環(huán)境地質(zhì)學(xué)第七章

1、1,第七章 人類活動與地質(zhì)環(huán)境,2,主要目標,1 掌握主要大型工程活動對地質(zhì)環(huán)境的影響 2 理解城市生態(tài)系統(tǒng)的主要特征 3 掌握農(nóng)業(yè)化學(xué)化對地質(zhì)環(huán)境的影響 4 理解城市廢棄物對地質(zhì)環(huán)境的影響 5 了解城市廢棄物的處置方法 6 了解放射性廢物的種類和特性,3,7.1 工程活動與地質(zhì)環(huán)境,對地質(zhì)環(huán)境影響較大的人類工程活動主要有：水利水電工程、 礦業(yè)工程、 道路工程、 跨流域開發(fā)工程、

2、 城鎮(zhèn)或工業(yè)土木工程等。,4,青藏鐵路東起西寧市，南至拉薩市，全長1956公里。其中格爾木至拉薩段全長1142公里，于2001年6月29日開工，是世界上海拔最高、穿越凍土里程最長的高原鐵路。鐵路沿途經(jīng)過海拔4000米以上的地段有960公里，最高點為海拔5072米，穿越多年凍土里程550多公里。,5,7.1 工程活動與地質(zhì)環(huán)境,,,,,,6,7.1 工程活動與地質(zhì)環(huán)境,,,,,,,,,7,一、大型水利水電工程環(huán)境地質(zhì)問題,8,9

3、,,10,11,世界上最大的水利工程 三峽水利樞紐工程首次成功蓄水至175米水位，這意味著三峽工程的防洪、發(fā)電、通航、補水等綜合效益開始全面發(fā)揮。,12,1992年4月3日 全國人大批準三峽工程 三峽工程是解決長江中下游嚴重洪水威脅的諸多綜合措施中的一項關(guān)鍵性工程，也是關(guān)系國計民生、橫跨兩個世紀的戰(zhàn)略工程。工程建成后，長江荊江河段防洪標準可由目前的十年一遇提高到百年一遇，配合其他措施，可以防止荊江河段發(fā)生毀滅性災(zāi)害，還可減輕洪水對武

4、漢地區(qū)下游的威脅；三峽工程建成后，年發(fā)電量可達840億千瓦時，占目前全國年發(fā)電量的1／8，可為華中、華東和川東地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展提供重要的能源；可以大大提高川江航道通過能力，萬噸級船隊用半年時間可直達重慶，為發(fā)展西南地區(qū)的經(jīng)濟和繁榮長江航運事業(yè)創(chuàng)造條件；還有利于長江中下游城鎮(zhèn)的供水及南水北調(diào)。,13,14,一、大型水利水電工程環(huán)境地質(zhì)問題,大型水利水電工程對地質(zhì)環(huán)境的影響和破壞主要表現(xiàn)： 地形地貌的改變、 水利工程

5、影響區(qū)水文地質(zhì)條件的變化及其環(huán)境影響、 水庫岸坡失穩(wěn)、 水庫淤積、 水庫滲漏與浸沒、 水庫誘發(fā)地震、 大壩下游引水灌溉區(qū)土壤鹽漬化,15,一、大型水利水電工程環(huán)境地質(zhì)問題,(一) 地形地貌的改變 水庫上游回水范圍內(nèi)：庫底淤高淤平 河道修建閘壩形成水庫后庫區(qū)水位壅高的現(xiàn)象。其縱剖面線稱水庫回水線。當(dāng)三峽水庫蓄水位為水庫最低水位，即防洪限制水位145米時

6、，從大壩前緣到145米水位水面線的回水末端，叫做常年回水區(qū)。該區(qū)常年處于水庫狀態(tài)，流速較緩，水較深，天然河道(包括急流灘險)常年被淹沒，船舶在深水航道中航行，對航運十分有利。當(dāng)三峽水庫上游來水為五年一遇時(流量為61400立方米/秒)，防洪限制水位145米水面線回水末端在長壽附近，距三斗坪大壩前緣約524千米，所以，三峽水庫常年回水區(qū)的長度為524千米。     當(dāng)三峽水庫蓄水位為正常蓄

7、水位175米，上游來水為五年一遇時，其回水末端為水庫的終點，也即水庫的長度，三峽水庫終點位于江津花紅堡，距大壩前緣663千米。從常年回水區(qū)末端至水庫終點花紅堡，叫做變動回水區(qū)，長度約為140千米。形象點說，變動回水區(qū)汛后是水庫，汛期是河道。,16,大壩下游地區(qū)：原來被洪水淹沒的灘地、沙洲，暴露在河面上，被開墾為土地。 下游河道由淤積環(huán)境變?yōu)闆_刷環(huán)境；河口附近由淤積環(huán)境變?yōu)榍治g環(huán)境，海岸線不斷后退。 庫區(qū)一定范圍內(nèi)地形改變：開挖壩基

8、、取料場取料，還是堆放廢土，,17,1.庫區(qū)水動力場的改變 >> 2.庫區(qū)水化學(xué)場的改變3.庫區(qū)水溫度場的改變4.庫外水文地質(zhì)條件的改變,（二） 水文地質(zhì)條件的改變,一、大型水利水電工程環(huán)境地質(zhì)問題,,洪枯水季節(jié)的化學(xué)成分差別縮小或消失，溶解氧、硫化氫、二氧化碳含量均發(fā)生變化。,丹江口水庫：8月份前表層水溫平均為29.6℃ 躍溫層（15~25m)底層水溫平均為14.9 ℃,河水位及流量發(fā)生改變，地

9、表水與地下水的補給排泄關(guān)系，,18,一、大型水利水電工程環(huán)境地質(zhì)問題,庫區(qū)水動力場的改變 水力坡度減緩，地下水運動變化 地下水補排條件變化： 土壤浸沒、濕陷、沼澤化 <<,（二） 水文地質(zhì)條件的改變,19,一、大型水利水電工程環(huán)境地質(zhì)問題,水庫蓄水后庫區(qū)水文條件急劇變化，在庫岸斜坡與庫水相互作用過程中因庫岸失穩(wěn)塌落和岸邊淤積而引起的岸坡形態(tài)的改變稱為水庫邊岸再造。

10、（飽水，動水壓力，波浪沖刷） 主要形式： 岸坡坍蝕 見圖7-1 岸坡崩滑破壞：基巖庫岸地區(qū)，突發(fā)性塌岸 ，一次滑塌規(guī)模很大，大量巖塊瞬間傾入水中，急劇改變岸地貌形態(tài)和庫區(qū)水文特征。,（三） 水庫邊岸再造,20,㈠ 大型水利水電工程環(huán)境地質(zhì)問題 ⑶ 水庫邊岸再造,,,浸濕和波浪沖蝕,21,22,2009年5月18日，三峽庫區(qū)重慶巫山縣龔家坊河段發(fā)生山體崩塌，約兩萬立方米泥石滑入長江

11、，幸未造成船舶事故和人員傷亡 三峽工程自二00八年九月開始一百七十五米試驗性蓄水以后，受長期高水位浸泡和水位升降影響，庫區(qū)沿岸出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率增大、災(zāi)情險情增多的趨勢。根據(jù)國內(nèi)外水庫建設(shè)的經(jīng)驗，水庫庫岸再造必將經(jīng)歷三至五年甚至更長時間的過程。,三峽庫區(qū)巫山段發(fā)生山體崩塌,23,黃河上游的龍羊峽一劉家峽段婉蜒流淌于青藏高原的腹地上，穿過多個山間盆地和深山峽谷。盆地是水庫的理想庫區(qū)，峽谷段巖性堅硬，為良好的天然壩址；河段谷深坡陡，滑

12、坡災(zāi)害屢見不鮮，僅龍羊峽、拉西瓦、李家峽、公伯峽和積石峽等五個水庫的兩岸共發(fā)育30余個巨型古滑坡，形成了黃河上游獨特的滑坡災(zāi)害“自然博物館”。因此、水庫滑坡是黃河上游水電建設(shè)所面臨的、而且必須解決的主要工程地質(zhì)問題之一。,24,內(nèi)在因素： 庫岸地貌形態(tài)、（高陡） 斜坡巖土體的性質(zhì)、 岸坡結(jié)構(gòu)、 地下水類型、 庫岸植被覆蓋程度 岸邊人工建筑物的分布。,外在因素： 庫水動態(tài)、 風(fēng)浪特性、 大

13、氣降水 庫面浮冰。,,影響庫岸再造寬度和發(fā)展速度的因素：,庫區(qū)泥沙來源及運移規(guī)律,25,26,一、大型水利水電工程環(huán)境地質(zhì)問題,在河水含泥沙量大的河流上建庫，河水進入水庫后流速驟減，水流搬運能力下降，所攜泥沙在庫尾或支流的入庫口堆積，形成水庫淤積。 危害： 縮短水庫使用壽命，破壞航運條件，降低水電站的發(fā)電能力；提高地下水位和加劇土地鹽堿化：,(四) 水庫淤積,27,：,28,主要環(huán)境因素：

14、 入庫河水的泥沙含量 庫岸地帶的崩、滑、流發(fā)育狀況 水庫水位調(diào)度特性等。措施：降落水位沖沙 放空沖沙 疏浚：恢復(fù)小水庫或沉沙庫的庫容，或 部分恢復(fù)中等水庫的庫容,29,30,31,32,33,,2003年7月19號此次泄流排沙洞排出的為高含沙水流，含沙量高達每立方米300多公斤，預(yù)計在持續(xù)48個時的排沙過程中，將排水2億立

15、方米，沖刷水庫泥沙1000萬噸有效地減少水庫中的泥沙淤積。,34,（五）水庫浸沒,水庫浸沒：水庫蓄水后，引起庫岸周圍一定范圍內(nèi)地下水位抬升，當(dāng)壅高后的地下水位接近或超出地面時，有可能導(dǎo)致農(nóng)田沼澤化、土地鹽堿化、建筑物地基飽水惡化和礦坑充水等不良后果，稱此為水庫浸沒。 常發(fā)生水庫浸沒的地段： ①平原性水庫的大壩下游、順河壩或圍堤外側(cè)； ②地下水位埋藏淺、地表水和地下水排泄不暢、補給 量大于排出

16、量的庫岸地段； ③水庫附近封閉或半封閉的洼地邊緣。,35,36,一、大型水利水電工程環(huán)境地質(zhì)問題,人類工程活動所引起的地震稱為誘發(fā)地震。地下核爆炸、采礦、深井注水、抽采地下流體、水庫蓄水等均可誘發(fā)地震。 水庫誘發(fā)地震一般是指與水庫蓄水相伴的地震活動性的增強。因水庫蓄水而誘使壩區(qū)、水庫庫盆或近岸范圍內(nèi)發(fā)生的地震，叫做水庫誘發(fā)地震 目前，全球已有120多座水庫誘發(fā)了地震活動。其中大于5級的水庫誘發(fā)地

17、震16例，大于6級的水庫誘發(fā)地震4例。見表7-2。,（六）水庫誘發(fā)地震,37,,,38,,,39,(1)構(gòu)造型。此型主要是在大地構(gòu)造應(yīng)力長期作用下，構(gòu)造應(yīng)變能聚集于活動斷層的活動地段，在初始應(yīng)力較高的狀態(tài)下，由于庫水的各種物理、化學(xué)作用而誘發(fā)或觸發(fā)的。這種構(gòu)造型的水庫地震往往具有震級大、頻變高、延續(xù)時間長、震源較探等特點。在地震序列上多屬前震—主震—余震型。新豐江、曾文水庫地震即典型實例，丹江口水庫地震也基本上屬于這一類型。,(2)非構(gòu)

18、造型(巖溶塌陷型或重力型)。此型主要是巨厚的碳酸鹽類巖層在長期的地質(zhì)歷史期間形成了多層大小不等的溶洞，由于水庫蓄力，故改變了外力地質(zhì)作用的條件，導(dǎo)致地表和深度不等的局部巖體或巖塊失穩(wěn)，發(fā)生相對位移破壞而伴生的地震現(xiàn)象。這種塌陷型水庫地震并不需要很高的初始應(yīng)力，在活動區(qū)的穩(wěn)定地段或弱震區(qū)均可以發(fā)生。具有震級小、頻度低、延續(xù)時間短、震源極淺等持點。在序列上，多屬震群型。烏江渡水庫地震即典型實例，黃石水庫、鄧家橋水庫地震也基本上屬于這一類型

19、。,(3)混合型。該類水庫地震既可發(fā)生于強震區(qū)，可發(fā)生于弱震區(qū)。前進水庫和拓林水庫的地震活動有可能用于這種類型。,中國水庫地震類型：,方永剛《環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)》,40,第一節(jié) 工程活動與地質(zhì)環(huán)境,,,,,,,,41,7.1 工程活動與地質(zhì)環(huán)境 一、大型水利水電工程環(huán)境地質(zhì)問題,三峽水庫已初步形成，隨著蓄水位上升，庫容加大，誘發(fā)水庫地震的可能性也將加大?！　?根據(jù)歷史地震震級并適當(dāng)加權(quán)，確定庫區(qū)最大可信地震為 6級左右。在仙女

20、山和九灣溪斷裂一帶（距壩址為18 km）存在誘發(fā)地震的可能，震級MS=5.0~5.8 級。對壩址所受影響烈度為Ⅵ度，不會對按烈度Ⅶ度設(shè)防的樞紐主要建筑物構(gòu)成直接威脅。三峽水庫蓄水運行后，地震頻次與強度雖有所增加，但地震活動仍保持在三峽地區(qū)原有弱地震活動狀態(tài)。必須加強對三峽水庫誘發(fā)地震的監(jiān)測與探討，預(yù)防地震及地質(zhì)災(zāi)害，確保工程建設(shè)及運行安全。,42,截至2006年底，全國公路總里程達345.70萬公里，全國公路總里程中，國道13.34萬公

21、里，省道23.96萬公里，縣道50.65萬公里，鄉(xiāng)道98.76萬公里，專用公路5.80萬公里，村道153.20萬公里，分別占公路總里程的3.9%、6.9%、14.7%、28.6%、1.7%和44.3%。 全國等級公路里程228.29萬公里，占公路總里程的66.0%，按公路技術(shù)等級分組，各等級公路里程分別為：高速公路4.53萬公里，一級公路4.53萬公里，二級公路26.27萬公里，三級公路35.47萬公里，四級公路157.48萬公里，等

22、外公路117.41萬公里。全國公路密度為36.0公里/百平方公里。全國通公路的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）占全國鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）總數(shù)的98.3%，通公路的建制村占全國建制村總數(shù)的86.4%。全國還有672個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和89975個建制村不通公路。 農(nóng)村公路、高速公路建設(shè)取得新成果。2006年底，全國農(nóng)村公路（含縣道、鄉(xiāng)道、村道）里程達到302.61萬公里。,《中華人民共和國運輸部》,7.1 工程活動與地質(zhì)環(huán)境 二、道路交通工程環(huán)境地質(zhì)問題,43,,,44,到20

23、08年底，中國鐵路營業(yè)里程達79687.5公里，居亞洲第一位。一個橫貫東西、溝通南北、干支結(jié)合的具有相當(dāng)規(guī)模的鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成并加快完善步伐。根據(jù)國務(wù)院批準的《綜合交通網(wǎng)中長期發(fā)展規(guī)劃》，2020年我國鐵路網(wǎng)營業(yè)里程將達到12萬公里以上。 2010 年10月26日上午9時，滬杭高鐵正式開通運營，滬杭高鐵將開行時速350公里的國產(chǎn)“和諧號”CRH380A新一代高速動車組列車。目前中國高速鐵路運營里程已達7431公里。,45,46,

24、7.1 工程活動與地質(zhì)環(huán)境 二、道路交通工程環(huán)境地質(zhì)問題,1.邊坡變形失穩(wěn) 由于開挖路塹和平整路基 自然山坡的應(yīng)力平衡條件發(fā)生變化，常導(dǎo)致邊坡變形失穩(wěn)，發(fā)生崩塌（軟弱破碎帶）、滑坡（復(fù)活）、泥石流（強降雨）等災(zāi)害或造成路基、路塹失穩(wěn)變形。 大量廢棄土石的，崩塌或泥石流的物源區(qū)；對天然植被的破壞也加快水土流失的速率。,47,據(jù)海峽兩岸旅游交流協(xié)會臺北辦事處消息，受臺風(fēng)“鲇魚”影響，2010年10月2

25、1日臺灣普降大到暴雨，東部降雨量近500毫米，蘇花公路沿途多處發(fā)生水災(zāi)、泥石流和山體塌方 .19名在珠海參團的旅客，所乘的旅游大巴是在蘇花公路116公里處遭泥石流掩埋的。,48,,泥石流阻斷麗江至攀枝花公路,2010年10月18日22時28分，海南東線高速178公里處附近的一處山體再次發(fā)生泥石流，泥石流沖到高速公路。,49,7.1 工程活動與地質(zhì)環(huán)境 二、道路交通工程環(huán)境地質(zhì)問題,2.水文地質(zhì)環(huán)境的變化 交通線路建

26、設(shè)工程，影響并改變地表徑流的原有狀態(tài)，或使淺層地下水含水層被截斷，下游地區(qū)地下水補給減少，井、泉水枯竭，甚至土壤荒漠化現(xiàn)象； 當(dāng)線路穿越山腰處時，則在道路的上邊坡出現(xiàn)地水露頭；開鑿很深的路塹時，引起地下水水位下降。 巖溶發(fā)育地區(qū)修筑交通線路、可能山現(xiàn)路基基底冒水、水淹路基、隧道涌水、大規(guī)模突泥和大面積地面沉陷等環(huán)境地質(zhì)問題。,50,3.洞室破壞與隧道涌水,山體變形，坍方，巖溶塌陷，涌水（突水）、泥屑

27、流，巖爆，高地溫， 瓦斯爆炸： 山體變形如滑坡、錯落等是隧道建設(shè)最常遇到的環(huán)境工程地質(zhì)問題，其危害是極為嚴重的。它土要發(fā)生于淺埋、偏壓及洞口地段。如襄渝線狗磨攤隧道(o．581km)建在滑坡體上，施工中多次滑移坍塌。1976年交運后，繼續(xù)滑動引起隧道襯砌變形損壞、漏水成簾，中線移動達200一300 mm，須改線另建，投資約需3000萬元。涌水常出現(xiàn)在斷裂構(gòu)造帶、松散巖體或巖溶通道等地段。泥屑流常發(fā)生于進入被封閉

28、的飽和松軟圍巖、充填巖溶洞穴、斷層破碎帶、侵入巖接觸破碎帶，常引發(fā)具極強破壞力的環(huán)境地質(zhì)問題。巖爆：我國成昆線最大埋深為1650 m的關(guān)村壩隧道(6.187km)為硅質(zhì)灰?guī)r，曾發(fā)生嚴重巖爆，射距2~3m，彈出巖塊體積最大(0.5×0.4×0.07)m3。,《環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)》,51,秦嶺隧道中國最長的鐵路隧道，位于在建的西（安）（安）康鐵路青岔車站和營盤車站之間，由兩座基本平行的單線隧道組成，兩線間距為30米，其中Ⅰ

29、線隧道全長18460米；Ⅱ線隧道全長18456米。隧道通過地區(qū)巖性主要為混合片麻巖、混合花崗巖、含綠色礦物混合花崗巖；洞身穿過13條斷層，其中大的斷層有F、F、F等區(qū)域斷層。施工時有高地應(yīng)力、巖爆、地墊、斷裂帶涌水、圍巖 失穩(wěn)等。家竹箐隧道是中國鐵路瓦斯含量最高的長大隧道，位于南昆鐵路威（舍）紅（果）段的魯番站與上西鋪站之間。隧道全長4975米。隧道洞身有1085米是煤系地層，主要煤層共14層，各煤層瓦斯壓力測算值大多超過0.6Mpa

30、，最高的達到1.34Mpa。煤炭部門《防治煤與瓦斯突出細則》指出，當(dāng)煤層瓦斯壓力超過0.6Mpa時，已存在煤與瓦斯發(fā)生“突出”的危險。據(jù)測算，隧道施工通過煤層時，瓦斯涌出量最多達到每小時349立方米。因此，家竹箐隧道屬高瓦斯有突出危險的隧道 。,,,52,7.1 工程活動與地質(zhì)環(huán)境三、跨流域調(diào)水工程環(huán)境地質(zhì)問題,跨流域、長距離調(diào)水可以擴大農(nóng)業(yè)灌溉面積，提高糧食產(chǎn)量，促進航運、改善受水地區(qū)的水質(zhì)和自然環(huán)境，同時具有防洪效益。但人為改變

31、了天然水系，不僅引發(fā)流域生態(tài)系統(tǒng)的變化，還淹沒大量土地，迫使工程沿線居民搬遷，使被引水河流下游水資源發(fā)生變化，可能造成受水地區(qū)土壤次生鹽漬化。,53,7.1 工程活動與地質(zhì)環(huán)境三、跨流域調(diào)水工程環(huán)境地質(zhì)問題,,54,7.1 工程活動與地質(zhì)環(huán)境三、跨流域調(diào)水工程環(huán)境地質(zhì)問題,,55,京杭運河北起北京，南至杭州，經(jīng)北京、天津兩市及河北、山東、江蘇、浙江四省，溝通海河、黃河、淮河、長江、錢塘江五大水系，全長1800公里。此次對京杭運河

32、的疏堵工程指的是京杭運河通航河段(即山東濟寧至杭州)883公里，其中山東171公里，江蘇612公里，浙江100公里。,56,東線、中線、西線三項工程的年調(diào)水總規(guī)模約380～480億m3,57,從長江上游通天河、支流雅礱江和大渡河上游筑壩建庫，開鑿穿過長江與黃河的分水嶺巴顏喀拉山的輸水隧洞，調(diào)長江水入黃河上游。每年可調(diào)水170億m3 　　西線工程的供水目標主要是解決涉及青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西等六?。▍^(qū)）黃河上中游地區(qū)和渭

33、河關(guān)中平原的缺水問題。,南水北調(diào)西線工程,58,西線工程的主要工程地質(zhì)問題有： 區(qū)域穩(wěn)定性與活動性構(gòu)造問題、高地應(yīng)力與圍巖穩(wěn)定問題、高壓水頭問題、碎屑流問題、外水壓力與襯砌問題、洞室涌水問題、高地溫問題、有害氣體問題、冰凍問題等。,59,南水北調(diào)中線工程從漢江丹江口水庫陶岔渠首閘引水，經(jīng)長江流域與淮河流域的分水嶺方城埡口，沿唐白河流域和黃淮海平原西部邊緣開挖渠道，在鄭州以西孤柏咀處通過隧洞或渡槽穿過黃河，沿京廣鐵路西側(cè)北

34、上，可基本自流到北京、天津，大部分地段為明渠輸水，受水區(qū)范圍15萬km2。,南水北調(diào)中線工程,60,輸水總干渠從陶岔渠首閘至北京團城湖全長1,267km，其中黃河以南477km，穿黃工程段10km，黃河以北780km。天津干渠從河北省徐水縣分水，全長154km。黃河與中線工程連接渠段，從黃河西霞院水庫至中線北平皋，全長約40km,可在漢江和海河平原同時發(fā)生特殊枯水年時用黃河水接濟中線水源不足，提高向北京以及黃河以北受水區(qū)城市供水的保證程

35、度。,61,中線工程的主要工程地質(zhì)問題包括： 高地震烈度區(qū)的砂土液化問題、膨脹土和濕陷性黃土狀土的渠坡及建筑物地基穩(wěn)定問題、通過煤礦區(qū)的壓煤問題和采空區(qū)的渠道穩(wěn)定問題、渠道滲漏及其引起的浸沒和鹽堿化問題、穿黃工程隧洞方案的圍巖穩(wěn)定問題等,62,南水北調(diào)東線工程,63,南水北調(diào)東線工程,主要供水范圍是黃淮海平原東部和膠東地區(qū)，受水面積18萬km2。主要供水目標，是解決包括津浦鐵路沿線和膠東地區(qū)的城市缺水以及蘇北地區(qū)的農(nóng)

36、業(yè)缺水，補充魯西南、魯北和河北東南部的部分農(nóng)業(yè)用水。東線工程除調(diào)水北送任務(wù)外，還兼有防洪、除澇、航運等綜合效益，亦有利于我國重要歷史遺產(chǎn)京杭大運河的保護。,64,南水北調(diào)東線工程,東線工程的主要工程地質(zhì)問題包括： 高地震烈度區(qū)的渠道邊坡、 建筑物穩(wěn)定和地基液化問題、 渠道兩側(cè)地下水位升高引起的浸沒和土壤鹽堿化問題 砂性土渠段的滲透穩(wěn)定問題、 軟土段渠坡穩(wěn)定問題及

37、穿黃隧洞圍巖穩(wěn)定、 突水流砂等問題。,65,66,7.2 城市化與地質(zhì)環(huán)境,一、城市生態(tài)系統(tǒng)及其特征二、城市化與水環(huán)境三、城市化與地質(zhì)災(zāi)害四、城市化與土地利用五、城市環(huán)境地質(zhì)研究,67,生態(tài)系統(tǒng)： 一個生物物種在一定范圍內(nèi)所有個體的總和在生態(tài)學(xué)中稱為種群；在一定的自然區(qū)域中許多不同種的生物的總和則稱為群落，任何一個生物群落與其周圍非生物環(huán)境的綜合體就是生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem). 生命系

38、統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)在特定空間的組合。,,城市生態(tài)系統(tǒng)： 凡擁有10萬以上人口、住房、工商業(yè)、行政、文化娛樂等建筑物占50%以上面積，具有發(fā)達的交通網(wǎng)和車輛來往頻繁的人類聚居的區(qū)域，即可稱為城市生態(tài)系統(tǒng),68,7.2 城市化與地質(zhì)環(huán)境一、城市生態(tài)系統(tǒng)及其特征,組成：自然環(huán)境、社會經(jīng)濟和文化科學(xué)技術(shù) 屬于人工系統(tǒng)。,,,69,7.2 城市化與地質(zhì)環(huán)境一、城市生態(tài)系統(tǒng)及其特征,城市生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)相比，

39、具有以下特征： ⑴ 城市環(huán)境的容量：城市環(huán)境容量的大小取決于地理位置制約下的自然環(huán)境背景。 城市容量：是在一定的城市空間范圍內(nèi)，以某種生存生活質(zhì)量為前提所能容納的最大人口負荷量。 內(nèi)涵: 特定的空間范疇、主體是人、具有相對的時間性。,70,城市容量又是一個以城市人口容量為主體，同時包含城市的生物容量、資源土地容量、大氣環(huán)境容量、交通建筑容量以及經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)容量等的多重復(fù)合容量系統(tǒng)。從自然資源

40、及環(huán)境因素出發(fā)，可以分為城市土地承載容量、水資源容量、及大氣環(huán)境容量， 從人工自然因素出發(fā)，可以分為城市交通容量、建筑容量、市政容量(包含供電、供水、供氣、供暖、電訊等)，從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素出發(fā)，可以分為第一產(chǎn)業(yè)容量、第二產(chǎn)業(yè)容量、第三產(chǎn)業(yè)容量等。上述容量共同作用于城市空間，形成特定空間范圍內(nèi)的特定的城市容量。,71,⑵ 非生態(tài)結(jié)構(gòu)無限擴大：城市生態(tài)系統(tǒng)呈到“倒金字塔”,食物鏈：營養(yǎng)級一般只有4~5級。低位營養(yǎng)級的能量僅有10%左右

41、能被上一級利用。,72,⑶ 城市是一個開放系統(tǒng)： 流量大、容量大、密度高、運轉(zhuǎn)快的巨大開放系統(tǒng)， 廣泛的物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)換。⑷ 地質(zhì)作用的重點和強度的差異： 山地城市（邊坡失穩(wěn)、水土流失）、 平原城市和濱海城市（地面沉降、海水入侵） 礦業(yè)城市：地面沉陷、地裂縫和“三廢”污染等,73,7.2 城市化與地質(zhì)環(huán)境,與城市化過程相關(guān)的環(huán)境地質(zhì)問題很多： 區(qū)域地殼穩(wěn)定性問

42、題、 地基穩(wěn)定性問題、 深基坑開挖引起的邊坡穩(wěn)定性問題、 水質(zhì)污染及水資源保護問題（水環(huán)境問題）、 城鎮(zhèn)固體廢棄物處置問題、 城市地質(zhì)災(zāi)害、城市土地利用與規(guī)劃等。,二、城市化與水環(huán)境,74,7.2 城市化與地質(zhì)環(huán)境二、城市化與水環(huán)境,,75,7.2 城市化與地質(zhì)環(huán)境二、城市化與水環(huán)境,76,7.2 城市化與地質(zhì)環(huán)境二、城市化與水環(huán)境,（一）城市水災(zāi)害問題

43、 致災(zāi)能量增大、損失增加 洪水 城市最普遍的水患困擾是城市遭受暴雨的自適應(yīng)能力。（二）城市水資源短缺 水資源不足：區(qū)域性地下水位下降 北方城市：地面沉降，加劇洪澇災(zāi)害。 沿海城市：海水入侵、地下水咸化(三) 城市水環(huán)境污染問題,77,2008年5月30日，廣西柳州暴雨如注，降雨量達100毫米以上，市內(nèi)多處低洼地段發(fā)生嚴重內(nèi)澇，市民相互幫助，從容面對。據(jù)悉，強降雨自25日襲擊廣西大

44、部分地區(qū)以來，引發(fā)嚴重的山洪災(zāi)害，目前已造成4人死亡，118000人受災(zāi) 。,78,(四)城市水環(huán)境的保護與水資源合理利用 1.城市防洪 主要是防止洪水（外水）和澇水（內(nèi)水）兩項。 外水包括：上游產(chǎn)生的江河洪水、潰壩洪水、風(fēng)暴潮、山洪等 預(yù)報系統(tǒng)和防洪堤、擋潮閘等設(shè)施。 防內(nèi)水的措施包括：①建立完善的雨水系統(tǒng)，保降雨及時排除市區(qū)；②建設(shè)大型排水泵站，及時排除低洼地區(qū)積水；③建設(shè)城市蓄水設(shè)施，調(diào)蓄雨洪。,7.2

45、 城市化與地質(zhì)環(huán)境二、城市化與水環(huán)境,79,7.2 城市化與地質(zhì)環(huán)境二、城市化與水環(huán)境,2.城市供水 建立水源地，水庫 供水區(qū)域劃分 3.城市水環(huán)境保護 城市區(qū)域內(nèi)水體水質(zhì)清潔 污水總量控制和排污許可證制度、水環(huán)境質(zhì)量標準、城市污水管網(wǎng)、污水處理廠、污水資源化,80,根據(jù)《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》（以下簡稱《綱要》）提出的環(huán)境保護目標，制訂本計劃

46、。 “十一五”期間國家對化學(xué)需氧量、二氧化硫兩種主要污染物實行排放總量控制計劃管理，排放基數(shù)按2005年環(huán)境統(tǒng)計結(jié)果確定。 計劃到2010年，全國主要污染物排放總量比2005年減少10%，具體是：化學(xué)需氧量由1414萬噸減少到1273萬噸；二氧化硫由2549萬噸減少到2294萬噸。在國家確定的水污染防治重點流域、海域?qū)ｍ椧?guī)劃中，還要控制氨氮（總氮）、總磷等污染物的排放總量，控制指標在各專項規(guī)劃中下達

47、，由相關(guān)地區(qū)分別執(zhí)行，國家統(tǒng)一考核。,81,“十一五”期間全國化學(xué)需氧量排放總量控制計劃表,82,7.2 城市化與地質(zhì)環(huán)境 三、城市化與地質(zhì)災(zāi)害,（一）城市地質(zhì)災(zāi)害的種類 從廣義上講，凡對城市造成威脅的地質(zhì)災(zāi)害均屬城市地質(zhì)災(zāi)害的范疇。 在城市范圍內(nèi)各類地質(zhì)原生災(zāi)害與次生災(zāi)害包括強烈地震、洪水泛濫、泥石流、崩塌、滑坡、水土污染、地面沉降、地表塌陷，以及特殊地基土（軟弱土、濕陷土、膨脹土等）在外因作用下轉(zhuǎn)換而成

48、的次生災(zāi)害。 誘發(fā)的環(huán)境因素主要有：動力地質(zhì)作用，不同性狀的巖土類型、水文地質(zhì)條件、人類活動等。,83,7.2 城市化與地質(zhì)環(huán)境 三、城市化與地質(zhì)災(zāi)害,（二）城市地質(zhì)災(zāi)害的特點 1.城市地質(zhì)災(zāi)害的多樣性 2.城市地質(zhì)災(zāi)害的復(fù)雜性 成因多元性；災(zāi)害的誘發(fā)性 3.城市地質(zhì)災(zāi)害的突發(fā)性 4.災(zāi)害破壞的嚴重性和影響的廣泛性 5.城市地質(zhì)災(zāi)害的持續(xù)性 災(zāi)后往往伴隨發(fā)生各

49、種次生災(zāi)害。地面沉降為累進性地質(zhì)災(zāi)害，即以緩慢的物理、化學(xué)的變異和遷移為特征的地質(zhì)災(zāi)害。,84,卡曼斯科(納米比亞)——沙漠吞噬的城市,85,2008年11月23日11時35分左右，廣西河池市鳳山縣發(fā)生一起嚴重地質(zhì)災(zāi)害事故。在距鳳山縣城約1公里的鳳山至巴馬二級公路上，有四五萬立方米石方塌下，300多米的路面被填埋。據(jù)現(xiàn)場救援指揮部初步統(tǒng)計，事故造成6棟樓房，19間房屋被埋。截至19時，搜救人員已在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)1名遇難者，此外還有6名傷者已經(jīng)

50、被送往醫(yī)院救治。初步估計還有5人被埋。新華社發(fā)(周恩革 攝),86,地震前的北川,87,地震后的北川,88,時間4月14日 震級 深度5時39分57秒 4.7級地震 6公里7時49分40秒 7.1級地震 33公里8時01分17秒 4.8級地震 10公里8時05分29秒 4.3級地震 8公里8時59分41秒

51、 3.8級地震 8公里9時25分17秒 6.3級地震 30公里11時15分41秒 3.9級地震 12公里,89,7.2 城市化與地質(zhì)環(huán)境 四、 城市化與土地利用,城市建設(shè)、建筑、工業(yè)和交通運輸?shù)陌l(fā)展需要占用大量的土地。 城市用地主要為工業(yè)用地、倉儲用地、交通運輸用地、生活居住用地和綠化用地等五大類。為使城市土地利用合理化，必須進行城市總體規(guī)劃和土地利用控制

52、。土地利用控制主要包括土地利用方式及土地空間安排兩個方面。,90,7.2 城市化與地質(zhì)環(huán)境 四、 城市化與土地利用,今年國務(wù)院共批準84個城市建設(shè)用地28816.97公頃，其中，新增建設(shè)用地21642.85公頃，農(nóng)用地轉(zhuǎn)用20215.28公頃，占用耕地14539.72公頃。批準用地中，近八成用于城市公共基礎(chǔ)設(shè)施和居住項目建設(shè)； 2008-08-05 信息來源：中國國土資源報,91,7.

53、3 農(nóng)業(yè)活動與地質(zhì)環(huán)境,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與地質(zhì)環(huán)境密切聯(lián)系，土壤是在地質(zhì)歷史時期由表層的巖石圈物質(zhì)演化而來的，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要良好的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量；農(nóng)業(yè)活動對土壤系統(tǒng)的改造又造成許多環(huán)境地質(zhì)問題，如土壤污染、土壤環(huán)境中微量元素的淋失與重新分配、水資源短缺、富營養(yǎng)化和水土流失等。,92,7.3 農(nóng)業(yè)活動與地質(zhì)環(huán)境一、農(nóng)業(yè)化學(xué)化對地質(zhì)環(huán)境的影響,（一）化肥與環(huán)境污染 中國蘇南地區(qū)：農(nóng)田氮肥年均使用量為345kg/hm2，是科學(xué)施肥量（120

54、~180kg/hm2)的兩倍左右；磷肥年均使用量為18kg/hm2。,93,7.3 農(nóng)業(yè)活動與地質(zhì)環(huán)境一、農(nóng)業(yè)化學(xué)化對地質(zhì)環(huán)境的影響,氮肥：尿素CO(NH2)2,氨水(NH3.H2O),銨鹽如:碳酸氫銨(NH4HCO3),氯化銨(NH4Cl),硝酸銨(NH4NO3) ；一些復(fù)合肥如磷酸銨[磷酸二氫銨NH4H2PO4和磷酸氫二銨(NH4)2HPO4的混合物],硝酸鉀(KNO3)也可做氮肥. 氮肥的使用：土壤酸性增加；危害人體健康；水體

55、富營養(yǎng)化；飲用水的衛(wèi)生安全。,94,7.3 農(nóng)業(yè)活動與地質(zhì)環(huán)境一、農(nóng)業(yè)化學(xué)化對地質(zhì)環(huán)境的影響,鉀肥（主要鉀肥品種有氯化鉀、硫酸鉀、鉀石鹽、鉀鎂鹽、光鹵石、硝酸鉀、窯灰鉀肥。） 鉀肥的使用：鉀肥使用，引起土壤鈣流失，破壞土壤團里結(jié)構(gòu)，使土壤發(fā)生板結(jié)，物理性狀惡化。,95,7.3 農(nóng)業(yè)活動與地質(zhì)環(huán)境一、農(nóng)業(yè)化學(xué)化對地質(zhì)環(huán)境的影響,磷肥：天然磷肥，如海鳥糞、獸骨粉和魚骨粉等；化學(xué)磷肥，如過磷酸鈣、鈣鎂磷肥等。 根據(jù)

56、所含磷酸鹽的溶解能性可分為：（1）水溶性磷肥，如普通過磷酸鈣、重過磷酸鈣等。其主要成分是磷酸一鈣。易溶于水，肥效較快。（2）枸溶性磷肥，如沉淀磷肥、鋼渣磷肥、鈣鎂磷肥、脫氟磷肥等。其主要成分是磷酸二鈣。不溶于水而溶于水2％枸櫞酸溶液，肥效較慢。（3）難溶性磷肥，如骨粉和磷礦粉。其主要成分是磷酸三鈣。不溶于水和2％枸櫞酸溶液，須在土壤中逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵋烩}或磷酸二鈣后才能發(fā)生肥效。 磷肥的使用：可形成沉淀，使土壤的通氣性、透氣性變差

57、,96,7.3 農(nóng)業(yè)活動與地質(zhì)環(huán)境一、農(nóng)業(yè)化學(xué)化對地質(zhì)環(huán)境的影響,（二）農(nóng)藥與環(huán)境污染 農(nóng)藥是一種泛指的術(shù)語，它不僅包括殺蟲劑，還包括除草劑、滅菌劑、防治嚙齒類動物的藥物，以及動植物生長調(diào)節(jié)劑等。其中主要是除草劑、殺蟲劑、滅菌劑。據(jù)估計，全世界由于病、蟲草三害，每年使糧食損失占總產(chǎn)量的35%。使用農(nóng)藥大概可奪會其中的30%~40%，從防治病蟲害和提高農(nóng)作物產(chǎn)量需要的角度看，使用農(nóng)藥確實取得了顯著的效果。,97,7.3

58、農(nóng)業(yè)活動與地質(zhì)環(huán)境一、農(nóng)業(yè)化學(xué)化對地質(zhì)環(huán)境的影響,危害：由于化學(xué)農(nóng)藥在環(huán)境中的殘留和持久性、高毒性、高生物活性等特性，尤其像DDT類農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了許多有害的作用與影響。如土壤、地表水體污染，飲用水污染；糧食污染；影響作物和水生生物生長（降低浮游生物的光合作用）；威脅生物多樣性（益鳥、益蟲），導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。,98,7.3 農(nóng)業(yè)活動與地質(zhì)環(huán)境一、農(nóng)業(yè)化學(xué)化對地質(zhì)環(huán)境的影響,（三）農(nóng)業(yè)廢棄物與環(huán)境污染 地膜覆蓋栽

59、培技術(shù)：白色污染，土壤板結(jié)及土壤生產(chǎn)力下降 廢棄物引起大氣污染及影響溫室效應(yīng) 土壤鹽漬化；沙漠化；水土流失； 土壤退化；土地減少等。,99,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境一、概述,廢棄物主要來源于人類生產(chǎn)和消費活動，通常是指生產(chǎn)、生活中的廢棄物，俗稱垃圾。固體廢棄物常指被丟棄的固體和泥狀物質(zhì)，包括從廢水、廢氣中分離出來的固體顆粒物。按照其來源分為礦業(yè)廢棄物、工業(yè)廢棄物、城市廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物和放

60、射性廢棄物等五種類型。 固體廢棄物在一定條件下會發(fā)生物理、化學(xué)或生物的轉(zhuǎn)化，對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，弱處理方法不當(dāng)，有害物質(zhì)可通過水、氣、土壤、食物鏈等途徑污染環(huán)境，進而危害人類的安全。,100,㈠ 概述,101,,102,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境二、城市廢棄物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,（一）城市廢棄物的構(gòu)成 城市廢棄物是指城市居民的生活廢棄物、商業(yè)廢棄物、道路掃集物，但不包括建筑廢棄物和工業(yè)廢棄物。它包括主

61、要以蔬菜、果皮、煤灰為主的廚房廢棄物，以廢舊塑料、廢鐵制品、廢舊電器和家具為主的家庭廢棄物，伴隨商業(yè)活動排出的包裝紙屑、塑料包裝物等商業(yè)廢棄物，市政維護管理中產(chǎn)生的街道清掃廢棄物等等。,103,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境二、城市廢棄物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,104,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境二、城市廢棄物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,,105,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境二、城市廢棄物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,（二）城市廢棄物對地質(zhì)環(huán)

62、境的影響 1.侵占土地 每堆積1萬噸城市廢棄物，約需要占地670平方米。 美國：60.3×104t /d,占用土地1.63km2;至20世紀90年代初，美國廢棄物填埋場達75000個。 中國：,106,北京垃圾填埋場（2007年6月）,107,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境二、城市廢棄物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,（二）城市廢棄物對地質(zhì)環(huán)境的影響 2.污染土壤和空氣 城

63、市廢棄物及其浸出液中的有害物質(zhì)，如重金屬等改變土質(zhì)和土壤結(jié)構(gòu)，使土壤酸化、堿化或硬化；有毒物質(zhì)可殺滅土壤中的微生物，使土壤喪失腐解能力，妨礙植物根系生長，最終導(dǎo)致草木不生。被植物吸收，通過食物鏈危害人類。 空氣污染,108,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境二、城市廢棄物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,,109,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境二、城市廢棄物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,(二） 城市廢棄物對地質(zhì)環(huán)境的影響 3.污染水體

64、 城市廢棄物對地表水體的危害，歸因于人們直接把廢棄物傾倒于湖泊、河流沿岸和排水溝渠兩側(cè)。 城市廢棄物的露天堆放或土地掩埋是地下水的重要污染源。,110,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境二、城市廢棄物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,,111,,112,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境二、城市廢棄物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,（二）城市廢棄物對地質(zhì)環(huán)境的影響 4.危害人體健康 某些傳染性廢棄物直接向空氣中傳播病菌而致人

65、生病，被污染的土壤和水體可經(jīng)過食物鏈對人體健康造成危害。,113,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境二、城市廢棄物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,（三）城市廢棄物的處置方法 城市固體廢棄物經(jīng)過收集、運輸、轉(zhuǎn)運、預(yù)處理（壓縮、破碎、焚燒、回收利用等）后，最終續(xù)作安全處置，對城市固體廢棄物的處理工藝主要分三類，即破碎壓實、焚燒和資源回收再利用。 處置方法主要有：露天填埋法、衛(wèi)生填埋法、焚燒法、堆肥法、固化法和綜合利用法等。前三

66、種處置方法在發(fā)達國家的廢棄物處置率高達90%以上。,114,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境二、城市廢棄物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,1.露天填埋法 2.高溫堆肥法 有機廢棄物在微生物作用下，發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)而降解形成一種類似腐殖質(zhì)土壤的物質(zhì)，可作肥料被用來改良土壤。食品廢棄物、花園有機廢棄物、紙和糞便等均適于堆肥。 ③ 焚燒法；,115,3.燃燒法 燃燒法就是利用高溫（900~1000℃）燃燒易燃或惰性殘余廢棄物。

67、4.土地衛(wèi)生填埋 土地衛(wèi)生填埋的工程原理是將廢物限制在盡可能小的區(qū)域內(nèi)，并進行壓縮和分層處置，每層廢棄物的表面均用土料覆蓋，共同構(gòu)成一個填筑單元。5.綜合利用法,116,,117,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境三、放射性廢物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,放射性廢物是指在處理或操作放射性物料的過程中產(chǎn)生的具有放射性的廢物。 核廢物的放射性與化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。每一種放射性核素都有一定的半衰期，能放射具有一定能量的射線。,118,

68、7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境三、放射性廢物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,（一）放射性廢物的種類和特性 1.放射性廢物的種類 放射性廢物主要類型有：超鈾廢物、核燃料循環(huán)后待處置的放射性廢物、已退役的核設(shè)施廢物、鈾選礦廠尾渣等。 根據(jù)放射性強度分為低強度放射性廢物、中放廢物、高放廢物三類，亦常稱為微居里級、毫居里級和居里級廢物。,119,7.3 人工廢棄物處置與地質(zhì)環(huán)境三、放射性廢物處置的環(huán)境地質(zhì)問題,（一）放射