山东半岛城市群地区主要地质灾害

如题所述

在上面论述地区稳定性时,已涉及地震的灾害。地震也是地质灾害的一个重要灾种。在有关水资源的讨论中,也已经分析了山东半岛的旱涝灾害问题。这节着重讨论山东半岛存在的其他主要地质灾害。

地质灾害是自然界不可避免的现象,人类的不当开发,或未能对其很好地进行防治,都会激发、加速或加剧地质灾害的发生与发展,增大其危害性。自然界中的地质灾害,有缓变性地质灾害,如海水入侵、地面沉降、沉陷等,也有急变性地质灾害,如滑坡、泥石流、岩溶塌陷等,下面分别简略分析。

1.海水入侵灾害

在海岸带地区,经常会产生海水入侵使陆地地下水被海水浸染,增大含盐度,会失去作为饮用及工农业供水的价值。海水入侵也会破坏岩体的力学性质,增大产生滑坡等灾害现象的危险性。海水入侵还会增强对碳酸盐岩的岩溶作用,等等。

环渤海地区,海水入侵是广泛的现象(图18)。实际上,除少数为海水完全入侵地带外(图18中1区),多数是海水入侵与地下水相混合地区,形成咸水-微咸水的混合带,其影响宽度在1km至15km以上。

图18 环渤海地区海水入侵现状图(据孙晓明,2005)

莱州是重要的海水入侵地区,其地下水矿化度可由150g/L,经32km的渗流途径,与入侵地下海水不断汇合相混后,变成矿化度为2g/L的微咸水(图19)。大王—羊口地下水矿化度变化见图20。

图19 莱州湾南岸固堤—央子地下水矿化度变化剖面(据徐建国,2005)

图 20 大王—羊口地下水矿化度变化剖面( 据徐建国,2005)

莱州湾南岸海水入侵始于 20 世纪 70 年代末,当时是局部地区发生海水入侵,后来由于 80 年代初潍坊、昌道、库克等地加强了地下水资源开采,另外河流中、上游修建水库,使地表水补给量减少,而诱发了海水大量入侵,使咸 ( 海水) 与淡 ( 地下水) 界面向陆地迁移,形成大宽度的海水 - 淡水混合带,原先淡地下水的矿化度一般在 500mg/L 以下,少数达 1000mg/L。

莱州湾地下水超采与海水入侵关系见表 29。

表 29 莱州市地下水超采量与海水入侵

( 中国地质调查局海洋地质研究所)

莱州市1976年海水入侵面积为15.8km2;至1989年,海水入侵面积已占全市面积的11.12%,入侵速度由46m/a增至404.0m/a;至2001年,莱州市海水入侵已达260km2(李萍,2004);目前海水入侵面积为304km2。据1976~1989年的初步统计,莱州湾地区累计开采地下水38×108m3,地下水位平均下降15m左右,地下水漏斗面积达2000km2,低于海平面的负值区有1600km2

龙口市海水入侵面积为78.4km2。烟台市从70年代起开采地下水,由于海水入侵,地下水氯离子含量由0.13g/L至1981年已变为1.7g/L,1989年,海水入侵线已达850m。

青岛地区海水入侵面积达95.6km2,也开始于20世纪70年代。1981~1988年,大沽河流域海水入侵峰面内移750m。1981年开始开采地下水资源,在李哥庄一带形成面积约100km2的地下水降低漏斗,中心最低水位-8.13m。1990年由于引贵济青工程输水,地下水开采减少,1994年丰水期漏斗平复。

青岛其他地区,如白沙河—城阳河下游、黄岛辛安等地,也有海水入侵,加上胶南市、胶州市和平度市,这几个地方海水入侵面积已达159km2

渤海的海水总矿化度为34.4g/L,黄海为33.33g/L,在大连地区海水与岩溶含水层中总矿化度为0.62g/L的淡水混合后,形成的地下咸水总矿化度为8.14g/L,是由76.78%的岩溶淡水和23.22%的海水相混形成的(卢耀如,1999),则:

山东半岛城市群地区地质-生态环境与可持续发展研究

式中:Vf、Vb、Vs———形成体积为Vb的咸水时,相应地下水和咸海水的体积为Vf和Vs(L);CClf、CClb、CCls———分别为地下淡水、混合后咸水和海水中Cl离子含量。

在山东半岛莱州湾地区,卤水矿化度达50~150g/L,这不是海水的自身总矿化度,实际上是经蒸发、浓缩的盐卤水,就是说海水入渗后,经过自然和人工蒸发浓缩,使地下水中矿化度达到50~220g/L,其中包括了古海水入侵后,经过地下蒸发不断聚集的卤水。从这个数值上看,莱州湾海水入侵是叠加了古海水入侵的影响。

莱州湾东南岸地区海水入侵面积于1979~1993年是急剧增加的,近几年面积扩大率稍有所下降(图21)。

图 21 莱州湾东南岸地区海水入侵面积变化( 据徐建国等,2005)

海水入侵,在世界滨海城市也多有发生,地下水中所含 Cl-离子含量可作为海水入侵强度的一个指标,前面已讨论了环渤海北岸大连地带海水入侵的强度,下面将国外一些地区海水入侵、造成 Cl-离子增多的情况列于表 30。

表 30 世界部分沿海国家 ( 地区) 海水 Cl-含量

莱州湾地区海水入侵是严重的,其中也包括高浓度盐卤水入渗形成的地下水。

2. 地面沉降灾害

在莱州湾地带的东营市,由于开采油气资源及地下水资源,于 1985 年发现了地面沉降。地震部门曾用大面积精密水准测量复测了地壳形变规律,结果表明,丘陵区、莱州湾南岸及鲁北平原埕宁隆起的东部,几十年来处于抬升状态,最大抬升区在胶北断块隆起区,上升速率为 4 ~8mm/a,东营—垦利地面沉降量最大达 80mm,利津县以北地带,沉降速率为 4 ~8mm/a,寿光西部地区,沉降速率也是 4 ~8mm/a。2000 ~2003 年,对该地进行了复测,发现地面沉降量为248 ~397mm。2002 ~2003 年,东营地面沉降观测点有43个,沉降量在 10 ~30mm 以上。

地面沉降,必定会诱发或加剧海水入侵,莱州湾其他地区存在的地下水大降落漏斗,也存在着加剧海水入侵的问题。

3. 矿区地面塌陷

地面沉降,相对是个缓慢形变的过程,而地面塌陷,主要是由矿山开采引起的,有缓变发展的过程,也有突然发生的现象。山东半岛地区采煤、金、铁等矿产资源引起了较多的地面塌陷现象,特别是大面积煤田采用冒落式方法开采,引起地面塌陷、沉降现象更加严重。山东半岛城市群矿区地面沉降概况见表 31。

表 31 山东半岛城市群矿区地面沉降概况

( 山东省国土资源厅)

目前已闭矿的矿山,有的进行了复垦。矿山开采过程中,尾矿、排土厂等对环境影响较大,尚需治理。总的看来,山东半岛城市群地区,煤矿、金矿及铁矿的矿山环境问题,相对影响的地域比环渤海北翼这一带要小些,但也是今后需予以关注的地质灾害现象。

对山东半岛地区开采地下水诱发地质灾害、影响地质环境的情况进行了综合评价,见图 22。

4. 滑坡、泥石流地质灾害

滑坡、崩塌与泥石流是常见的地质灾害,山东半岛地区也常发生。滑坡、泥石流等灾害多是突发性的,易造成突发性灾害,但是,多有相应的早期形变迹象,如后沿岩土体开裂,滑坡前沿的挤压、隆起,或有少量塌方、崩落等前兆现象。

图 22 山东半岛城市群地下水诱发灾害对环境质量影响评价( 山东国土资源厅供图)

1648年,郯城-莒县地震,诱发了体积为480×104m3的滑坡;近期有济南长清马山滑坡、崩塌群,长600m,宽500m,平均厚15m,体积近300×104m3,都是规模较大的滑坡。济南历城区西营镇十崖村,于2000年8月暴雨后山体坡面出现35处滑塌点,形成泥石流,毁农田4hm2,牲畜死亡50头,冲垮桥梁7座、树木3000多棵。1998年,淄博山区也发生了泥石流,20多公顷耕地被毁,270hm2农作物被毁,并毁坏光缆、供电线路。

山东半岛城市群发生滑坡等地质灾害的情况见表32。山东半岛地区崩塌、滑坡、泥石流灾害,规模比中国西部地区小得多,最主要的是减轻及避免这类灾害,需要及早监测发现,以便提供适时的依据,采取相应措施予以防治。最主要的一点是,工程建设中,特别注意不要随意开挖施工,避免天然状态下稳定的岩体坡角被破坏而诱发滑坡、泥石流等地质灾害。

表 32 山东半岛城市群崩塌、滑坡、泥石流灾害概况

( 山东省国土资源厅)

5. 岩溶塌陷灾害

在碳酸盐岩分布区,长期超量开采岩溶地下水,会使岩溶地下水位持续下降,并导致岩溶水与上覆第四系孔隙水水动力条件发生变化,并对岩土体稳定性产生影响,从而诱发岩溶塌陷的发生。目前,鲁中南地区岩溶塌陷主要发生在泰安、枣庄、莱芜等地,危害性非常突出。

(1)泰安市岩溶地面塌陷

主要发生于泰安旧县、铁路三角区及东郊訾灌庄一带。1970~1994年,在25km2范围内,共发生塌陷152处。塌陷直径一般1~6m,最大16m,深度在铁路三角区为4~8m,訾灌庄一带为2~5m。旧县地面塌陷造成9个村庄房屋开裂倒塌。20世纪90年代初期,京沪铁路行经本段列车车速限在5km/h。后来,经过勘测处理,如采用旋喷桩、灌浆、连锁铁轨及控制地下水开采等途径,使这一带岩溶塌陷的灾害得到控制。

(2)枣庄市岩溶地面塌陷

主要发生在十泉水源地、丁庄—东王庄水源地及薛城区大吕巷等地,1980~1996年累计产生塌陷200处,目前塌陷分布面积达25km2。塌陷多为点状椭圆形,直径3~10m,东王庄西桥附近一处最大塌陷坑,长80m,宽60m,深1.5m。

塌陷的发生使部分村民住房的地面、墙壁开裂,给人民生命财产安全带来一定威胁。同时,地下水位的大幅度下降,又导致顺河道排放的污水渗入地下,使岩溶水遭受污染。

(3)莱芜市岩溶塌陷

岩溶塌陷主要发生在阵公清—西泉河一带铁矿区,由于铁矿生产和当地工农业生产长期大量采排岩溶地下水而引起。1973~1997年间,共发生岩溶塌陷139处,塌坑最大直径35m,最大深度13m,累计塌陷面积6435.0m2

在这个岩溶塌陷区范围内,共有13个村庄的民房受到不同程度的破坏。其中,199户的1001间房屋破坏严重,裂缝宽度超过4cm,被迫搬迁。

此外,在临沂市区、沂源县、平阴县、蒙县及蒙阴县等地,亦有一定规模的岩溶塌陷发生,造成很大的经济损失。

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