T海岸带城市化的环境地质问题

海岸带城市化

的环境地质

问题中国科学院地质与地球物理研究所海岸带城市化的环境地质问题

1.绪言 2.海岸带的地球动力系统 3.海岸带城市化对环境的影响 4.对策和结论绪言海岸带建设是世界各国发展的首选战略。绪言沿海地区尤其海岸带地区自然条件优越，社会经济发展极为迅速，人口和社会财富密度集中，是现在城市化发展最快速的地区。

绪言

海岸带的自然特性——海陆相互作用

城市化的人为特性——环境扰动制约绪言

海岸带——海陆物质，结构，相互作用，海岸环境演化。

城市化——土地利用，工程结构，岩土，水，人工材料物质运动。绪言

海岸带是自然环境复杂敏感地区。

城市化是人类活动集中活跃地区。绪言海岸带环境对城市化制约。城市化对海岸带环境扰动。海岸带环境变化产生对城市化的制约——二次制约。

绪言人类活动与自然环境的协调发展是海岸带城市化可持续发展的基础。

海岸带的地球动力系统海陆相邻依存海陆相互作用大气陆地海洋风暴潮海进海水入侵浪蚀软土质盐土质沉降隆升石油平台稳定性港口码头稳定性水质恶化盐渍土港口工程稳定性地基工程稳定性洪涝灾害相互作用固体地球地震陆进淤积软土海底淡水海啸上升下降海岸带的的地球动动力系统统特征全球海平平面的升升降（近近代一直直是上升升）大地的升升降，其其中包括括区域性性的地壳壳升降以以及局部部的地面面升降（（城市地地面沉降降）；以以上两个个独立的的作用过过程的结结果是海海陆的相相对升降降。海岸带毗毗邻海洋洋，直接接遭受海海洋台风风风暴潮潮的的强烈影影响，这这一影响响来自大大气圈。。在海陆接接触的表表面，海海岸蚀退退和河口口洪淤；；在地下，，海水和和地下水水之间的的动态平平衡。海岸带的的地球动动力系统统特征1.海平面上上升据IPCC(intergovernmentalPanelonClimateChange)的研究报报告：在过去100年内全球球年平均均气温升升高了约约0.6℃℃，使得全球球海平面面平均上上升了10cm~20cm[DanielGlick]。海岸带的的地球动动力系统统1.海平面上上升全球的气气候变暖暖，主要要归因于于因CO2等气体排排放量增增加产生生的“温温室效应应”。1850年，大气气中CO2含量约为为280ppm，，1980年代后期期350ppm，1994年355ppm，2004年已经达达到375ppm[DanielGlick]，并在以以每年0.4%的速率上上升。海岸带的的地球动动力系统统1.海平面上上升专家估计计，按照照目前化化石燃料料燃烧的的增加速速率，大大气中CO2将在50年内加倍倍，这将将使中纬纬地面温温度升高高1.5-3℃，使极地地升高6～8℃。将导导致海平平面上升升20～140cm。IPCC2001年的报告告认为，，全球海海平面在在21世纪末将将上升10cm到89cm。海岸带的的地球动动力系统统2.大地升降降大地的绝绝对升降降，一般般主要是是现代地地壳运动动的结果果。在近近代松散散沉积层层很厚的的平原和和河口三三角洲地地区，沉沉积层本本身的固固结压缩缩也导致致大地下下沉。海岸带的的地球动动力系统统海陆变迁海岸带地质环境海进陆退洼地低原—洪涝—淤积—软土—盐土化—地面沉降—海水入侵海还陆进沿海丘陵—水土流失—沙土—荒漠化—盐土—崩滑流—土水盐碱化海岸带的的地球动动力系统统海岸带地地质环境境的分带带性（1）海海岸地形形变分带带—上升升、下降降（2）海海岸气象象地理分分带—赤赤道风暴暴影响（3）海海岸洋流流分带（（冲刷，，淤积））（4）海海岸地质质构造分分带—基基岩、松松散层（5）海海岸带的的地理分分带—三三角州、、河口、、海湾海岸带的的地球动动力系统统海岸带地地质环境境评价海岸带演演化趋势势——过过去、现现在、将将来）海岸带环环境对城城市化的的制约———水土土、资源源承载力力、环境境容量海岸带环境的的稳定性———城市化负面面影响的防范范与防治中国海岸带特特征我国是世界海海洋大国之一一，我国东部部大陆沿岸濒濒临渤海、黄黄海、东海、、南海，台湾湾东部还直接接与太平洋相相连，是我国国对外的巨大大窗口。中国海岸带特特征我国海岸线长长约18000km，沿海省市总面面积125万km2，占全国陆地地总面积的13%，人口近5亿，占全国的的40%，而国民生产产总值(GDP)却占全国的60％，沿海地区区经济增长速速度达10%～22%，是我国国民民经济和社会会发展的战略略重心。中国海岸带特特征我国海岸带东东南到北，地地跨温带、亚亚热带、热带带三个气候带带，并受西他他太平洋水汽汽滋润，农业业资源和海洋洋资源极为丰丰富。122条河口口150个海海湾164个个港址大型三角洲（（珠三角、长长三角）大型海湾（渤渤海湾）中国国海海岸岸带带特特征征我国国海海岸岸带带能能源源资资源源丰丰富富油气气天然然水水合合物物潮汐汐能能1.9亿kW波能能1.5亿亿kW盐田田40万万公公顷顷地下下卤卤水水74亿亿吨吨海洋洋物物产产中国国海海岸岸带带特特征征其它它优优势势海洋洋性性气气候候宜宜居居风光光优优美美旅旅游游土壤壤植植被被生生态态资资源源雨水水充充足足农农业业林林业业中国国海海岸岸带带特特征征但是是我国国海海岸岸带带总总面面积积28.1万多多km2，占占沿沿海海省省(区、、市市)陆地地总总面面积积的的22.5%，全全国国的的2.9%，然然而而却却承承载载1.799亿多多人人口口，，约约占占沿沿海海省省(区、、市市)人口口总总数数的37.5%，全全国国的的15%。沿沿海海带带地地区区人人口口平平均均密密度度为为640人/km2，为为全全国国平平均均数数的的5.1倍。。[杨华华庭庭]中国国海海岸岸带带特特征征不良良环环境境与与自自然然灾灾害害北方低低温降降水不不均风风暴潮潮成灾灾地地震震崩崩滑流流地面沉沉降地地面面开裂裂水水质不不良软软土盐盐碱土土荒漠化化沿海地地区环环境灾灾害损损失达达3000亿元元。损损失占占全国国灾害害损失失的1/3。而而且还还有所所增长长，成成为制制约发发展的的重要要因素素。中国海海岸带带的地地球动动力系系统1.海平面面上升升据中国国海洋洋信息息网公公布的的《2003年中国国海平平面公公报》，中国国沿海海海平平面多多年来来总体体呈上上升趋趋势。。近50年来，，中国国沿海海海平平面平平均上上升速速率为为2.5mm/a(东海3.1mm/a，黄海海2.6mm/a、南海海2.3mm/a和渤海海2.1mm/a)，大于于全球球海平平面上上升速速率的的1.5mm/a。中国海海岸带带的地地球动动力系系统1.海平面面上升升预计未未来数数年，，中国国沿海海海平平面总总体上上将继继续保保持上上升趋趋势。2006年和2013年中国国沿海海海平平面将比2000年平均均海平平面分分别高高10毫米和和28毫米。。而经经济发发达又又十分分敏感感的珠珠江三三角洲洲、长长江三三角洲洲和天天津地地区海海平面面相对对上升升幅度度将要要大的的多。。中国海岸带带的地球动动力系统2.大地升降根据胡惠民民、黄立人人等在均衡衡基准下对对我国东南南沿海地区区近代（50年代至80年代）地壳壳垂直运动动的研究，，我多东部部沿海地区区的现代地地壳运动基基本上继承承了新生代代以来的隆隆起和沉陷陷过程，与与其形成的的区域隆起起带（山地地、丘陵））及沉降带带（平原、、三角洲））地貌单元元基本一致致中国海岸带带的地球动动力系统2.大地升降大致以杭州州以南至温温州一带为为界分为南南、北两部部分，北部部的海岸以以下降为主主，间有上上升，南部部海岸则以以上升为主主。[赵希涛][刘玉海]中国海岸带带的地球动动力系统2.大地升降北部的长江江三角洲、、华北平原原、下辽河河平原等为为主要沉降降（–1～–5mm/a，其中渤海海湾因局部部地面沉降降，达–5～–50mm/a）区，其内内部又存在在辽东山地地、山海关关隆起、山山东半岛的的相对上升升区(+1～+4mm/a)。[赵希涛][刘玉海]中国海岸带带的地球动动力系统2.大地升降南部的福建建、广东、、广西海岸岸总体上呈呈上升（+2～+4mm/a）状态，其其间珠江三三角洲和汕汕头局部下下降（–1～–2mm/a）。[赵希涛][刘玉海]中国海岸带带的地球动动力系统2.大地升降中部的浙江江沿海地壳壳垂直运动动较弱而平平稳，升降降变化较小小，构造活活动相对较较弱中国海岸带带的地球动动力系统2.大地升降在全球海平平面绝对上上升的情况况下，长期期持续的区区域性的地地壳沉降以以及局部的的地面沉降降与之叠加加，将导致致更大的累累计相对沉沉降，这会会使得一些些敏感地区区（河口三三角洲地区区的城市））因地面高高程损失而而灾害加剧剧。中国海岸带带的地球动动力系统3.海洋台风风风暴潮据1958年以来的统统计，我国国海域每年年平均发生生台风风暴暴29~30次，在沿沿海登陆陆的台风风风暴4~13次[张振克等等][邓永光][杨华庭]统计表明明，中国国沿海风风暴潮灾灾害的直直接经济济损失也也呈上升升趋势，，90年代，年年均经济济损失超超过100亿元。沿海带在在我国全全部自然然灾害经经济损失失中的比比例，1997年可能达达到20%以上。东东南沿海海的沿海海带，是是我国自自然灾害害经济损损失的最最高密度度区[杨华庭]。。中国海岸岸带的地地球动力力系统3.海洋台风风风暴潮潮有学者推推测，全全球变暖暖，将增增加产生生台风的的机会。。在下世世纪后期期北太平平洋台风风发生频频率比目目前增加加两倍，，而在中中国登陆陆的台风风，频率率将增加加1.76倍。因此此21世纪，我我国沿海海地区受受台风及及其引发发的风暴暴潮灾害害将比20世纪严重重。[邓永光]中国海岸岸带的地地球动力力系统4.海岸蚀退退和河口口洪淤1960年代前，，我国除除个别废废弃河口口三角洲洲被侵蚀蚀后退外外，绝大大多数海海岸呈缓缓慢淤进进稳定状状态。据统计，，目前全全国约70%海岸侵蚀蚀后退，，严重的的地段海海滩后退退速度达达5~20m/a，而且岸岸滩侵蚀蚀的范围围日益扩扩大，侵侵蚀速度度日渐增增强。中国海岸岸带的地地球动力力系统4.海岸蚀退退和河口口洪淤海岸带及及河口(港口)淤积黄黄河河河口淤积积速度达达27km2/ａ。我国国南方主主要港口口淤积较较严重，，如广州州港淤积积程度严严重的水水道，每每年最大大回淤厚厚度达0.5ｍ~1ｍ。珠江江南岸从从1976～1984年已向江江心推进进约100ｍ。中国海岸岸带的地地球动力力系统5.海水和地地下水之之间的动动态平衡衡这种平衡衡，可能能由于人人为或者者自然的的原因而而被打破破，咸淡淡水相互互作用的的过渡带带就要向向内陆移移动，以以建立新新的平衡衡，造成成了海水水入侵。。中国海岸带的的地球动力系系统5.海水和地下水水之间的动态态平衡自然的因素是是在地表水补补给不足的旱旱季，海水水水相对于内陆陆地表水和地地下的强势将将加强，并增增大潮水沿河河口的上溯距距离（如在没没有挡潮闸的的长江口，海海水向上游的的上溯距离可可达170多km[刘杜娟]）。中国海岸带的的地球动力系系统5.海水和地下水水之间的动态态平衡长远地看，全全球气候变暖暖、相对海平平面上升，也也使得海水相相对于内陆地地表水和地下下水更加处于于强势。海岸带城市化化对环境的影影响由于其自然地地理位置，海海岸带原本就就进行着特定定的各种自然然过程，其中中某些过程对对于人类的生生产生活产生生不利影响，，成为灾害。。另外，城市市化迅速的地地方，自然状状态和进程被被人类活动改改变，加上经经济发达和人人口聚集，从从而加剧某些些自然灾害的的强度和损失失，也会引发发新的灾害。。海岸带城市化化对环境的影影响对水源需求的的巨大增长采用地下水水水源短缺自净净能力下降对大面积建筑筑物集中深基坑降水及及地下水污染染，大面积地地基沉降，大面积地面覆覆盖（土壤生生态破坏）资源能源需求求量大资源能源质量量恶化，供应应失调，废气气物增长，地下空间开发发城市污染染地下空间开发发速度加快地面沉降，地地体失稳，地地下水位下降降海岸带城市化化对环境的影影响人类工程活动动岩土开挖，堆堆填——驱动动岩土运动，，水源水体调调节——驱动动水运动岩土物质运动动影响环境的物物质变异，结结构转化和环环境演化人类工程活动动改变初始自自然环境的制制约，也受次次生环境即扰扰动后环境的的制约海岸岸带带城城市市化化对对环环境境的的影影响响1．过量抽取取地下水我国人均水水资源缺乏乏，水资源源利用效率率也低。海海岸带的城城市化过程程，必然伴伴随着水资资源利用的的大量增长长。在河口口三角洲地地区（的沿沿海大中城城市），在在地表水普普遍遭受污污染的情况况下，地下下水就成了了城市生产产生活用水水的一个重重要依赖。。过量抽取取承压含水水层地下水水的主要影影响，是导导致地面沉沉降和地下下海水入侵侵。海岸带带城市市化对对环境境的影影响1．过量量抽取取地下下水据统计计，我我国已已经发发生地地面沉沉降的的城市市近60座（50多座大大中城城市）），约约占全全国城城市的30%，其中中70%（80%）分布布在沿沿海。。海岸带带城市市化对对环境境的影影响1．过量量抽取取地下下水全国沉沉降幅幅度≥≥100cm的城市市约20处，其其中属属沿海海的城城市占3/4。[刘玉海海]。其中中最严严重的的天津津塘沽沽区[吴铁钧钧]、上海海[沈新国国]以及台台湾西西南沿沿海东东屏[龚士良良]最大累累计沉沉降量量均超超过3米（上上海市市1921年到1965年沉降降中心心的最最大沉沉降量达2.63ｍ）。苏州州、无锡、、常州三市市的累积沉沉降量500mm等值线已经经将这3个城市连成成一片[薛禹群等]，最大累计计沉降达到到2.8m[陈国栋][沈新国]。海岸带城市市化对环境境的影响1．过量抽取取地下水我国长江、、黄河和珠珠江三角洲洲、松辽平平原和环渤渤海地区及及东南沿海海平原的大大多数城市市的地面沉沉降正在继继续发生和和发展之中中[侯艳声]。海岸带城市市化对环境境的影响1．过量抽取取地下水大量研究结结果表明，，当地面沉沉降量累计计超过100cm时，其灾害害作用便显显著地表现现出来：造造成地表和和地下排水水不畅、城城市排污失失效、建筑筑地基下陷陷、井筒出出现上抬或或断折现象象等。海岸带城市市化对环境境的影响1．过量抽取取地下水局部的地面面不均匀沉沉降，还会会造成各种种建筑、交交通、管线线等市政设设施的破坏坏，严重影影响城市安安全。特别别是因地面面高程损失失，使得城城市防潮和和防洪能力力降低、防防洪防潮相相关的建设设费用增高高，洪涝灾灾害加剧，，风暴潮灾灾害损失加加剧，还会会造成港口口淤积、航航运能力下下降等问题题。[刘玉海][侯艳声]海岸带城市市化对环境境的影响1．过量抽取取地下水地面沉降的的绝大部分分是不可恢恢复的，产产生的一系系列的地质质灾害及环环境、社会会危害是区区域性的和和持久的；；我国每年年由此造成成的直接经经济损失达达数百亿元元。海岸带城市市化对环境境的影响1．过量抽取取地下水（我国沿海海地区开始始出现海水水入侵现象象，主要发发生在杭州州湾以北的的环渤海（（辽东半岛岛、渤海湾湾、山东半半岛、莱州州湾地区））及长江三三角洲地区区。海岸带城市市化对环境境的影响1．过量抽取取地下水发生海咸水水入侵灾害害的大中城城市有：大大连、秦皇皇岛、天津津、潍坊、、青岛、南南通、宁波波及北海等等[刘玉海]。海岸带城市市化对环境境的影响1．过量抽取取地下水全国累计海水水入侵面积已已超过1000km2，最大入侵距距离超过10km。海水入侵可可导致沿海地地区水质恶化化，工业农业业和生活用水水水资源减少少；土壤生态态系统失衡，，耕地资源退退化；使工农农业生产受到到危害；降低低人口健康水水平（危害人人类健康），，影响社会稳稳定；最后还还必将导致自自然生态环境境的恶化。[刘杜娟]海岸带城市化化对环境的影影响2．地表的工程程和经济活动动在经济快速发发展的沿海地地区，人类的的活动对地表表的改造作用用强烈，使得得各种地质作作用的进程改改变，大部分分情况下导致致地质灾害加加剧。滑坡、、泥石流、河河口洪淤及海海岸蚀退灾害害等自然地质质灾害在人类类活动的影响响下加强。海岸带城市化化对环境的影影响2．地表的工程程和经济活动动江浙以南的热热带、亚热带带气候条件下下的沿海丘陵陵山地型沿海海城市，很多多地区残积—坡积层十分发发育，原本就就容易发生滑滑坡和水土流流失。海岸带城市化化对环境的影影响2．地表的工程程和经济活动动而人类工程活活动公路铁路路削坡，露天天采挖，建筑筑开挖等，使使得地表岩土土变得更加不不稳定。海岸带城市化化对环境的影影响2．地表的工程程和经济活动动近些年，我国国沿海地区滑滑坡、泥石流流灾害事件有有逐年增加势势头[刘玉海]，除降雨集中中等气候因素素以外，还有有城市化带来来的工程活动动的加剧的原原因。有人[朱照宇2002]对近年来特定定地区（广东东）地质灾害害的时空分布布的研究分析析发现，其发发育强度与分分布规律与地地质环境和人人类活动密切切相关，人类类活动所引起起的地质灾害害的加剧已经经可与自然因因素相当。海岸带城市化化对环境的影影响2．地表的工程程和经济活动动人类的工程和和经济活动也也往往使地表表植被遭受破破坏，加重水水土流失。研研究表明，地地面水土流失失的强度和人人类活动强度度成强烈正相相关性。[朱照宇2002]。在粤东区，由由于在韩江中中上游大量砍砍伐森林和垦垦植坡地，从从而降低了地地面抗侵蚀能能力，导致严严重的水土流流失及下游的的港口淤积。。[朱照宇2002]海岸带城市化化对环境的影影响2．地表的工程程和经济活动动各种河口及海海岸带的挖填填围挡工程，，改变海洋与与河流的水动动力环境，直直接影响到河河口与海岸地地带水下物质质侵蚀-搬运-沉积作用的平平衡。海岸带城市化化对环境的影影响2．地表的工程程和经济活动动特别是在海平平面上升、地地壳下沉及暴暴雨的三重因因素共同作用用的河口环境境下，河口的的洪淤作用与与海岸蚀退灾灾害都可能更更为强烈，这这将使河口和和岸带防潮能能力衰退，河河口水流日趋趋减缓，洪淤淤和海岸蚀退退作用增强，，陆地后退速速度剧增。海岸带城市化化对环境的影影响2．地表的工程程和经济活动动其结果是可利利用岸带土地地减少、防护护能力降低，，地质灾害作作用增强，对对沿海河口城城市的发展和和安全构成威威胁。[刘玉海]海岸带城市化化对环境的影影响2．地表的工程程和经济活动动在河口三角洲洲地区，沉积积层中夹有大大量的软土，，作为地基也也对岩土工程程造成威胁。。与此相关的的最为常见的的灾害是深基基坑事故。据据有关资料料，1993年以来仅上海