中國城市地質環境基本特征

  1 地質環境格局

 

  我國大陸的現代自然格局,是由幾個相對穩定的陸塊和幾條重要活動帶經過漫長地質歷史時期的發展和演化而形成的,也是巖石圈與大氣圈、水圈和生物圈相互作用的結果。按板塊學說觀點,西部印度洋板塊與歐亞板塊的碰撞,導致喜馬拉雅山脈的形成和青藏高原的隆起;東部太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖,引起弧后拉張和大陸邊緣的彌散,出現拉伸構造,造成松遼、華北一帶的斷陷盆地的低原;東南部又受菲律賓板塊與歐亞板塊的碰撞,形成包括臺灣島在內的北北東向的隆起帶。現代地殼構造格局決定了中國大陸總體地勢格架,形成了以青藏高原為第一階梯,向北、向東遞降的三個階梯狀地勢面。在平面布局上構成山地、丘陵、高原、盆地和平原縱橫交錯的網狀地形結構。

 

  上述地勢格局,對中國大陸氣候的狀況起著重要控制作用。西北地區由于印度洋濕氣流受阻,造成干旱、半干旱氣候,形成新疆和內蒙古大面積戈壁、沙漠及甘陜黃土高原。與此對照,東南地區為濕熱、潮濕的亞熱帶氣候。

 

  1.2 城市自然地質災害發育分布狀況

 

  大地構造、地勢和氣候條件,確定了我國自然地質災害的分布狀況,城市建設環境中可能遇到以下主要地質災害。

 

  (1)城市地震災害 我國地震具有頻度高、強度大和分布廣的特點。地震活躍帶多沿陸塊間的活動帶展布,三個階梯的接合部和東部碰撞隆起帶是地震較強烈的地帶。與其他地質災害相比,它是造成我國城市經濟損失,人口傷亡最為嚴重的災害。我國有近1/3的大城市和2/5的中等城市,處在地震基本烈度Ⅶ度和Ⅶ度以上地區。地震通過地面振動和引發地面巖土體的變形破壞對城市造成危害。處于第三階梯的沿海城市,地震引發的大面積砂土液化、軟土塑流,以及海嘯等擴大了地震災害;山區城市,主要在第二階梯分布區,地震引發的山體失穩和江河堰塞加重了地震災害。我國地震活動性西部明顯強于東部,然而由于東部是城市人口密集和經濟繁榮地區,地震災害的損失大于西部。

 

  (2)城市地面變形與地裂縫 中國東部在引張應力作用下,巖石圈的擴展形成一系列裂陷盆地和地塹(裂谷),如第二階梯的鄂爾多斯(拗陷)盆地,四川(拗陷)盆地、汾渭地塹(裂谷)和處在第三階梯的松遼盆地、華北(斷陷)盆地、江漢(斷陷)盆地、蘇北(斷陷)盆地,以及華南一些小盆地等。這些盆地都是人口相對集聚,城鎮密布的地域。盆地中的斷陷盆地和地塹,其周邊通常被一些近期仍有活動的伸展斷裂所圍限,有的盆地蓋層也被深部斷裂分割。盆地擴展引起盆地地面沉降、變形和形成一系列地裂縫,已受其危害和威協的城市如西安、渭南、大同、臨汾、邯鄲、沙市等。這種構造重力擴展引起的地面變形破裂,一般情況下發展緩慢,通常通過它的長期演化過程造成的后果構成城市建設的不良環境,如地裂縫及其附近的不良建基條件,地面沉降造成積水洼地和擴大洪澇災區范圍等。但城市建設與地下水、氣資源開發不當,可能促使這些變形破裂跡象加劇,甚至引發深部變動造成更為嚴重的后果。

 

  (3)地面巖土體變形破壞 崩塌、滑坡以及泥石流(簡稱:崩滑流)等地面巖土體變形破壞,是山區城市可能遇到的最主要的地質災害之一。大陸第二階梯區是崩滑流頻發多災區,長江和黃河中上游水系沿江城鎮受其危害甚重,有些城鎮就建在滑坡、崩塌堆積群體之上。東部第三階梯的遼寧、北京、河北、福建和廣東等地低山丘陵區,崩滑流災害也較為嚴重。崩滑流可直接危害城市建筑物,造成人員傷亡。一旦堵江堰塞潰決引發洪水(如1959年雅壟江唐古棟滑坡造成下游直至攀枝花市沿江異常洪水)或切斷水路交通(如1994年烏江雞冠嶺滑坡堵江切斷航運),可造成更為嚴重的災害和損失。

 

  地震和特大暴雨可引起崩滑災害突然發生。1981年川西暴雨和1982年川東暴雨,先后在兩地區造成大范圍的崩塌、滑坡和泥石流群體。70年代以來,香港已多次發生暴雨引起的滑坡、崩塌群體。近20多年來,人類工程活動對環境的改造和擾動,往往已成為城市地區崩滑流災害發生的重要因素。

 

  (4)海水侵蝕作用 受太平洋板塊俯沖和菲律賓板塊碰撞的影響,我國東部沿海地帶現今地殼運動表現為南北差異的總體特征。大體以杭州灣為界,北部海岸廣大平原地區以下降為主,如遼東灣、渤海灣,蘇北平原,長江三角洲等;南部海岸則以上升為主,包括沿海山地和丘陵海岸;唯珠江三角洲呈下降趨勢。 當今,由于全球氣候變化導致海平面上升的趨勢已引起廣泛關注。我國國家海洋局(1990)根據48個長觀驗潮站資料統計表明,百年來我國海平面平均上升率為0.14mm/a。有些學者對資料作精選統計,認為近30～40年來平均上升率為0.17mm/a(陳宗鏞等,1992),這意味著上升速率有逐漸增大的趨勢。

 

  東部沿海,尤其是黃河、長江、珠江三水系三角洲地帶,是人口稠密、經濟發達地區,也是我國天津、上海、廣州三大城市所在地。這一帶海拔接近海平面,又面臨海平面上升和地面下降的雙重影響,海水入侵、海灘侵蝕后退、土壤鹽漬化、咸水入侵、洪澇災害,以及風暴潮等海水侵蝕作用波及的范圍、頻度和強度均與日不斷增強。從某種意義上講,這是對沿海城市地區有深遠影響的重大地質災害。 近幾十年來,沿海城市過量開采地下水和油氣資源造成的地面沉降,江河水力開發以及三角洲砂土的無節制性開采造成沙洲后退等,無疑加重了海水侵蝕作用,擴大了災害的范圍和頻度。

 

  作為城市地質環境中的自然地質災害,尚有其他多種形式,如水土流失、荒漠化,碳酸鹽巖分布區的巖溶塌陷,特種土中的特殊地質現象(如黃土濕陷、紅土脹縮等)、高寒地區的凍融作用等。上述災害是我國城市發展中面臨的最為嚴重的四類自然地質災害,并且分別代表地殼? 深 ?部、?淺?層、?表?層和?表?部?動? 力對環境的作用與改造,具有典型意義。

 

  1.3 城市發展中的地質環境效應

 

  城市發展對環境的改造與擾動主要通過三個方面,即:大規模的地面和地下工程建設;城市及其鄰區地下資源的開發;城市垃圾污染。科學規劃、合理開發加上嚴格管理和綜合治理,可使地質環境演化進入良性趨勢;反之,則可能造成地質環境進入惡性演化進程,產生不良效應。 城市發展引起的不良環境效應和地質災害,與城市所處地質環境特征和原發性自然地質災害之間存在著一定的成生聯系。不良環境效應通常是通過對潛在地質災害的誘發、疊加、反饋和連鎖等效應,增重和擴大災害的危害性。城市環境工程地質研究的基本任務,就是要研究與城市發展有關的地質環境問題,具體研究城市發展中各具特色的地質環境的演化機制,量化評價預測人類工程活動對地質環境造成的不良效應,提出有效合理的控制對策,從地質方面保證城市的可持續發展。