水环境日趋恶化。由超采地下水引发的地质环境问题正在不断加剧。调查表明,农业大量使用化肥、农药,导致大面积地下水污染,其中尤以河北平原、长江三角洲地区为甚,已造成90%的城市浅层地下水不同程度的污染,而且这种污染正在从点上向面上扩散。同时很多地区,由于长期超采地下水,引发了地面沉降、地裂缝、地下水降落漏斗和海水入侵等,严重的威胁当地经济和社会发展。面对着这些地下水引起的环境问题,我们第一是底数不清,全国主要平原区和盆地,地下水水质和污染状况仍未查清,地质灾害调查程度偏低;第二是动态不明,许多地区地下水超采和水质变化动态规律尚未查明,不能及时提出治理建议的方案;第三是研究不够,至今尚未形成完善成熟的地质环境理论体系。因此,亟待地质调查给予强有力的支持。
对地质环境的需求,各地反映也十分强烈。主要推动力有三:
(一)今后十年是我国工业化、城镇化加速推进的重要时期
我国工业化、城镇化加速推进对环境地质调查提出了广泛的需求,既有现有城镇改造的需要,更有新建城镇发展的需要。这种需要,通过这次金融危机,更显急迫,即必须拉动内需,而城镇化是拉动内需最重要的举措。
根据预测,未来我国城镇化布局结构目标趋势是:中西部和东北城镇化将有较快增长,总的趋势是东西部城市化的差距可能缩小,因而未来我国城镇化实施对地质环境调查需求强劲:城镇化所带来的城市发展不可能脱离地质环境而孤立存在。城市建设和发展依赖于地质环境,并且无不将地质环境作为工程结构的地基甚至是结构的一部分。城市发展受到地质环境的制约,同时,城市建设和发展又不断地改造地质环境。当人类工程活动强度超过地质环境容量时,地质环境的自然平衡就会被破坏,环境质量恶化,甚至产生对城市建设和发展具有显著危害作用的地质环境突变,即诱发地质灾害。因此,在城镇化的过程中,应当充分利用高质量的地质环境,对具有潜在地质灾害威胁的地质环境进行有效的控制。所有这些都对环境地质调查和评价,提出了紧迫要求。
我国东、中、西部地区,由于发展水平和地质环境背景条件的差异,社会、经济发展,面临不同的地质环境条件和问题,城镇化实施环境调查的需求内容也因其差异,侧重点也有所不同。
未来东部地区城镇化对地质环境调查的需求:全国50万人口以上的大城市,有76%集中在东部地区,城市区的环境问题十分突出。一般来说,城市规模越大,背离自然状态越远,带来的问题越多。据不完全统计,目前,在我国100万人口以上的特大城市中,已出现不同程度环境地质问题的城市,占87%;在50万~100万人口的大城市中,占73%。由此可以看到,东部地区广大的冲积平原和低矮丘陵原始地质环境条件较好区域,但开发程度高,工业化与城市化的速度快,耕地资源减少、水资源短缺(尤其北部地区)、水土环境污染的形势十分严峻。平原地区的地面沉降,东南丘陵地区的水土流失,滨海平原区的沙洲侵蚀,低洼地被淹没,海水侵入含水层以及风暴潮灾害的影响等问题,不容忽视。
未来中部地区城镇化实施对地质调查的要求:中部地区因其有大片黄土高原、红层丘陵、沙漠化草原和岩溶化丘陵,地质环境条件比东部地区差,水土流失,土地沙化、崩塌、滑坡、泥石流,地面塌陷等地质灾害在一些地区十分严重。现有的经济发展水平,虽不及东部地区,但远比西部地区高,是未来我国能源和原材料工业的重点建设地区。采矿业及其他自然资源的开发与工程活动,占有相当大的比重,经济将有较大发展。大部分省、区的人口自然增长率,也高于全国平均水平,土地资源更趋紧张。城市化亦会有较大发展,并可能向坡地扩展。采矿区、城市区和大中型工程区的环境问题会明显增加。
未来西部地区城镇化实施对地质环境调查的需求:西部地区,气候十分干旱,自然条件很差。在内陆盆地中和内蒙高原西部,土地沙漠化与盐碱化严重;青藏高原上,山岭叠嶂,坡陡谷深,冻土广泛分布,地震、崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害时有发生,大部分地区,人迹罕见,一时尚难以开发利用。目前,社会、经济的主要活动区,多集中在自然条件相对较好的山前(间)平原绿洲带附近、河谷平原与山间谷地内。这些地带,水土资源有限,环境容量小。
总之,东、中、西的城市化都有大量的环境地质调查需求。
(二)矿山地质生态环境治理将是今后必须偿还的历史欠账
对此需求不是用基数法所能预测的,因为它的基数是负值。所以对它的需求必须有一个超常规的增长估计。东、中、西都有这种要求。
以陕西省为例,随着矿产资源大规模的开发,陕西省在促进经济快速增长的同时,给生态环境造成重大影响,特别是不合理的开发利用已对矿山及其周围环境造成污染,并诱发多种地质灾害,破坏了生态环境。越来越突出的环境问题不仅制约了社会经济的发展,而且威胁到人民生命安全。落实科学发展观、确保矿产资源合理有序开发与生态环境的协调发展已成为该省社会资源与环境可持续发展的热点、难点问题。
土地植被资源开发破坏严重,水土流失加剧。矿业活动特别是露天开采破坏了大量植被山坡土体,产生的废石、废渣等松散物质直接倾倒入河谷,极易促使矿山地区形成新的水土流失。根据黄委晋陕蒙接壤地区水土保持监督局对本区域开发较早、项目多且相对集中的乌兰木伦河流域(3839平方千米)的多年研究,1986~1998年,由于开发建设而导致的水土流失量达5078万吨,在人为新增入黄泥沙中,因弃土弃渣直接堆入河(沟)道而造成的新增量占67%;年均新增流失量(391万吨)为该流域多年平均输沙量背景值(2656万吨)的14.7%。据2006年调查统计,陕北煤、油、气资源的不合理开发造成的水土流失面积达12万公顷,并且继续以每年20%左右的速度递增。
采矿废水不达标排放造成水土污染。水质污染是矿山开采中普遍存在的问题。矿业活动产生的废水主要包括矿坑水,选矿、冶炼废水及尾矿池水等。众多废水未经达标处理就随意排放,甚至直接排入地表水体中,使土壤或地表水体受到污染。据监测资料表明,2002年潼关县蒿岔峪河水上段的铅、汞、铁分别超过I类水标准的282~345倍、17~59倍和10.7~15.6倍,下游河段铅、汞分别超过IV类标准的25.8倍和0.7倍。农田土壤中铅、汞、铜含量也远远超过了地区背景值。位于神东矿区的活鸡图矿是我国现代化水平最高的矿井,井田范围内由于地下水位降低,当地民用井全部干枯,老百姓只能从远处拉水使用。位于毛乌素沙地南缘、榆溪河流域草滩地区的陕西省榆林市中能煤矿,是一座年产能力为120万吨的大型矿。该矿在投产初期已经造成采空区地下水位显著下降,井田区的农地因地下水不能补给已不能再种植小麦,只能种耐旱性较强的玉米等作物,且灌水的次数由原来的每年3~4次增加到10~12次。煤炭开采造成地下水位不断下降,致使灌溉成本提高了3倍。同时当地的柳树等乔木也因缺水开始枯萎。全省矿山废水年排出量约1.11亿立方米,其中矿坑水排出量为0.54亿立方米;全省废渣累计积存量达4.71亿吨。对神木典型调查,发现煤炭开采已使数十条地表径流断流,20多个泉眼干枯。
废渣不合理堆放及露天开采造成滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害。矿山开采过程中,工程活动剧烈,特别是露天开采的矿山,由于大量边坡开挖用尾矿残渣的无序堆放,容易破坏原来山坡植被和地质环境,诱发滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。据陕西省国土资源厅2005年开展的全省矿山地质环境调查与评估表明,全省矿业开发引发的地质灾害663处,其中地面塌陷299处、地裂缝132处,滑坡111处、泥石流78处、崩塌43处,死亡201人,造成直接经济损失4.02亿元。全省10市均有地质灾害发生,其中渭南、铜川地区矿山地质灾害发生次数居于首位,西安地区最少。能源类矿山地质灾害发生的次数较多,非金属矿山较少。从调查结果看,地质灾害发生规模以小型为主,占总数的63.04%,中型次之,占总数的25.04%,大型最少,占总数的11.92%(表5-2)。
表5-2 2005年陕西省地质灾害规模表单位:次
地下开采掏空造成地面塌陷。开采固体矿产遗留的矿硐、巷道和残留矿柱形成了采空区,其顶板沉陷或塌落是地下矿较普遍存在的环境问题。在陕西省陕北地区,尤其以煤矿开采形成的采区塌陷最为严重。神东煤矿区的补连塔矿采空塌陷区属于丘陵盖沙区地貌,裂缝最密处每25米宽的范围内就有11条。地裂缝最宽达44厘米,裂缝两侧高差最大为42厘米,井田内原有的一座小水库也因地裂而废弃干枯。地处毛乌素沙地的榆林市常兴煤矿,是一座年产30万吨的井矿,以洞采的方式开采10年后,2004年井田范围内地面出现裂缝,有10户民房受到影响,其中2户被迫搬迁。经过神东煤矿活鸡图矿采空塌陷区的锦大公路,因地面塌陷造成路面在20米的范围内出现2条裂缝,宽度达20厘米,裂缝两侧路面高差达20厘米,直接影响了当地正常的交通运输。据统计,神东煤炭分公司6个矿区中3个煤矿的采空区已全部塌陷,塌陷面积为3480公顷。采空塌陷损毁房屋2264间,损毁耕地658.87公顷,数10条地表径流断流,20多个较大泉眼干涸,地下水下降3~12米。当地5000多居民失去居住和生存条件。据卫片显示,受煤矿开采影响,毛乌素沙地前缘的神府矿区的沙生植物已大面积枯死,植被覆盖度逐年减少,沙化土地正以每年0.5%的速度向东南方向扩展。
(三)广义环境地质调查工作的领域不断扩大
过去要做的,现在需要加强;过去没有做的,现在也提出来了。从这一点说,它也是与过去基数无法对比的,这也是环境地质工作要有超常规增长的主要因素。对此,东部地区的要求尤甚,中部地区也要与矿产资源调查并重,西部正提上议事日程。
据中南地区反映:防灾减灾服务领域需求强劲,湘鄂桂山区位于云贵高原向长江中下游平原过渡的大陆坡度带,地质条件复杂,突发性崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害频发,危害严重,是我国地质灾害高发区之一。为保证湘鄂桂山区重点城镇、重要交通干线、国家重点工程区(包括三峡库区)的建设、运营和人民生命财产的安全,继续开展地质灾害大比例尺的调查,提高调查精度,有针对性地开展地质灾害危险区的调查是非常紧迫和十分必要的,也是科学制定地质灾害防灾预案、编制地质灾害防治规划的重要基础和前提。因此,需要进一步加强地质灾害调查,提高防灾减灾服务水平。
重要经济区的快速发展,要求提供环境安全保障。珠江三角洲、长江中游、北部湾、海南等重要经济区是中南地区经济增长速度和城市化水平最高的地区。“十二五”期间将对环境地质工作的需求保持强劲增长势头。以武汉城市圈、长株潭城市群、昌九工业走廊为核心组成的长江中游城市群,在各省的经济总量中所占比重较大,是带动周边地域经济发展的拉动力量,是推动三省经济的发动机。城市化进程的加快已经成为推动区域经济增长的火车头,成为激发区域新一轮财富充分涌流的载体,从而对地质工作和地球科学研究提出了极大的需求,对环境地质工作也提出了更高的要求,同时也使地质工作面临着现实的和长远的挑战。
北部湾经济区地处华南经济圈、西南经济圈和东盟经济圈结合部,是我国西部大开发地区唯一的沿海区域,也是我国与东盟国家既有海上通道、又有陆地接壤的区域。区位优势明显,战略地位突出,发展潜力巨大。随着北部湾经济区规划的实施,“十二五”期间,将会对地质资源的需求保持强劲势头,对地质环境作用的强度和范围将日趋增强,人与地质环境的矛盾更加尖锐。如何处理好经济发展与地质环境合理利用之间的矛盾,在保障经济高速发展的同时,抑制重要经济区地质环境质量下降的趋势,并向良性演化的方向发展;如何使有限的水资源得到保障而做到不引起地质环境恶化。需要开展基础性和前瞻性地质工作,以满足北部湾经济区经济建设、社会发展以及主体功能区划的需求。
海南省为实现生态建省的目标需要集中解决生态环境中存在的突出问题,如土地沙化、水土流失、海岸侵蚀、海岸带和近海资源的破坏、红树林面积的减少、生物多样性问题。海南国际旅游岛建设对地质工作需求的重点,主要集中在保障旅游区和重大建设工程安全和建设工程适宜性所需旅游地质资源、地下水资源、地热资源调查评价以及海岸带环境地质调查、地质环境保障对策研究等。
广西、湖南、湖北、广东等省(区)岩溶石山区是各省的贫困地区,也是国家加快中西部地区发展实现脱贫致富奔小康的重点和难点地区,迫切要求加强环境地质工作。该区由于降雨时空不均、地质地貌、生态环境等因素,生态环境脆弱,特别是石漠化的加剧,改变了生态地质条件,导致涵养水源能力下降,人畜饮水困难,水土流失,土壤肥力下降,生物多样性被破坏,旱涝灾害频繁,制约该地区的可持续发展。解决该地区的用水问题和进行石漠化整治是当务之急,寻找地下水源、合理开发地下水资源,提出地下水开发利用与石漠化整治的方向与途径十分必要。地质大调查开展以来,西南岩溶石山地区地下水资源勘查和环境地质调查工作取得了一些成果,但还不能满足岩溶石山地区的发展需求。
⑦ 全球气候变暖,如何开展环境地质工作
主讲人 国土资源部信息中心研究员 张丽君
问:全球气候变暖主要表现在哪些方面?
答:全球气候变暖趋势勿庸置疑,对全球环境产生深远影响;人类活动是主要驱动力。主要表现在:一是全球气候变暖趋势在过去的50年异乎寻常,全球增温速率明显加快。20世纪可能是最近1000年以来增温最明显的一个世纪。未来100年的增温幅度将达到1.4~5.8℃,海平面将上升9~88厘米;二是全球表面温度升高,导致平均降雨量和地表径流增加、冰川融化和海平面上升。三是人类活动是当今全球气候变暖的主要驱动因素。全球二氧化碳浓度的增加主要是由人类使用化石燃料以及土地利用的变化引起的。
问:全球气候变化对我国地质和生态环境的影响主要体现在哪些方面?
答:干旱与土地退化趋于扩大发展趋势;水资源短缺,形势严峻;水生生态环境恶化;洪涝灾害、水土流失、滑坡、泥石流等灾害有增加趋势;海平面上升,海岸带灾害加剧;气候变暖对青藏高原和三江产生重大影响。
问:目前二氧化碳地质埋存体包括哪些?
答:开采的和不经济的或耗竭的油气储集层;深部不可开采的甲烷煤层;陆上/海上深部咸水含水层;低热比的地热储。前两种二氧化碳地质埋存方式是“增值”的直接埋存方式。即通过向耗竭的油气储和不可开采的煤层注入二氧化碳,可以提高油气储和煤层气的回采率。
问:如何加快地质灾害应急指挥系统建设?
答:为加快地质灾害应急指挥系统建设,建议加强以下几方面的工作:谋划国土资源应急平台体系的规划;编制国土资源部应急平台总体设计方案;加强网络基础支撑平台建设,提高灾情速报能力;重视基础数据库和信息管理系统建设;加强地质灾害多源遥感信息数据库建设,提高运用遥感技术手段进行地质灾害灾情快速评估和预报能力;加强地震灾区的地质灾害危险性评估和汛期降水诱发滑坡泥石流的预报预警工作;加强野外现场数据的采集与传输能力,提高应急指挥与应急处置能力;加强组织保障体系的建立。
问:如何进行地下水饮用水源区划定与井源保护?
答:应采取源导向战略,即对供水水源区进行保护。圈定的地下水饮用水源保护区是地下水资源保护和地下水水质加强监测的重点地区。在这些敏感地区,应避免较强烈的土地利用活动;对区域内的污染排放应严加控制;在土地利用规划和城市发展规划中,应该对地下水污染高风险区设立林地和绿化缓冲带等措施。在地下水饮用水源保护的核心区,应禁止一切有污染潜力的土地利用活动。对任何新建建设项目不予以发放取水许可。对现有的污染提出治理方案。
第一节
气候变暖对我国地质环境的影响
中国是世界上受自然灾害危害最严重的国家之一,每年因各种自然灾害造成的直接经济损失达数百至上千亿元。全球气候变暖引发和加剧了自然灾害,威胁到我国的国家安全。2007年《气候变化中国国家报告》指出,随着地球变暖导致较高的蒸发和降水速率,未来50年中国年平均降水量呈增加趋势。其中东南沿海增幅最大。高温、台风、风暴等极端气候将变得更为频繁。一方面,南方部分地区大雨日数将有显著增加,特别是东南沿海地区、福建和江西西部,以及西南的贵州、四川、云南部分地区。由于海平面上升,海岸带灾害主要是风暴潮呈现加剧趋势。极端降雨频发也将导致洪涝灾害、滑坡与泥石流、水土流失加剧。另一方面,中国干旱区的面积也可能扩大,北方干旱趋势仍将延续,干旱强度加剧。全球气候变化对我国的地质和生态环境的影响主要体现在以下方面:
一是干旱与土地退化趋于扩大发展趋势。我国是世界上土地荒漠化程度较深的国家之一,据前几年统计,荒漠化土地面积约262.2万平方公里,占国土面积的27.3%;并且每年以2460平方公里的速度扩展,现状已由“破坏大于治理”进入“治理与破坏相持”的阶段。但专家认为治理后的荒漠化地区生态系统未达到稳定状态,可能出现逆转。近三成土地受到了荒漠化危害,我国有4亿人生活在荒漠化的威胁之中。全球气候变暖将进一步使我国北方增温,南方降温,南北温差减小,使冬夏季风减弱,导致中纬度地区降水减少,干旱化与荒漠化呈现扩大发展趋势。影响最显著的地区是我国西北和华北地区以及东北地区。20世纪我国旱灾的发生频率是前500年的6倍。
二是水资源短缺形势严峻,水生生态环境恶化。全球增暖带来气候带北移,尽管我国北方部分降水量有所增加,但蒸发和蒸腾量也相应增加,中国干旱区范围将扩大,进一步加剧我国干旱和缺水,使我国华北、西北大部分地区的干旱形势难以缓解,水资源短缺形势严峻,特别是黄淮海流域水资源短缺形势最为突出。研究表明,未来全球气候变暖将导致我国北旱南涝的发生概率大大增加。气候变暖还将促使水体污染加剧。气候变暖后,水体温度的上升,会促使河流中沉积的污染物重新溶解释放,使底泥中各种废弃物分解,进而使水质下降。同时,一些地区由于蒸发量加大,河水中污染物得到“浓缩”,从而加重河流原有的污染程度,特别是在枯水季节。此外,气候变暖后,由于土壤微生物活动加强,造成肥力下降,促使大量施用氮、磷等化肥。过量施用的氮、磷等化肥淋失而进入水体的数量增加。水体富营养化已成为水污染的重要原因。
三是洪涝灾害、水土流失、山体滑坡、泥石流等灾害有增加趋势。近10年来我国洪水灾害的特征是:流域性大洪水频发;极端暴雨现象明显增加;超强台风频繁出现。未来全球变暖将会使极端降水事件有增多趋势,从而导致突发性地质灾害呈加剧趋势。特别是,我国东南沿海地区也将由于台风、热带风暴、风暴潮等灾害性天气的增多,使低山丘陵区的水土流失、滑坡和泥石流等地质灾害呈增多的趋势。我国永久冻土约占国土面积的18%。据专家研究,如果未来10~20年间全球平均温度升高0.5℃,将会造成5%的我国永久冻土融化;若平均温度上升2℃,将导致10%~15%的永久冻土融化,永久冻土融化将导致滑坡、泥石流等地质灾害的发生频率和强度。
四是海平面上升,海岸带灾害加剧。全球变暖使海洋热膨胀和冰川扩大融化,导致海平面上升,导致发生台风、风暴潮、洪水等灾害的几率增大,造成海岸侵蚀及致灾程度加重。有关研究表明,20世纪50年代以来,中国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,东海平均上升19厘米,南海平均上升20厘米。上升量超过20厘米的省(市)有天津、江苏、上海和广东。从地区分布看,未来海平面上升引发海岸带灾害将影响从辽宁至海南岛的所有滨海地带。而华北平原东部、长江三角洲和珠江三角洲可能是主要受灾区,因为这些地区3~4米高程地区占了很大面积,加之城市集中,人口稠密,经济发达,工农业等用水量大,地下水过度超采,形成大面积的地下漏斗,海岸带灾害在这些地区发生将会给本区和国家造成极大的损失。海平面上升不仅导致许多海岸区遭受洪水泛滥的机会增大、遭受风暴潮影响的程度加重,严重影响沿海地区的防洪形势,也会引起大规模的海水倒灌,导致地下水水质恶化。
五是气候变暖对青藏高原和三江产生重大影响。保护青藏高原江河源区的生态环境,对于我国这样一个水资源严重缺乏的国家来说至关重要。近40年来,受全球气温升高的影响,青藏高原气温平均上升了0.45℃,气温呈上升趋势。20世纪90年代以后,干旱化趋势加剧,湖水下降速率明显加快。气候变暖还使黄河源区多年冻土明显退化,这在青藏高原东南的黄河源区尤显突出,造成大量湖泊干涸、湿地逐渐消失、多年冻土退化、区域水位下降,引起沼泽草甸大面积沙化和黑土滩化,裸地荒漠面积大幅增加,生态环境恶化趋势明显,不仅危害源区牧民的生存,而且还危及黄河源区的生态安全。
第二节
加强海岸带地质调查评价工作
我国改革开放30年的成就很大程度上体现在沿海城市的飞速发展,形成了珠江三角洲、长江三角洲、京津冀沿海三大经济区和山东半岛、苏北沿海、闽中南、北部湾四小经济区。辽宁沿海经济带发展正在谋划上升国家战略,起势良好。当前,我国进入新一轮重化工业化时期,掀起新一轮经济布局沿海化浪潮,在这种大背景下,我国沿海经济带的未来发展恰逢机遇与挑战并存的时机。如何增强我国沿海经济带在国际上的竞争实力,保证我国经济社会的稳定增长,意义非常。我国沿海经济的发展资源环境的代价是巨大的。未来的发展必须走新型工业化道路,必须考虑资源环境的约束条件和适宜性。因此,海岸带的资源环境地质调查十分重要,是未来我国沿海经济带发展的基础条件。
自1999年“国土资源地质调查”国家专项实施以来,中国地质调查局组织实施了环渤海地区、长江三角洲、珠江三角洲、北部湾和海南岛等沿海地区的环境地质调查评价工作。取得了一批丰硕的成果,在前人工作的基础上,更新了一批海岸带及沿海城市环境地质调查资料。现已完成了全国海岸带和沿海城市1∶25万区域环境地质调查工作。一些沿海省(市)也不同程度地开展了海岸带地质调查工作。
海岸带地质调查是以地质、第四纪地质、构造活动性等区域基础性地质评价研究工作基础,选择港口建设、填海工程、城市重大基础工程建设以及城市空间发展的地质环境适宜性评价因子,如表层地壳结构与岩土力学性质、深部地壳结构构造与深断裂、地块升降与现今地壳活动速率、断裂及活动性、现今地应力与能量、主要内动力地质灾害等评价因子,进行地质环境的综合评价,将综合评价成果纳入沿海经济带发展规划之中。在未来气候变化的背景研究基础上,重点关注淡水资源和土地资源承载能力、活动断裂及地壳不稳定地区、软土和岩溶塌陷等不良地质体分布区、海水入侵和地面沉降、海岸带岸线变化与主要河口区沉积速率变化、重点地段的工程地质稳定性、地下水资源潜力调查和地下水库地质勘查以及海岸带水土污染调查与评价。
第三节
开展碳地下埋存调查评价
加强土壤/岩石—水循环中无机碳对全球气候的“碳汇”作用研究,为荒漠化治理提供科学依据
地下水及其沉积物的物理、化学指标,诸如地下水水位、宏量组分、微量组分、同位素、惰性气体等可以用作不同时间尺度上环境变化的指示剂。从地下水及其沉积物中识别和提取高分辨率的环境变化信息。作为全球水循环的重要部分——地下水是全球环境变化的受体和信息载体,在受环境变化影响的同时,它也会影响环境。当前全球性地下水水位的降低对环境的影响是一个不容忽视的因素。
全球二氧化碳的源汇不平衡是当前世界碳循环研究的重点内容之一。然而,关于全球二氧化碳汇的位置、大小、变化和机制目前仍不确定。目前的研究主要集中在有机碳循环,而对无机部分关注较少。中国科学院地球化学研究所刘再华与德国专家合作,基于广西和贵州10余年的野外观测数据,经过理论计算探讨了全球水循环中溶解无机碳形式对全球碳循环的贡献。全球水循环、碳酸盐(岩)的风化溶解和水生植物的光合作用,三者共同构成了对大气二氧化碳的调节。物理、化学和生物作用过程共同提供了一个负的气候反馈机制,降低了大气二氧化碳增加对气候的影响。该研究发现对碳汇的理论计算作出了一个示范,为寻找遗失的碳汇提出了一个新的方向。这一研究被评为2007年度中国基础研究十大新闻——发现全球水循环中的溶解无机碳可能是一个重要的碳汇。
二氧化碳的地质埋存场所调查评价,减缓全球变暖进程
为应对全球气候变暖和温室效应各国可持续发展面临的共同挑战是,寻求成本低且有效的方案来减少二氧化碳的排放。其中,二氧化碳捕集和地质埋存是重要手段之一。从全球主要类型的二氧化碳埋存能力来看,地质埋存要比森林和土地捕获二氧化碳的潜力大,而且后者需要紧缺土地和森林资源的支撑。
为实现东京议定书的承诺目标,各国积极开展二氧化碳地质埋存的调查评价工作。欧盟启动了《欧洲地质埋存化石燃料排放的二氧化碳的潜力评价》项目。德国、英国、比利时、希腊、荷兰、法国、丹麦与格陵兰以及挪威等国家地质调查机构以及荷兰能源与环保局参加了该项目的研究工作。该项目的总目标是,评价欧洲地质埋存二氧化碳的潜力,为降低二氧化碳向大气的排放量而作出重大贡献,确保欧洲在环境和价格可接受的条件下得到稳定的能源供给。加拿大地质调查局实施了沉积盆地煤层埋存二氧化碳的潜力评价计划。美国能源部与化石能源办公室和科学技术委员会在1999年4月联合拟定了“碳埋存科学计划”。该计划旨在到2030年,二氧化碳埋存方案将使美国每年减少1.45亿吨的碳排放,使世界每年减少2.7亿吨的碳排放。从20世纪90年代初日本就一直进行有关深海封存二氧化碳的技术试验研究。日本的二氧化碳地质埋存方案是世界上最先进的。到2020年,二氧化碳地质埋存的费用将减少一半,每年掩埋的二氧化碳数量争取达到2亿吨,这将减少日本1/6的大气二氧化碳的排放量。
2005年9月召开的中欧峰会确定了到2020年在中国及欧盟建立碳近零排放的煤发电项目的合作目标。设立了“英国—欧盟—中国燃煤近零排放项目”,该项目总目标是到2020年在中国及欧盟建设示范发电厂并实现碳的近零排放。2005年12月,由中国华电等能源、投资国有大企业联手组建的以研发、建设、运营我国第一个拥有自主知识产权的近零排放的“绿色煤电”示范电站为最终目标的绿色煤电有限公司宣告成立。新公司计划对二氧化碳进行收集和封存的煤基能源系统进行研究。我国目前二氧化碳减排形势严峻,应大力提倡二氧化碳的地质埋存,尽快开展碳排放源周围的二氧化碳埋存地质场所潜力评价,早日使二氧化碳捕集和地质埋存技术在我国步入实用阶段,为全球环境的改善发挥作用。
第四节
提高地质灾害风险防治水平
加大地质灾害调查填图工作力度,为地质灾害风险区划奠定坚实基础
全球气候变暖必将导致我国地质灾害风险的加大,政府和社会各界对地质灾害相关信息的需求越来越迫切。提供地质灾害风险管理决策信息的最主要和最直接的手段是开展地质灾害编目和填图工作。通过编制地质灾害危险性图或敏感性图以及风险区划图,将这些信息传递给有关政府部门和社会,以供决策之用。中国地质调查局自1999年通过地质大调查计划部署的1000多个县(市)地质灾害调查与区划工作已经取得了重要进展。重点调查了威胁群众生命财产安全的地质灾害隐患点和危险点,基本摸清了地质灾害发育、分布规律。这项工作为滑坡灾害风险评价与区划奠定了扎实的基础。当前紧要的任务是查漏补缺滑坡灾害调查信息,特别是滑坡灾害影响的社会经济属性信息。然而,除了有少部分地区在当地政府的资金支持下开展大比例尺滑坡灾害填图外,大部分地区由于资金缺乏,滑坡灾害调查精度并不能满足社会发展的需求。
将地质灾害区划纳入土地利用规划,实施地质灾害风险地带管理
将地质灾害调查与区划成果用最通俗的、最实用的表征方式向土地规划和开发等部门用户提供有价值的地质灾害风险信息,用于土地利用规划与审批的地质灾害调查与区划成果表征。为了强制实施地质灾害风险地带管理,防患于未然,避免不合理的土地开发利用行为加大地质灾害发生的风险。国际上一般做法是,开展滑坡灾害风险区划,将土地划定不同的土地利用地带,规定不同地带的不同土地利用行为,并通过立法将之纳入土地利用规划中加以实施。
目前,我们还没有制定出滑坡灾害危险性评估的国家指南,滑坡风险评估刚刚开始进行试点研究,地方政府缺少国家层面上的技术规范/标准的指导,加上各地地质条件的不同,导致其使用的地质灾害危险性评估的技术方法差异很大。因此,最终的滑坡危险性/风险评价与区划的结果必将是概略性的成果,与社会经济发展对滑坡风险管理的期待相比还相差甚远。当前的重要任务是,制作高质量、实用的滑坡灾害评价与区划信息产品,将其转化为经济发展规划、土地利用规划、城乡建设规划和地质灾害防治规划等的编制依据。
完善《地质灾害防治条例》相关土地规划的配套规章及实施细则
2003年5月12日国务院颁布的《地质灾害防治条例》是我国第一部关于地质灾害防治的行政法规,确定了在建设用地审批和土地规划中开展地质灾害评估制度的法律地位。《条例》不仅要求在建设项目审批中开展地质灾害危险性评估,还要在土地利用规划中重点考虑地质灾害风险问题。这样可以避免因工程选址不当或不恰当的工程活动诱发地质灾害,这是预防地质灾害发生最有效的手段。
然而,《地质灾害防治条例》是原则性、纲领性文件,如何落实《条例》还有很多工作要做。这就需要借鉴国外在滑坡灾害土地区划、滑坡灾害风险区土地开发利用限制、滑坡灾害信息管理以及滑坡灾害保险等方面经验,进一步完善《地质灾害防治条例》相关规章和制度以及实施细则,提升其可操性。目前急需开展的研究包括:一是如何在城市规划和城镇规划中开展地质灾害评估制度,并将其纳入土地利用总体规划、城市规划、城镇规划、交通规划等各种土地利用规划中并加以实施;二是将滑坡灾害风险区划的成果尽快落实在《地质灾害防治规划》和《地质灾害应急预案》中,在减少人民生命财产损失、构建和谐社会方面发挥作用;三是要充分考虑《条例》与其他现行国家环境法律法规的衔接和融合。
加快地质灾害应急指挥系统建设进程
进入21世纪后,以风险管理为指导,对自然灾害预防、准备、响应和恢复进行全流程的风险管理战略,已成为世界灾害管理主流,正在从灾后反应型向灾前防御型的综合减灾战略转变。构建基于现代通信技术、集现场灾害信息采集传送和后方信息分析预测与决策的地质灾害应急指挥系统是进行科学决策支持的关键,它可以大大提高地质灾害应急处置能力,更能为灾后重建以及地质灾害的防治提供最有力的支撑。
开展基于全流程风险管理的地质灾害管理体系建设,实施综合管理战略
灾害风险全流程管理是联合国、世界银行以及一些国家政府积极倡导的最新的灾害管理理念和方式。在这种理念指导下,一些国家调整灾害管理的相关法律,完善管理运行体制和机制,适应新形势下灾害管理需求。我国还没有建立起灾害风险综合管理体系,因此,建议今后加强以下几方面工作:引入先进的风险管理理念,建立我国地质灾害风险管理体系;建立地质灾害管理的垂直组织体系,完善横向协调机制;加强基层地质灾害防御能力建设,完善地质灾害群测群防体系,提高群测群防体系的防灾水平。
第五节
加大地下水资源勘查力度
地表水库的弊端越来越受到世界各国的关注,许多国家放弃了修建地表水库的做法,越来越多地利用地下含水层广阔的空间,来调节和缓解供水的紧张局面并恢复生态环境,这是21世纪水资源开发利用的发展趋势。在全球变暖趋势下,我国水资源短缺形势更加严峻,凸显了地下水资源在我国国民经济建设中具有不可替代的作用。
加大地下水勘查力度,积极开展水的地下储备,控制地面沉降
国外经验表明,含水层人工补给和地下水库建设是21世纪水资源调控、增大水资源供给、控制地面沉降等环境问题的重要手段。经测算,将地表水转入地下水库调蓄,一般条件下能增加30%~40%的地下水资源开采量。目前,建设地下水库的技术条件已经成熟。因此,我国应借鉴世界上的先进经验,积极推进含水层的人工补给和地下水库建设工作,建议重点加强以下几方面的工作:
“天然储存空间”和因地下水过量开采而“腾出的地下空间”开展地下水库库址的勘查和库容潜力评价;加紧制定修建地下水库的相关政策,积极推进地下水库建设的步伐,缓解供水紧张局势;控制深层水的开采,开展含水层人工补给,防治地面沉降,尽快出台有关深层地下水限采和禁采的政策法规和经济激励措施;开展深层地下水的战略储备,应对突发水污染事件。开展“水银行”试点,为含水层人工补给和水的地下储备建立合理的水权分配和管理机制。
开展地下水资源污染脆弱性评价和风险区划工作,加强地下水资源保护
国际经验表明,合理解决未来不断出现的地下水污染问题以及因地下水开采造成的环境负效应,应采取“以防为主、防治结合、防重于治”的方针。地下水资源保护战略主要包括地下水水质保护与管理、地下水开采环境负效应防治以及地下水资源涵养等。为此,应加强以下两方面工作。
一是地下水饮用水源区划定与井源保护。显然,对整个含水层进行保护是不经济的。应采取源导向战略,即对供水水源区进行保护。
二是农业面源地下水污染防治。调查表明,地下水污染的主要威胁来自农业化学品的施用(如化肥和杀虫剂)带来的面源污染。其次是来自局部污染的威胁(如来自工业场所、垃圾填埋场等),针对这种广域的农业面源污染,场地尺度的污染物治理办法是不现实的。因此,采取区域地下水保护方针才是防治地下水污染经济有效的办法。
⑧ 采矿对环境的危害
一、露天采铜对环境有什么危害:露天矿山容易造成水体污染、地质灾害、固体废弃物污染、大气污染及水环境污染等危害。
治理与防护方法:开发新能源,减少开采,合理开采。
二、露天采煤对环境有什么危害:为露天煤矿要大面积的开挖地面,所以对地面植被的破坏很严重,其次地表疏松会造成水土流失,第三是会造成土壤酸化,因为煤炭中含有大量的硫元素,煤炭的开采会造成大量硫元素融合到水体中,进而造成土壤酸化,第四,会造成泥石流,塌方灾害。
治理与防护方法:开发新能源,减少开采,合理开采。
三、采铁对环境有什么危害:水土流失、矿坑造成的地面沉降、生物多样性的破坏以及采矿过程中含化学物的废水对地下水的污染等。
治理与防护方法:开发新能源,减少开采,合理开采。
拓展资料
一、什么是水体污染
当进入水体的污染物质超过了水体的环境容量或水体的自净能力,使水质变坏,从而破坏了水体的原有价值和作用的现象,称为水体污染水体污染的原因有两类:一是自然的,二是人为的。特殊的地质条件使某种化学元素大量富集、天然植物在腐烂时产生某些有害物质、雨水降到地面后挟带各种物质流人水体等造成的水体污染,都属于自然污染。
⑨ 当前环境地质科学发展特点和趋势
1992年的联合国大会通过的“环境与发展宣言”和“21世纪议程”表明,人类已逐渐认识到经济发展必须与环境相协调,开始建立了持续发展战略的观念。在各国的议事日程上,已出现了环境地质与经济地质并重的趋势,甚至超越后者。以发达国家美国为例,美地调所地质处制定的2000~2010年科学战略有7个科学目标:①为减灾规划进行地质灾害评价;②提供地质灾害短期预测并快速查明灾害后果的特性;③进一步提高从全球地质、经济和环境的角度对国家能源和矿产资源的认识;④预测气候易变性对环境的影响;⑤建立生态系统结构和功能的地质框架;⑥解释人类健康与地质作用过程之间的关系;⑦确定地下水资源与有害废物隔离的地质控制条件。它们几乎全部与环境地质有关。
综观上述可知,当前环境地学的发展特点和趋势有以下几方面:
(1)环境地学发展趋势之一是多学科的交叉和结合,其综合性、预测性和社会性将进一步加强
综合性体现在对众多的环境地质问题和地质灾害的调查研究,以及协调人类活动和地质环境的关系时,不仅需要地质科学的一些分支学科,如工程地质、水文地质、构造地质等的参与,而且还需要其它科学如社会科学、系统管理科学等和高新技术的参与。只有通过多学科的综合交叉结合,才可能解决复杂的环境地质问题。
地质环境的变化趋势以及在人为作用下的改变,地质灾害的发生既有缓变性,又有突发性和不确定性,因此加强预测和预报是环境地学的研究重点之一。同时,为了减轻灾害的影响和损失,避免产生不良的环境地质问题或控制其发展,还必须把人类活动这一地质作用限制在可允许的范围内,这就需要公众、全民的环境意识和行动配合,甚至政府、社会的行政管理和决策干预,统一制定有关的政策和法规,才能达到合理利用和保护地质环境的目的和效果。只有在实践中注意结合这“三性”特点,环境地学才能有较大的发展。
(2)对区域性或重要经济开发区、工程建设区的环境地质研究将进一步加强
发展中国家的环境地质研究和工作,一般都结合国土资源开发、重大工程建设项目来进行。不同的地质环境会产生不同的环境地质问题。如果在规划设计阶段即开展环境地质研究,并协调人类活动与环境的关系,将可收到事半功倍的效益。纵观正在兴建的三峡水利枢纽工程将大大改变周围甚至全流域的生态地质环境,如水土流失、边坡稳定、下游水文动态等。晋陕内蒙古能源基地的开发与地质环境的保护也存在很突出的问题,水质污染,水土流失,土地退化等。埃及在尼罗河上兴建的阿斯旺大坝所引发的生态地质环境变化(三角洲后退,中、上游土地盐碱化、河岸侵蚀等)至今还在继续。
为加强区域性环境地质调查评价开展了新的地质填图工作。美国《全国地质图填图方案》填图的服务目标是:矿产、能源和水资源勘查与开发;有毒废物及核废料处理场地的调查和选址;土地利用评价与环境保护规划;地质灾害减轻;火山喷发灾害预测;地基基础工程设计与建设;减轻滑坡及其它地面破坏损失;降低海岸和水系侵蚀影响强度;重要工程选址;以及基础地学研究工作。中国新一轮大比例尺地质填图也加强了区域性环境地质调查内容。
有些环境地质问题所涉及的区域还可跨越国界,如欧洲的莱茵河为五国所共有。在一个国家出现污染就会影响邻国,这就需要这些国家共同来保护。因此,国际合作研究地质环境的趋势也在增强。
(3)城市环境地质研究将成为研究重点
城镇化进程加快是当今世界社会发展的趋势。据联合国预测,到2000年人口为500万以上的城市将达60个。世界上将有60亿人口的一半集中在城市。增长最快的是发展中国家。我国城市规模发展相当快。
世纪之交的地球科学:重大地学领域进展
城市建设发展日益扩大,地质环境与人类工程-经济活动的矛盾进一步加剧,城市环境地质问题也日益突出。有人提出城市地质学,或城市环境地质学,其任务就是如何合理利用和保护城市地质环境,为城市发展规划、布局服务,预测和防治环境地质问题的产生和对地质灾害采取防治措施。许多发达国家如加、英、澳、美以及亚太地区、欧洲都纷纷针对城市环境地质问题开展研究。诸如土地利用、地面沉降、地裂缝、地震、滑坡、塌陷、固体废弃物,特别是有害有毒废物、废水对地质环境的污染等,都是解决难度较大的问题,需要加强研究。
(4)对地质灾害的预测预报和地质环境工程的研究将进一步加强
对地质灾害的预测预报和评价已逐渐由定性向定量方向发展,建立了一些预测模型,这主要依靠引进数理分析方法,计算机技术、遥感技术、人工智能等。为了进一步满足环境规划、设计决策和减少灾害损失的需要,加强地质灾害预测的理论,尤其是时间的预测技术和方法,以及地质灾害的动力学机制和过程研究是重要的发展趋势之一。正确预报的基础来自可靠的动态观测和监测数据。因此有关的监测仪器、技术需大力发展。现国内外都开始采用GPS(全球定位系统),RS(遥感),GIS(地理信息系统)相结合的新技术以及地球物理、地球化学勘查、遥感技术、计算机技术进行灾害的适时监测、评估和预警业务系统,取得成效,值得大力发展。同时还应重视基础性的工作,建立地质灾害数据库和风险填图。国际减灾计划研究围绕监测、预报、防护、治理为主展开。因此地质灾害预警系统、区域地质灾害区划、风险评价和环境地质质量综合评价等多种技术、方法相结合是重要的发展趋势。
为防治和减轻地质灾害,地质环境工程研究的加强势在必行。以往地质学家对这一领域涉足较少,主要侧重对环境地质问题的调查和成因、机理等研究。对如何治理只是一些方向性的建议,具体的治理方案及实施则是工程部门的工作,实际上从防治工程的方案设计制定、勘查、施工以致建成以后的环境效益、反馈监测都离不开环境地学的指导和分析。因此必须加强地质环境工程研究这一薄弱环节。
地质环境工程也称环境地质工程,这是因为它是以环境地学知识为基础,使用综合手段,防治地质灾害和其它不良的环境地质问题的工程技术体系。它的内容广泛,如荒漠化的防治工程,地质灾害的防灾减灾工程,复杂地基的处理,地表水地下水联合优化调度工程,污水净化处理工程,海水入侵防治工程,固体废弃物地质处置工程,地下水环境工程等。地质环境工程研究需要多学科的综合交叉以及新技术、新方法、新材料的引进。
这方面研究中国正在起步,但已收到成效。长江三峡链子崖危岩体,其底部是煤层采空区,对三峡库区造成潜在威胁,急需加固。1992年开始研究并实施防治工程,包括采空区的阻滑工程,上部危岩体的锚固工程,扩建危岩体自动监测系统,坡面修建排水系统以及防冲消能平台等。现工程已于1997年完工。其治理技术水平在世界上也是罕见的。在山东莱州湾修建了防治海水入侵工程(拦蓄地表水、地下水工程,阻水帷幕,橡胶坝等)。科研部门密切配合,不断监测研究、指导和检验工程的防治效益。
(5)重视生态环境地质研究
这是研究以人类为主体的生物与地质环境间相关的科学。把地质环境作为生态系统的组成部分,也是对人类生存环境进行研究的科学。
地质环境中某种元素缺乏或富含从而影响人体健康,甚至导致中毒或地方病的发生。如碘、砷、硒、钼、汞、氟等的分布规律,地球化学特性,危及人体的方式和途径,如何改善环境质量,都有待环境地质科学与其它学科来协同研究。
近年来发现生态地质环境的地球化学背景与农作物的优质高产有密切的关系。不同的地质地球化学环境宜种的作物不一样,因此农业生态地质研究已成为一项有广阔前景的环境地学研究课题。