中国城市地质环境基本特征

  1 地质环境格局

 

  我国大陆的现代自然格局,是由几个相对稳定的陆块和几条重要活动带经过漫长地质历史时期的发展和演化而形成的,也是岩石圈与大气圈、水圈和生物圈相互作用的结果。按板块学说观点,西部印度洋板块与欧亚板块的碰撞,导致喜马拉雅山脉的形成和青藏高原的隆起;东部太平洋板块向欧亚板块的俯冲,引起弧后拉张和大陆边缘的弥散,出现拉伸构造,造成松辽、华北一带的断陷盆地的低原;东南部又受菲律宾板块与欧亚板块的碰撞,形成包括台湾岛在内的北北东向的隆起带。现代地壳构造格局决定了中国大陆总体地势格架,形成了以青藏高原为第一阶梯,向北、向东递降的三个阶梯状地势面。在平面布局上构成山地、丘陵、高原、盆地和平原纵横交错的网状地形结构。

 

  上述地势格局,对中国大陆气候的状况起着重要控制作用。西北地区由于印度洋湿气流受阻,造成干旱、半干旱气候,形成新疆和内蒙古大面积戈壁、沙漠及甘陕黄土高原。与此对照,东南地区为湿热、潮湿的亚热带气候。

 

  1.2 城市自然地质灾害发育分布状况

 

  大地构造、地势和气候条件,确定了我国自然地质灾害的分布状况,城市建设环境中可能遇到以下主要地质灾害。

 

  (1)城市地震灾害 我国地震具有频度高、强度大和分布广的特点。地震活跃带多沿陆块间的活动带展布,三个阶梯的接合部和东部碰撞隆起带是地震较强烈的地带。与其他地质灾害相比,它是造成我国城市经济损失,人口伤亡最为严重的灾害。我国有近1/3的大城市和2/5的中等城市,处在地震基本烈度Ⅶ度和Ⅶ度以上地区。地震通过地面振动和引发地面岩土体的变形破坏对城市造成危害。处于第三阶梯的沿海城市,地震引发的大面积砂土液化、软土塑流,以及海啸等扩大了地震灾害;山区城市,主要在第二阶梯分布区,地震引发的山体失稳和江河堰塞加重了地震灾害。我国地震活动性西部明显强于东部,然而由于东部是城市人口密集和经济繁荣地区,地震灾害的损失大于西部。

 

  (2)城市地面变形与地裂缝 中国东部在引张应力作用下,岩石圈的扩展形成一系列裂陷盆地和地堑(裂谷),如第二阶梯的鄂尔多斯(拗陷)盆地,四川(拗陷)盆地、汾渭地堑(裂谷)和处在第三阶梯的松辽盆地、华北(断陷)盆地、江汉(断陷)盆地、苏北(断陷)盆地,以及华南一些小盆地等。这些盆地都是人口相对集聚,城镇密布的地域。盆地中的断陷盆地和地堑,其周边通常被一些近期仍有活动的伸展断裂所围限,有的盆地盖层也被深部断裂分割。盆地扩展引起盆地地面沉降、变形和形成一系列地裂缝,已受其危害和威协的城市如西安、渭南、大同、临汾、邯郸、沙市等。这种构造重力扩展引起的地面变形破裂,一般情况下发展缓慢,通常通过它的长期演化过程造成的后果构成城市建设的不良环境,如地裂缝及其附近的不良建基条件,地面沉降造成积水洼地和扩大洪涝灾区范围等。但城市建设与地下水、气资源开发不当,可能促使这些变形破裂迹象加剧,甚至引发深部变动造成更为严重的后果。

 

  (3)地面岩土体变形破坏 崩塌、滑坡以及泥石流(简称:崩滑流)等地面岩土体变形破坏,是山区城市可能遇到的最主要的地质灾害之一。大陆第二阶梯区是崩滑流频发多灾区,长江和黄河中上游水系沿江城镇受其危害甚重,有些城镇就建在滑坡、崩塌堆积群体之上。东部第三阶梯的辽宁、北京、河北、福建和广东等地低山丘陵区,崩滑流灾害也较为严重。崩滑流可直接危害城市建筑物,造成人员伤亡。一旦堵江堰塞溃决引发洪水(如1959年雅垄江唐古栋滑坡造成下游直至攀枝花市沿江异常洪水)或切断水路交通(如1994年乌江鸡冠岭滑坡堵江切断航运),可造成更为严重的灾害和损失。

 

  地震和特大暴雨可引起崩滑灾害突然发生。1981年川西暴雨和1982年川东暴雨,先后在两地区造成大范围的崩塌、滑坡和泥石流群体。70年代以来,香港已多次发生暴雨引起的滑坡、崩塌群体。近20多年来,人类工程活动对环境的改造和扰动,往往已成为城市地区崩滑流灾害发生的重要因素。

 

  (4)海水侵蚀作用 受太平洋板块俯冲和菲律宾板块碰撞的影响,我国东部沿海地带现今地壳运动表现为南北差异的总体特征。大体以杭州湾为界,北部海岸广大平原地区以下降为主,如辽东湾、渤海湾,苏北平原,长江三角洲等;南部海岸则以上升为主,包括沿海山地和丘陵海岸;唯珠江三角洲呈下降趋势。 当今,由于全球气候变化导致海平面上升的趋势已引起广泛关注。我国国家海洋局(1990)根据48个长观验潮站资料统计表明,百年来我国海平面平均上升率为0.14mm/a。有些学者对资料作精选统计,认为近30～40年来平均上升率为0.17mm/a(陈宗镛等,1992),这意味着上升速率有逐渐增大的趋势。

 

  东部沿海,尤其是黄河、长江、珠江三水系三角洲地带,是人口稠密、经济发达地区,也是我国天津、上海、广州三大城市所在地。这一带海拔接近海平面,又面临海平面上升和地面下降的双重影响,海水入侵、海滩侵蚀后退、土壤盐渍化、咸水入侵、洪涝灾害,以及风暴潮等海水侵蚀作用波及的范围、频度和强度均与日不断增强。从某种意义上讲,这是对沿海城市地区有深远影响的重大地质灾害。 近几十年来,沿海城市过量开采地下水和油气资源造成的地面沉降,江河水力开发以及三角洲砂土的无节制性开采造成沙洲后退等,无疑加重了海水侵蚀作用,扩大了灾害的范围和频度。

 

  作为城市地质环境中的自然地质灾害,尚有其他多种形式,如水土流失、荒漠化,碳酸盐岩分布区的岩溶塌陷,特种土中的特殊地质现象(如黄土湿陷、红土胀缩等)、高寒地区的冻融作用等。上述灾害是我国城市发展中面临的最为严重的四类自然地质灾害,并且分别代表地壳? 深 ?部、?浅?层、?表?层和?表?部?动? 力对环境的作用与改造,具有典型意义。

 

  1.3 城市发展中的地质环境效应

 

  城市发展对环境的改造与扰动主要通过三个方面,即:大规模的地面和地下工程建设;城市及其邻区地下资源的开发;城市垃圾污染。科学规划、合理开发加上严格管理和综合治理,可使地质环境演化进入良性趋势;反之,则可能造成地质环境进入恶性演化进程,产生不良效应。 城市发展引起的不良环境效应和地质灾害,与城市所处地质环境特征和原发性自然地质灾害之间存在着一定的成生联系。不良环境效应通常是通过对潜在地质灾害的诱发、叠加、反馈和连锁等效应,增重和扩大灾害的危害性。城市环境工程地质研究的基本任务,就是要研究与城市发展有关的地质环境问题,具体研究城市发展中各具特色的地质环境的演化机制,量化评价预测人类工程活动对地质环境造成的不良效应,提出有效合理的控制对策,从地质方面保证城市的可持续发展。