主要环境地质问题包含哪些内容
① 环境地质学主要研究哪些科学问题
环境地质学属地球科学,是应用地质学和地理学原理,合理利用地质资源,改善人类生存环境的一门学科,是一门介于地质学、地理学和环境科学之间的科学。
环境地质学具有广泛的研究领域,它包括这样一些研究内容:
①区域地质环境研究,为区域规划、经济发展、国土整治及资源开发等提供科学依据。
②地质灾害的环境地质问题的研究,为预报地质灾害提供依据,为减免灾害提出防范措施。
③地球化学环境对人类的影响问题。研究不同地区地球化学背景,各种元素丰度及其分布特点;研究空气、水体、土壤和矿物原料中有益、有害元素及致病物质富集、迁移规律;研究地质环境与人畜健康关系,防治某些地方病和职业病,最大限度地减轻由于某些元素的天然富集或短缺对人畜健康和植物生长带来的不良影响。一些城市饮用水水质恶化问题也是当前亟需研究的问题。
④古气候的变化规律,主要利用地质环境中沉积物反映气候变化的标志,研究地质历史时期特别是第四纪以来气候变化的情况、原因和规律,预测今后气候变化趋势可能产生的危害和提出防范措施。
⑤工程建设中可能引起的环境恶化问题。大量的工程活动,如城市建设、水利工程、道路建设、矿山、海港工程、电站建设等常常引起人为地质作用,在兴利的同时往往造成地质环境的破坏,引起环境恶化。对人为地质作用及其地质环境可能产生的影响做出评价和预测,为区域经济建设规划和大型工程设计提出科学论证。
⑥自然资源开发中的环境地质问题。水资源、能源和矿产资源的开发可以造福人民,但同时又往往引起地质环境的改变,甚至导致人为的地质灾害。地下水过量开采常常引起地面沉降,在沿海地区常常导致海水入侵和土地盐碱化;矿山开采往往引起地面塌陷、山崩和人工滑坡;某些矿产,特别是放射性矿产的勘探和开采往往引起环境污染。环境地质工作就是要在自然资源的开发过程中详细研究导致环境恶化原因,提出防止减轻地质环境恶化的措施。
② 主要的环境问题有哪些
1.大气污染问题
我国二氧化硫排放量居世界第一位。大气污染是我国目前第一大环境问题。
2.水环境污染问题
我国七大水系的污染程度依次是:辽河、海河、淮河、黄河、松花江、珠江、长江,其中42%的水质超过3类标准(不能做饮用水源),全国有36%的城市河段为劣5类水质,丧失了使用功能。大型淡水湖泊(水库)和城市湖泊水质普遍较差,75%以上的湖泊富营养化加剧,主要由氮、磷污染引起。
3.垃圾处理问题
目前,我国工业固体废物综合利用率约46%。全国城市生活垃圾达到无害化处理要求的不到10%。塑料包装物和农用薄膜导致的白色污染已蔓延全国各地。
4.土地荒漠化和沙灾问题
我国荒漠化土地已占国土陆地总面积的27.3%,而且,荒漠化面积还以每年2460平方公里的速度增长。
6.旱灾和水灾问题
500多年来,长江流域共发生的大洪水为53次,但近50年来,每3年就出现一次大涝,1998年的大洪水造成了巨大的经济损失。
7.生物多样性破坏问题
我国是生物多样性破坏较严重的国家,高等植物中濒危或接近濒危的物种达4000~5000种,约占我国拥有的物种总数的15%~20%,高于世界10%~15%的平均水平。我国滥捕乱杀野生动物和大量捕食野生动物的现象仍然十分严重,屡禁不止。
③ 我国主要的环境问题有哪些
1.大气污染问题
我国二氧化硫排放量居世界第一位。大气污染是我国目前第一大环境问题。
2.水环境污染问题
我国七大水系的污染程度依次是:辽河、海河、淮河、黄河、松花江、珠江、长江,其中42%的水质超过3类标准(不能做饮用水源),全国有36%的城市河段为劣5类水质,丧失了使用功能。大型淡水湖泊(水库)和城市湖泊水质普遍较差,75%以上的湖泊富营养化加剧,主要由氮、磷污染引起。
3.垃圾处理问题
目前,我国工业固体废物综合利用率约46%。全国城市生活垃圾达到无害化处理要求的不到10%。塑料包装物和农用薄膜导致的白色污染已蔓延全国各地。
4.土地荒漠化和沙灾问题
我国荒漠化土地已占国土陆地总面积的27.3%,而且,荒漠化面积还以每年2460平方公里的速度增长。
6.旱灾和水灾问题
500多年来,长江流域共发生的大洪水为53次,但近50年来,每3年就出现一次大涝,1998年的大洪水造成了巨大的经济损失。
7.生物多样性破坏问题
我国是生物多样性破坏较严重的国家,高等植物中濒危或接近濒危的物种达4000~5000种,约占我国拥有的物种总数的15%~20%,高于世界10%~15%的平均水平。我国滥捕乱杀野生动物和大量捕食野生动物的现象仍然十分严重,屡禁不止。
8.加入世贸组织与环境问题
我国加入世贸组织将面临两方面新的环境问题。一方面是国际上的“绿色贸易壁垒”。另一方面,由于国际市场对中国的矿产、石材、药用植物、农产品、畜牧产品的大量需求,加重我国的生态、环境和自然资源的破坏。同时,我国可能成为国外污染密集型企业转移的地点和大量的国外工业废物“来料加工”的地点,这将极大地加重我国的环境问题。
9.三峡库区的环境问题
三峡工程是我国目前正在实施的巨大的水利工程。建成后对地质环境、水资源环境、生态环境(涉及库区两岸和整个上游地区)的影响,以及如何有效防治库区污染是目前摆在三峡建设者面前的一大课题。
10.持久性有机物污染问题
随着我国经济的发展,难降解的持久性有机物污染开始显现。禁止使用的持久性有机污染物在我国的环境介质中多有检出。这类有机污染物具有转移到下一代体内,并在多年后显现其危害的特点,也被称为“环境激素”或“环境荷尔蒙”,危害严重。
④ 环境地质问题调查
主要围绕与地下复水开采引制发的环境问题开展调查工作,主要包括:
(1) 地下水位降落漏斗的分布范围、面积、中心水位最大埋深、水位年下降速率、发展趋势,以及由此产生的地面沉降面积、范围、沉降速率等。针对不同地区的水资源特点,调查要有所侧重。
(2) 西北地区要注意调查地下水开采与土地荒漠化、沙化等生态环境问题的相关性,生态需水量问题,地表水过度灌溉引起的土地盐渍化问题。
(3) 华北地区调查东部平原咸水、微咸水水质和分布范围的变化,及其改造利用问题可行性,海水入侵的程度、范围和防治措施。
(4) 东北地区主要侧重地下水污染、土壤盐渍化和湿地退化与保护问题。
(5) 地下水质量背景及近年来地下水化学成分变化 (包括常规离子、微量元素以及污染成分)和原因。特别要注意调查饮用地下水质量变化及原因。
具体要求参照 《1∶25 万区域环境地质调查技术要求》执行。填写附表 13 ~ 附表 19。
⑤ 地质环境条件评价主要包括哪些方面的内容
地质环境评价是指地质环境对人类生存与发展适宜性的综合性评回价。
地质环境评答价主要是依据环境地质问题与地质灾害对人类生存与发展的不利影响,按照“无问题(灾害)即优良”的基本原则,作出安全意义上的好坏评判。
依照评价的内容不同,地质环境评价可以分为地质环境质量评价、地质环境容量评价。
根据调查目的不同又可分为综合性评价和专题性评价。
包括地质灾害:崩塌、滑坡、泥石流、塌陷、地面沉降、地裂缝;
水资源
地形地貌景观
土地资源影响 等内容
如有疑问请追问
如满意请及时采纳
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⑥ 主要地质环境问题
由于地理地质条件差异明显,经济发展程度不一,各个重要经济区所存在的主要地质环境问题也不一样。表7–8列出了各个重要经济区存在的主要地质环境问题。归纳起来,重要经济区地质环境问题有如下特点:
表7-8 重要经济区主要地质环境问题
续表
续表
(1)北方重要经济区水资源缺乏,地下水开发引发的地质环境问题突出。山东半岛、河北沿海、中原经济区、天津滨海新区、关中—天水经济区等重要经济区尤为突出。地下水长期超采导致地下水位持续下降,形成了大面积地下水漏斗,引起部分区域产生地面沉降、地裂缝等问题,造成了严重的经济损失。
(2)东部沿海经济区经济发达,水土污染问题突出。珠江三角洲、长江三角洲、沈阳经济区等重要经济区尤为突出。工业污水、生活污水和工业固体废弃物大量排放,导致土壤、地表水和浅层地下水污染,造成淡水资源水质恶化,影响了城镇供水安全和农田用水安全。部分沿海区域发生海水入侵,地下水咸化趋势明显。
(3)中南和西部重要经济区地质环境脆弱,地质灾害问题突出。成渝经济区、关中—天水经济区尤为突出。这些地区地形起伏大、地势落差显著,地质环境脆弱,地质灾害易发多发。在人类工程经济活动的影响下,地质灾害频繁发生,严重影响了重要经济区居民生命财产安全和经济可持续发展。
(4)矿产资源集中区矿山地质环境问题突出。沈阳经济区、皖江城市带、鄱阳湖生态经济区、成渝经济区等重要经济区尤为突出。这些地区矿产资源丰富,矿产开发活动活跃,在占用土地、破坏景观资源的同时,改变了当地水资源系统,诱发了地面塌陷、水土污染等问题。
(5)重要经济区工程建设活跃,地质环境安全问题突出。重要经济区集纳了密集的人口,各种基础设施建设集中,对地质环境安全要求高。地质构造、活动断裂、软土分布、地面沉降等对基础设施建设和运营有很多不利影响,需要提高地质环境调查工作程度,为地质环境问题提供解决方案。
⑦ 地质环境调查的基本内容
从人地关系来看,地质环境与社会经济相互作用过程大致包括4个关键环节:状态层、压力层、问题层和风险评估层。相应地,地质环境调查的基本内容应包括以下4个主要方面(图6-2):
(1)地质环境状态调查。在全面了解区域地质条件的基础上,通过对各种地质环境要素的调查与监测,查明地质环境系统的外界影响因素、系统结构功能、空间分异规律,研究地质环境中所发生的物理过程、化学过程和生物过程,从而掌握地质环境所处的状态,评价地质环境质量,判断地质环境现状对社会经济发展的有利方面和不利方面。
(2)物质流分析。地质环境与社会经济的相互作用主要表现为各种输入和输出物质流,物质流越大,人类活动对地质环境的作用就越强烈。通过地质环境与社会经济的物质流核算与分析,定量评价社会经济活动对地质环境的影响程度。
(3)地质环境问题调查。对自然驱动因素和人为驱动因素的共同作用下发生的各种地质环境问题进行调查,结合地质环境要素监测,了解地质环境问题的发生机理和时空分布规律,预测地质环境问题的发展趋势,实现早期预警和灾害预报。
(4)地质环境管理措施。通过地质环境问题和地质灾害风险评估,提出地质环境利用、保护和管理的技术、行政和政策措施,引导和规范地质环境开发利用的经济活动,以地质环境的可持续利用保障经济社会的可持续发展。
图6-2 地质环境调查基本内容框架示意图
现阶段,国家层次的地质环境调查肩负着为国民经济可持续发展服务的使命,是国家经济建设和社会发展的资源基础、环境基础和工程基础,以主动和紧密服务国家需求,满足国土资源规划、管理、保护与合理利用为首要任务。地质环境调查的基本任务包括:
(1)开展主要平原和盆地水文地质调查。从资源和环境的角度考虑地下水的问题,建立地下水监测网络,系统查明地下水的数量、质量和时空变化规律,评价地下水可持续利用的资源潜力及其空间分布,为地下水资源管理、保护与利用提供决策意见或建议。
(2)开展重点地区地质灾害调查。查明我国地质灾害易发区的范围,对重要地区缓变性地质灾害和突发性地质灾害进行风险评估和区划,建立全国地质灾害监测预报预警系统,提高地质灾害监测预报和应急反应能力,提出地质灾害防治方案、意见或建议。
(3)开展区域环境地质调查。查明我国主要环境地质问题分布现状、发生和发展趋势,提出地质环境宏观调控和保护对策建议,为经济社会发展对地质环境的合理利用提供依据。
⑧ 环境地质问题
一、区域地下水位持续下降
由于地下水长期超量开采,地下水位呈现出持续下降的趋势(表8-1)。1995~1999年地下水位平均累计下降3.52m,年下降速率为0.7m/a。其中唐山市平均累计下降最大,为5.36m;滦南县最小,为1.73m。
表8-1 地下水位年变幅表(单位:m)
超量集中开采地下水,形成大面积地下水位降落漏斗。
(一)地下水位降落漏斗的分布
截至2000年末,工作区内共形成地下水水位降落漏斗3个。它们分别是:由唐山市区第四系浅层地下水水位降落漏斗、深层地下水水位降落漏斗和奥陶系岩溶水城市开采型水位降落漏斗共同组成唐山多层复合降落漏斗;丰南-唐海第四系浅层地下水水位降落漏斗;汉沽开采型有咸水区深层承压水水位降落漏斗等。
(二)地下水位降落漏斗的特征及变化趋势
1.唐山市多层复合降落漏斗
唐山市是一个重工业城市,地下水需求量较大。自1974年以来,唐山市枯水期就开始出现漏斗迹象,之后地下水水位不断下降,漏斗不断扩大、加深,1978~1982年为急剧下降阶段,1982年以后由于城市和农业开采量受到控制,漏斗进入相对稳定阶段,且有逐渐缩小的趋势。1991~1995年枯水期漏斗区综合计算面积为272.25~319.3km2,平均面积301.03km2,2000年枯水期漏斗区综合计算面积270.85km2,面积缩小10%,且等水位线围绕两个中心独自封闭。在丰水期两个漏斗中心连成一片,在等水位线-15m处封闭。漏斗中心位置:北部在北郊水厂,封闭等水位线-10m;南部在定福庄,封闭等水位线-15m。漏斗中心水位埋深:北郊水厂1996~2000年枯水期平均水位埋深42.83m,5年中最低水位埋深出现在2000年,为47.50m;最高水位出现在1997年,为37.24m,这种水位与1996年为丰水年有关。5年平均水位1996~2000年比1991~1995年上升4.57m,说明漏斗中心水位已处于相对稳定且略有回升状态。但是从1996~2000年5年的变化中,水位埋深仍然在逐渐增大。平均开采模数:1996年为21.89万m3/(km2·a),2000年为24.0万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,这仍然是一个不可忽视的数据。
唐山漏斗影响范围横跨还乡河陡河流域水文地质亚区和沙河流域水文地质亚区,漏斗呈北东向展布,西南部漏斗面积大于东北部,漏斗中心基本呈圆形,中间被北东向基岩浅埋区分割,四周边界不对称。等水位线在北部山前闭合,向南逐渐向两端开放。该漏斗主要是城市工业及城镇居民生活用水开采和农业开采地下水形成。唐山第四系浅层水水位降落漏斗处于相对稳定阶段,综合计算面积略有缩小,漏斗中心水位埋深略有回升。
2.丰南-唐海地下水水位降落漏斗
丰南-唐海地下水水位降落漏斗位于本区南部,东西界线已超出研究区范围,北至咸淡水界线,南到渤海湾,已形成了区域性沉降区。该沉降区处于滨海平原水文地质区,开采层为深部承压淡水,咸水底板在40~120m之间。开采层为Ⅱ、Ⅲ含水组,开采深度120~360m,个别地区超过400m。含水层岩性颗粒较细,地下水补给径流缓慢。区内主要农作物为水稻,除唐海县部分地区用地表水灌溉外,其余均为地下水灌溉。由于近年来持续干旱,地表水的来水量减少,地下水的用水量增大,机井灌溉期加长,在区内形成了以-30m等水位线圈闭的一个漏斗(见表8-2)。在漏斗范围内有三个集中开采区,对应形成了三个漏斗中心,分别位于唐海县城、丰南西葛庄和南堡盐场。各集中开采区的开采强度、开采范围及水位埋深不尽相同。
(1)西葛庄漏斗中心:位于丰南市东南,地下水开采主要供稻田灌溉用水和西葛庄一带的多家陶瓷厂用水。2000年低水位期,漏斗中心水位埋深41.20m,水位标高-35.63m;丰水期水位埋深42.90m,水位标高-37.33m。此地区的地下水仍处于下降阶段,漏斗仍在继续扩大。
(2)唐海县城漏斗中心:位于唐海县城,主要为县城工业和生活用水。2000年低水位期,水位最低点位于唐海县城中的垦丰造纸厂,漏斗中心水位埋深为39.70m,水位标高-37.79m。
(3)南堡盐场漏斗中心:南堡盐场作为本区沿海地带最大的晒盐场,又是当地的经济开发区之一,具有人口密集、工业较发达、用水量较大的特点,而且当地无较大的地表水源可供利用,因此,在本区形成了水位下降漏斗,漏斗中心水位埋深为47.30m,水位标高-45.00m。
3.汉沽农场地下水水位降落漏斗
主要为汉沽农场的工业及城镇生活用水和稻田灌溉用水超量开采形成的。由于该漏斗的范围超出了研究区的范围,因此等水位线在研究区内没有封闭,漏斗继续向西、向南延伸。2000年低水位期,区内量低水位埋深75.00m,水位标高-74.50m,位于汉沽农场陡沽村(表8-2)。
表8-2 漏斗要素一览表
二、地质环境污染
随着唐山市工农业的飞速发展,污染物质排放量不断增加。由于表层土体防护能力低,加之认识不足、管理不善或措施不利,所以形成了具有相当规模的唐山市污染体系,导致该市地质环境污染日趋严重。
(一)污染的形成与分布
污染来源主要有工业“三废”、生活污水、垃圾、农肥和农药污染等。据调查,仅唐山市能够造成污染的企业就有270多家,每年排放工业废水8315.94万m3,废气10984.42万m3,废渣658.78万t。居民生活污水排放量为2856.14万m3/a,垃圾排放量51.9万t/a。农业每年施用有机肥11.40万t,化肥1.61万t,各种农药22t。
(二)污染的条件与类型
由污染源排出的污染质主要有“五毒”、“三氮”、有机质等共约20余种。污染质通过渗透和渗漏两种方式污染环境。渗坑渗透和渣堆淋渗,造成点状污染;河流与沟渠渗漏造成线状污染;施于田间的农肥农药随雨水或农灌水下渗,造成面状污染。
1.地下水水质污染
地下水污染主要包括各种离子含量超标、硬度超标、有毒有害元素污染等。
(1)浅层第四系孔隙水污染。的污染区域主要分布在丰南市的钱营和丰润县的偏坨等煤矿开采区,但污染面积并不大,与煤矸石的堆放有关,唐山东矿区污染并不严重;唐海县第四农场场部一带亦有的污染,是受工业污染所致。
(2)浅层第四系孔隙水污染。仅在丰南市的宣庄、侉子庄和唐坊三镇之间达到污染水平,其他地区没有污染,这里的污染与钢铁厂有关。
(3)Mn2+含量具污染普遍性,大部分地区Mn2+含量都超过饮用水水质标准2~3倍;其他离子基本在正常含量范围内。
(4)其他工业对水的污染。本课题在野外实地调查中,发现一些小型企业对地下水的污染是不容忽视的,如造纸厂、炼钢厂等。例如丰润县韩城造纸厂,该厂排出的废水未经任何处理就直接排到岔河,流入油葫芦泊水库中,乌黑的污水不仅污染了空气,而且还污染了地下水,实地调查得知,该河两岩10m范围内的浅层水均被污染,已不能再饮用。
2.地面点源污染
唐山市的点源污染主要指唐山市区、各县(市)、乡镇企业的工业污染源,如冲灰厂、垃圾厂、小造纸厂、小煤矿、小钢铁厂以及开采煤矿所形成的矸石堆等,这些工业企业治污能力差,其产生的“三废”是最重要的污染源,并形成了具有一定污染规模的点污染源。
(1)垃圾厂的污染。据资料显示:唐山市共有垃圾厂14个,存入垃圾总量约为150万t,而且多利用采矿塌陷坑和基岩采矿坑,垃圾厂包气带土体原状结构遭到破坏,防护能力差,严重污染着周围的地质环境,其他城市也存在这一问题。据生活垃圾成分分析报告,垃圾发酵后,Cl-含量为 794mg/kg,Na+含量为 534mg/kg,含量为 368mg/kg,含量为16.1mg/kg,给当地自然环境和地质环境造成很大的危害。
(2)酚氰污染。酚氰污染主要产生于炼焦制气工业,这里主要指唐山钢铁公司炼焦制气厂。该厂共分布有7个污染源,污染物质主要为酚、氰。厂区事故废水和生活污水主要排入泥河。据1992年水质监测,污水中酚含量0.31~6.32mg/L,超出地面三级环境水质标准(≤0.01mg/L)30~631倍;氰含量0.13~2.047mg/L,超出地面三级环境水质标准(≤0.1mg/L)0.3~19.5倍;化学耗氧量150.69mg/L;水的臭味很大。
(3)小造纸厂的污染。小造纸厂一直是国家重点治理的对象,但由于利益的驱使,小造纸厂一直不能绝迹,如丰润县韩城造纸厂等。
不过,由于点污染源影响范围相对较小,危害较轻,故把点污染源作为最轻的一种影响因素。
三、地面塌陷
(一)岩溶塌陷
唐山市岩溶塌陷历史悠久,早在20世纪20年代,由于煤矿岩溶水突水就发生过严重地面塌陷事故,造成重大损失。新中国成立以后,严重的岩溶塌陷集中发生在两个时期。第一个时期是1976年唐山大地震以后,共发生塌陷120多处。其主要分布在市区的凤凰山西麓,即现在的17号居民小区以及郊区的赵各庄中学、林西、黑鸭 子、大庄坨、信任坨、小屯、沙河等地。它的塌陷规模大小不一,大的塌陷坑直径达100m以上。第二个时期是1983~1988年,其规模较大,造成危害的塌陷共约19处,陷坑多为不规则的圆形,一般直径5~10m,最大达30~50m;一般深1~3m,最大5~7m。岩溶塌陷主要分布在路北区的西部和路南区的北部,集中发育在以下两个地带:一是西部的张各庄(6号居民小区)-体育场-啤酒厂一带,以中段的体育场-兴隆区附近最为严重。主要塌陷有体育场塌陷、热力公司塌陷、京剧团塌陷、卫国路富强楼塌陷及房管所塌陷。这些塌陷集中发生在1988年前后。二是东部的大城山-凤凰山-人民公园一带,以中段的西北井-地震陈列馆附近最严重。主要塌陷有唐山十中塌陷、地震陈列馆塌陷等,主要发生在1984~1986年和1988年前后。除以上两个密集塌陷带外,在龙华小区、王谢庄大街等地亦有零星塌陷分布。
据我们在野外实地调查和访问城建部门有关人士,唐山的岩溶塌陷已处于一个相对稳定阶段,没有发现新的岩溶塌陷,这与20世纪90年代以来唐山市控制岩溶水开采有关。
(二)采空塌陷
开滦煤矿已有百年的开采历史,在670km2的煤田上分布着开滦矿务局所辖的11座煤矿和29座地方煤矿。长期开采造成的地面塌陷影响面积目前已达196.55km2,占唐山市区总面积的24.5%。据调查,地表严重变形,塌陷坑面积已达30多km2,最大坑深10m,个别地段已形成积水坑,主要分布在市中心区南部京山铁路两侧以及国各庄、吕家坨、范各庄、林西、荆各庄村南等地。
采空地面塌陷是由于煤层采空引起的,煤矿开采是其主要的致塌因素,据统计采万吨煤综合塌陷率为533.4m2/万吨。
采空塌陷造成的危害是巨大的。由于地面塌陷使之形成积水洼地,损毁大片良田,破坏地面建筑物,使其倾斜甚至倒塌。这一灾害已迫使161座村落迁至他乡;另外,部分塌陷坑已成为污水坑、垃圾坑,污染地质环境。
四、地面沉降
地面沉降主要是由于过量抽取深层地下水引起的。根据国家地震测绘大队资料,本区大规模地面沉降始发于20世纪50年代,地点主要位于丰南、唐海沿海一带,年平均沉降速率约10~15mm/a,向北部逐渐变缓,至丰登坞、韩城、开平、塔坨一带,连续递减为零,总面积3013.0km2。其中,年降速率5~10mm/a的面积为1510.0km2,年降速率10~20mm/a的面积为805.0km2,年降速率20~30mm/a的面积为65.0km2。截至1990年,唐山南堡开发区一带地面沉降量已超过1.0m(其中不包括由于构造引起的沉降量)。
本沉降区为天津沉降带东北边缘地带,其沉降中心在天津-新港之间,最大沉降速率为100.5mm/a。本区地面沉降除与区域上的地壳缓慢运动有关外,大量开采深层地下水是其主因。过度抽取地下水时,由于来不及从含水层外面补给水量,地下水位迅速下降,在隔水层顶板和含水层接触面上产生水力坡度,使粘土层中的水相应地进入含水层中,粘土层中的孔隙水压力降低,有效压力增加引起粘土层压密。如果这种粘土层压缩性强,厚度又较大时,其压密的结果就会引起地面沉降。在地面沉降过程中,地下水位下降是主因。地面沉降是一种隐蔽性灾害,影响空间范围大,时间漫长,不易觉察,一旦发生时破坏严重,其结果是不可逆的。
综上所述,由于本地区长期超采地下水,在市区中心形成双层水位复合漏斗,出现了岩溶水与孔隙水水位优势互易、水量反补的逆变状态,改变了水动力条件,潜蚀作用增强,诱发岩溶地面塌陷,造成经济损失,危及人身安全;水位大幅度下降增加了包气带厚度,被疏干的地质体由弱还原带变为氧化带,细菌滋生繁殖,有毒有害物质滞留,形成新的污染源;某些岩溶水开采吊泵悬空,被迫更换抽水设备,加重经济负担;地下水自净能力降低,污染质一旦进入含水层,不但恢复将很困难,而且将严重危及人们的身体健康。为治理环境,预防灾害,自1986年开始唐山市人为控采地下水,岩溶塌陷得到一定控制,但水位动态仍呈缓慢下降的趋势。
⑨ 环境地质问题有哪些
环境地质一词最早出现于20世纪60年代末、70年代初一些西方工业发达国家的文献版中。那时这些工权业发达国家,已感到环境问题的迫切性,开始把滑坡、泥石流、地面沉降、城市地质等问题的研究列为环境地质研究的范畴。
环境地质问题主要包括:
崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害
地面塌陷愈来愈突出,影响城市建设
城市地下水超采,产生许多区域性地下水降落漏斗。
地下水的局部污染较严重,影响城市供水安全。
活动断裂与地震威胁城市安全。
沿海城市海水人侵、海岸侵蚀与淤积问题
⑩ 主要环境地质和地质灾害问题研究现状
从广义上讲,环境地质问题包括地质灾害在内。为了便于区分,把地质作用造成的灾害如火山活动、地震等作为自然地质灾害;而人类活动诱发的地质灾害,如地面沉降,地下水污染等则纳入狭义的环境地质问题的范畴。当然,自然规律是十分复杂的,有些地质灾害是两种作用,即地球的内、外动力作用,再加上人类活动的作用造成的。如地裂缝、滑坡等。因此这只是相对的区分,并不是在任何情况下都能截然分开的。
1)大江、大河开发中的环境地质问题
在大江、大河兴建水利枢纽工程,使地质环境(岩土体环境、地应力环境、水环境)发生变化,导致库岸崩塌、滑坡、浸没、水库渗漏、淤积甚至可能诱发水库地震等及其它次生地质灾害发生。目前世界上已有100余座水库发生了诱发地震。研究多围绕灾害的成因机制、预测评价进行。中国的长江、黄河,巴西的亚马逊河、美国密西西比河、俄罗斯伏尔加河等的开发中,都曾有各自不同的环境地质问题发生。近年来开始重视对工程兴建后造成流域内生态地质环境的变化。在第30届国际地质大会上交流了这方面的研究成果。中国学者提出在江湖整治和长江中下游防洪中一个重大的环境地质问题是:洞庭湖地质环境系统由于受到构造沉降、沉积物的淤积和人为围垦因素的相互作用,很可能湖区将会继续逐渐缩小,以致消失。黄河三门峡水库淤积造成环境恶化,无法达到原设计效益,虽然后来采取泄洪排沙等措施,但已造成很大的影响。这是个沉重的教训。
2)核废料处置的环境地质问题
核能的利用在各国能源结构中的比例近年来有所上升。现实的地质问题就是核电站的选址及核废料的处置库选址。对于后者,尤其是高水平放射性废物处置库的环境水文地质、工程地质条件要求很高。德国、中国、瑞士、日本等国都开展了这方面的研究工作。他们提出除了考虑场址的地壳构造稳定性,介质的低透水性和一定的对核素吸附滞留能力外,对地震的影响也要考虑。
高放核废物的泄漏主要原因是和地下水接触。在处置后长达104~106a内高放核废物仍保持其有害性质。在此期间北半球有可能经历几次冰河期,地表水、地下水及其物化性质都将发生变化,对此英国学者作了重要的探索。Boulton G.S利用过去几次冰河期的数据建立了冰河作用下岩石水力学和地球化学模式,重现了冰河期地表水加速入渗,地下水流速及物化性质的变化,并探讨了处置库主岩在冰河作用下的长期特性。King-ClaytonLouisa M等和瑞典合作,研究了今后100ka内北欧四次冰河对一个假设的瑞典南部深度为500m的核废料处置库的安全影响,进行了预测性的探讨。这里涉及到全球和当地的海平面变化,冰盖厚度、永久冻土厚度的变化以及地形变化等问题。美国新墨西哥州WIPP(Waste Isolation Pilot Plant)开展了军用超铀废物处置库的研究。处置库主岩为岩盐,深度300m左右,重点研究不同地质概念模式对处置库性能预测的影响。
低渗透性介质一般选择结晶岩、粘土和蒸发岩等。比利时、韩国学者对粘土的主要特性(如吸附性)以及处置的可行性和安全性进行了研究。中国从80年代中期开始研究高放核废物的处置。
3)地质资源、矿业开发的环境地质问题
采矿活动不仅造成地表破坏,引起地面沉降、塌陷或边坡崩塌、水土流失等灾害,还因废渣、尾矿堆放造成土壤和水以及大气的污染。捷克西部波希米亚地区因采矿引起土壤、水和空气的污染。从发电厂排出的废物酸化了土壤和地表水,每燃烧1t煤就会向大气释放60kg的SO2。1987年捷克全国就有2.9×106t排放物,此外还有各种痕量金属,结果之一是本地的云杉完全枯萎,另一结果是当地地表水中铍的含量增加。溶解法开采铀已引起了严重而复杂的环境问题。乌兹别克斯坦地质科学院开展了对KEMIN采矿联合体的多金属矿、稀有金属及稀土矿周围地区被重金属污染的研究。一些西方发达国家如加拿大80年代便开始重视矿业开发环境的研究,如减轻酸性排水和发展生物工程技术,从废水中除硒、铜等,取得成效。美国、加拿大、澳大利亚等国还制定了相应的矿业环境法规以加强环境管理。德国学者指出,当今采矿搬运量为17.8km3/a,远远超过先前全球河流搬运物4.5km3/a。这说明人类采矿活动对环境影响是原来风化作用的4倍。据不完全统计,中国因采矿塌陷造成环境破坏的城市近40个。因采矿产生的大量废水、废液未经处理自然排放,处理率不到5%。固体废物、尾矿的治理量也很低。矿山环境恶化趋势尚未得到有效遏制。
工业区排放的大量工业废气,尤其是SO2,NO2等与水汽结合,降落成为含硫酸、硝酸腐蚀性很强的“酸雨”(pH<5)。它不仅使地表水水质变坏,土壤酸化,还渗入地下污染地下水。世界现有三大酸雨区:北美酸雨区、欧洲(北欧)酸雨区以及中国西南华南酸雨区。前两地区正在治理。中国SO2年排放量约1800×104t,超过美国现在水平(1600×104t),雨水中pH值已低于4.5。据1995年的分析观测资料,我国酸雨面积逐渐扩大,已占国土面积29%,出现频率也在上升,个别南方省市还有年平均pH<4.0的地区。
4)城市建设的环境地质问题
城市建设牵涉到土地利用、地下资源开发、水资源(主要是地下水)利用和环境污染等环境地质问题。香港、加德满都和麦德林等城市,由于在不稳定斜坡上大量建筑,发生滑坡和其它块体运动,遭到很大损害。
现在世界各大城市如何安全处理大量的固体废弃物(垃圾)、有毒废液和工业废料已成为一个重要问题。一些主要城市每天垃圾产生量东京高达3×104t,纽约、巴黎也各有1.4×104t和0.9×104t,不过这些都经过处理。北京日产垃圾量1.2×104t,只有部分处理,这就成为污染水源、土壤和大气的重要来源。
当前侧重研究的问题有:垃圾填埋场的选址,垃圾淋滤液的控制与调查,污染水晕的阻渗墙设计,废液含水层注射以及废物综合利用等方面。国外在城市垃圾填坑设计和运转方面防治环境污染的对策,主要采取冲洗-减缓法和包容方法,即填坑顶底部有盖层和垫层。第30届国际地质大会交流了对地质环境污染指数因子的研究,如澳大利亚利用泻湖深部特殊沉积物(底栖有孔虫)查明了人为污染来源。日本学者利用地质污染单元的概念,将地质环境污染划分为地下空气污染、沉积介质污染和地下水污染。由于有机物污染在治理上难度较无机物更大,现研究重点已逐渐由“无机污染”转向“有机污染”,如研究地下水中非水相有机重液监控和有机物在含水层中的转化程式等问题。
城市水源污染问题也日益严重。墨西哥城、圣保罗的饮用水源面临工业废物的污染。第30届国际地质大会上,英、俄、南非、中国学者介绍了城市环境地质问题及评价方法,城市规划中的土地利用、评价、水资源开发、地震等方面的研究现状。会议认为目前大城市建设规划只注意了地表条件,对于深层次的地质环境问题和地质灾害问题重视不够,导致许多环境与灾害问题未能及早发现和治理。在城市地质研究中值得重视的是地质信息如何及时提取表述,以便规划和决策者使用。这方面荷兰De Mulder E.F.Jyz研制的“地下市政信息系统”(MUIS),存入了有关地质、环境及市政建设数据和图形信息,使用很方便。国际地科联地学环境委员会组织了国际城市地质工作组以推动城市地质学和城市地质工作的进展。
5)不合理的土地利用和水资源开发引起的环境地质问题
人类过度垦殖、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达到了惊人的程度。全球每年有600×104hm2土地变成沙漠,经济损失每年约423亿美元。中国荒漠化总面积已达国土总面积的8%。到80年代中国每年有2100km2沦为沙漠。据专家调查统计,中国北方土地沙漠化的成因类型中,有89.7%是由于过度放牧、开垦和樵采,有9.6%是由于水资源利用不当造成的。水土流失在欧洲各国中,以西班牙最严重,造成植被减少,农业产量降低,流入河中泥沙增多,导致洪水爆发频率及严重程度的增加。中国水土流失面积达179万km2,每年流失土壤总量达50×108t。黄河每年的泥沙携带量50年代为16×108t,实际上现已达到19.7×108t。这绝大部分是黄河上、中游水土流失造成的。
由于人类对地表水与地下水资源开发缺乏统一协调和综合利用,使①有限的水资源严重浪费,大水漫灌,造成大面积的土壤盐碱化。如中国西北地区因此形成的土壤盐碱化面积达113×104hm2。新疆1/3以上耕地不同程度地发生盐碱化,宁夏灌区也存在类似问题。②流域上游大量消耗水资源、兴建水库等,造成下游水量减少,甚至河流断流、湖泊干涸、水质恶化、沙漠化、荒漠化现象扩展、地下水补给减少、泉水枯竭。如著名的黄河下游断流已由1995年的122天延至1997年的226天。新疆的罗布泊湖现已全部干涸,成为一片荒漠。据统计,近30年来全疆沙漠面积扩大了3.4万km2,使333×104hm2土地和草原被沙漠所吞没。
6)超采水资源(主要是地下水)造成的环境地质问题
超采地下水引起水位大幅度下降,导致水井变干,水质恶化,地面沉降,在沿海地区发生海水入侵等。中国长江三角洲平原及河北平原的区域性地面沉降就是由于大面积超采地下水造成的。前者在5000km2内的累计沉降量约1m。地处三角洲腹地的苏锡常地区已沿沪宁线形成沉降洼地,地面沉降量大于0.3m的面积超过1000km2。地面沉降发展过程与地下水开采强度有关,其沉降量与地下开采量大小呈同步变化趋势。河北平原以农业用水为主。70年代以来大量开发利用深层地下水,现累计沉降量超过0.1m的区域面积已达3.6万km2。城市地面沉降影响损失更为突出。上海地区已下沉1~2m,天津50年下降了2.7m。地面沉降造成地裂缝、洪涝积水、工程破坏等危害。世界上不少城市,如休斯敦、威尼斯、曼谷、雅加达和加尔各答等,位于河流三角洲和滨海平原,都有严重的地面沉降。
沿海城市由于超采地下水还受到海水入侵的灾害。主要表现在淡水资源日益短缺和地下水环境逐渐恶化。如中国,位于渤海的辽东湾、渤海湾、莱州湾,黄海的胶州湾、海州湾,都受到海水入侵的灾害。其中尤以山东莱州湾最为严重,入侵面积1995年已发展到970km2。研究的内容侧重海水入侵规律、水-岩作用及其数值模拟和水资源的开发、管理等。
7)主要地质灾害问题
地质灾害灾种繁多,危害严重且突发性强的有地震、火山喷发、岩崩、滑坡、泥石流、地面塌陷、岩溶灾害,还有煤矿突水、瓦斯爆炸等。
(1)地震灾害。从地质角度当前主要侧重研究其区域活动构造(特别是大陆内部的活断层),古地震,破坏性大地震的地震地质构造以及与地震危险性评价有关的地震地质问题等热点。在第30届国际地质大会上探讨了1995年日本阪神大地震的地震构造、地面断层、活动断裂、海下和城区活动层等问题,反映了在大城市附近的强破坏性地震的最新研究动向。
地震预报近期在国际上的新进展突出表现在空间技术的应用,从方法、机理到实际震例。地震前兆观测还引进了地热观测,地气(Hg、He等)观测等新技术方法,反映了在地球物理、深部气体地球化学等方面探索地震前兆的工作。地震预报的分析研究方法运用遗传算法、神经元方法、非线性理论等取得良好效果。俄罗斯提出多种前兆综合时空动态图像的分析方法,地下水应力场研究,以及地下水形变场的动力学研究都有较高的水平。
在地震灾害方面正在执行两个大型的国际合作计划:“全球地震危险性评估计划”(GSHAP)和“全球地震灾害图计划”(WSRM)。印度、尼泊尔、巴基斯坦、中国协调合作研究喜马拉雅地区地震灾害定量分析时,建立了跨国家的地区级数据库,并规划了方法,这在以往研究中是不多见的。据陈祺福研究,关于全球地震损失估计的研究在科学上的重要突破主要表现在:发展了地震危险性评价的面源、潜在震源模型;提出了估计面源模型参数及其不确定性的新方法;得到了地震发生概率和超越概率之间关系的公式;用GDP作为表示社会财富的宏观指标体系;首次得到了GDP-地震动-损失关系曲线;发展了估计未来地震灾害损失基于GIS的计算机算法。
(2)火山活动。第30届国际地质大会反映了以中国吉林长白山天池近代火山活动为例的最新研究进展,如该火山喷发的年代学,喷发的物理过程及动力学,深部岩浆囊探测及大喷发触发机制,火山喷发气候效应等。
(3)海平面上升。全球性气候变暖导致全球性海平面上升,而沿海地带首当其冲受害:低地淹没,风暴潮和海蚀加剧,咸水入侵,河口生态环境发生变化。如淤积、倒灌、污染程度加重,沿海防御工程抗灾能力降低,需要提高设计标准。经过实地考察及有关资料综合分析预测,中国学者对中国沿海三大三角洲地区,到2050年海平面可能上升的幅度作出评估:珠江三角洲地区50~60cm,长江三角洲地区60~80cm,天津地区70~90cm。沿海城市如上海、天津由于超采地下水形成的地面沉降幅度远大于海平面上升率,因此相对海平面的上升还要叠加上地壳下沉的幅度。
(4)滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。这类地质灾害突发性强,造成损失很大。据中国统计每年发生的滑坡数以万计,泥石流沟有一万多条,多集中在中部南北带。40年研究结果表明,在时间上1954~1960年,1963~1975年,1980~1985年均为频次高发期。泰国南部的山麓地带由于花岗岩岩石风化形成1~10m厚的砂砾质土,坡度达35°以上,1988年发生大规模滑坡及泥石流,损失达2.5亿美元。
当前在研究地区性滑坡及实例方面,对于其形成机制、稳定性分析、预测及控制措施问题,较广泛采用模型模拟及数值模拟的方法。在灾害区划方面运用了遥感及地理信息系统(GIS)。在空间预测方面有采用人工神经网络方法的。在滑坡发生时间预测方面不少研究论文采用离散元分析、离散元与时序分析相结合的方法。在滑坡发生时间预报方面有用滑坡变形功率的新理论准确(仅差22h)预报甘肃永登黄泗滑坡的实例。黄泗滑坡总体积近6×106m3,居民因预先撤离,无一伤亡。这在世界滑坡预报史上是一个极为罕见的成功实例。