黄河三角洲主要自然灾害类型与分布特征

黄河三角洲主要自然灾害类型与分布特征吕学军【摘要】BasedontheinvestigationofgeologicaldisastersintheYellowRiverDelta,thispaperdiscussesthetypes,disaster-causingenvironment,distributioncharacteristicsanddisastermechanismoftheMainNaturalDisastersinTheYellowRiverDelta.Researchshowsthatspecialgeographicalenvironmenthasspawneduniquenaturaldisastersinstudiedarea,anditstypeisdiverse,andthereisacomplicatedinteractionmechanism.Finally,thearticleputsforwardcountermeasurestopreventandreducedisasters.%基于黄河三角洲主要自然灾害现状调查，探讨了该区主要自然灾害的类型、致灾环境、分布特征及其成灾机制.黄河三角洲特殊的地理环境孕育了特有的自然灾害，其类型多样存在复杂的相互影响机制，提出了相应的防灾减灾措施.【期刊名称】《滨州学院学报》【年(卷)，期】2011(027)003【总页数】7页(P43-49)【关键词】黄河三角洲;自然灾害;致灾环境;分布特征【作者】吕学军【作者单位】滨州学院建筑与城乡规划系仙东滨州I256603【正文语种】中文【中图分类】X43黄河三角洲高效生态经济区包括东营市、滨州市，潍坊市的寒亭区、寿光市、昌邑市，德州市的乐陵市、庆云县,淄博市的高青县和烟台市的莱州市，陆地面积2.65x104km2.由于其成陆年代晚,受其特殊的海、陆、河与湿地系统影响，潜水位高矿化度大,加之油田开发、农事耕作等人为活动，诱发了新的自然灾害，改变了演化特征甚至方向，制约了黄河三角洲的可持续发展，如不治理必将引发灾难性的危害[1].本文以黄河三角洲高效生态经济区为研究范围，对主要自然灾害的致灾环境和分布特征进行了探讨，为该区经济建设提供基本依据.1致灾环境1.1地质地貌该区为自中新生代以来周边被深断裂围限的负向地质构造单元，位于郯庐地震带、燕山-渤海地震带交汇部位附近启北向南有堤子口凸起、车镇凹陷、无棣凸起、陈庄凸起、东营凹陷和广饶凸起等.区内分布有堤子口断裂、义南断裂、孤北断裂、陈南断裂、胜北断裂、东营断裂、广饶-齐河断裂和堤中等断裂.古生代沉积稳定，厚度在2km以上,下古生界为海相沉积，上古生界为海陆交替相-陆相沉积,有煤层，有利于储油的原生孔隙;中新生代地层主要为陆相沉积，凹陷厚度可达8km,沉积地层缺失较多;新生代为巨厚的滨海湖相-河流沉积，具有良好的生油储油层.现代黄河三角洲是在新近纪基底构造背景下形成和演化的，平原基底新近纪地层与上覆第四纪地层为连续沉积或平行不整合接触[2],沉积物以粉土为主，粉质黏土为辅具有高含水量、欠固结、低强度等性质,呈现粉土与软土互层的层序[3].滨海区水深15m范围内软黏土的厚度为5~8m,埋深2~5m,表层为粉土或粉砂层[4],由陆向海，沉积环境中形成软弱层.黄河多次改道和决口泛滥形成的高地、坡地、洼地等微地貌形态相间排列，分布着粉砂壤土、黏壤土等各类土壤及盐化程度不一的盐渍土[5].1.2构造运动本区自第三纪以来的构造运动特征是继承中生代以来的缓慢下沉，由隆起和坳陷组成统一整体,在隆起区沉降幅度小，坳陷区沉降幅度大，且沉降区的范围向东扩展.现代黄河三角洲区域地壳较不稳定，现今构造应力场仍具有明显的继承性,新构造运动强烈，断陷发育，松软地层厚，地热异常明显，地壳、岩石圈力学强度低，地壳易变形，导致地面沉降持续发展.1.3黄河口陆岸特性黄河口海岸造陆过程与陆域来水来沙条件及尾闾河道的演变阶段密切相关[6].汛期输沙以细颗粒为主,非汛期粗细颗粒的输沙量基本相等，进入河口地区的泥沙约有80%淤积在陆上及滨海地区[7].由于近年来水来沙的剧烈减少,河海动力的对比发生变化，海水沿尾闾河道长距离倒灌，地下水含盐量明显增大.在黄河下游长时间严重断流、气候变暖等多种因素作用下,部分海岸线出现蚀退现象.1.4黄河口海洋环境渤海属半封闭内海,洋流影响较小，至2050年海平面将上升20~30cm[8].黄河口受风浪影响大，易发生风暴潮灾害.黄河口潮波类型和水位变化较复杂，潮差一般在0.22~2m,而潮流流速在0.4~1.60m/s,由于其流速大且往复运动,对黄河入海泥沙方向和强度影响较大.海洋动力容易引发土壤盐渍化、土壤沙化、土壤沼泽化、水土污染、地下水降落漏斗、海咸水入侵和地面沉降等灾害[9].在海洋波浪潮流和地震周期性外力载荷作用下，不稳定的三角洲沉积体,易导致砂类土的液化，地层强度降低，易于发生海底刺穿和海底滑坡灾害.1.5人类活动人类在勘探、开发及利用油气资源的工程活动中，会不同程度地诱发形成油气田地质灾害[10].在注水开发强度较大的情况下将诱发地震、地面冒砂出水（油），泥岩吸水膨胀等将导致油水井套管损坏.近几十年来，人工海岸的建设、莱州湾海岸海水养殖业的发展，河床挖沙、河流中上游对地表水的拦蓄,则减少了入海水沙量，破坏了海岸原有的平衡，导致海岸侵蚀加剧［11］.超采地下水导致地下水位下降污水灌溉将氰化物、苯、酚、铅、铜等带入土壤.化肥的大量使用导致土壤板结，通透性差.各种农药(主要是杀虫剂、杀菌剂、除草剂)的大量使用也使土壤受到严重污染［12］.2主要自然灾害类型与分布特征2.1地震与地裂缝莱州湾地区，在1346、1584年发生5级地震,1517年发生过5级地震，现代小震活动也比较频繁.无棣-益都断裂带存在中强以上地震的危险性.滨州段黄河大堤通过这一断裂应引起重视［13］.胜利油田北部与穿过渤海中部和南部的北西西向活动断裂十分接近，在其与北北东向郯庐断裂带的交汇区域，发生过l888年7级地震和l969年7.4级地震，可见渤海南部是十分重要的强震危险区.有关资料表明,无论是历史强震还是现代小震,均显示出沿凹陷区边缘断裂带分布的特点，大地震往往发生于不同方向断裂的交汇地区.区内地裂缝主要为地震地裂缝，也有暴雨引起的地裂缝，大多受地形、地貌和土质条件的控制,往往在某些特定的地形和地貌部位出现，组合不规则，在河流沿岸较发育俵1).2.2地面沉降与地下水降落漏斗黄河三角洲沉降总趋势是由黄河河道两侧向东西两个方向沉降幅度逐渐减少［14］,其中3个沉降最甚:(1)位于研究区北部盐窝镇与虎滩咀之间,1967年黄河入海河道以西,受胜北断裂带、孤北断裂带控制;(2)沿陈南断裂带及其附近下镇至清水沟一带,1967年黄河以东,1956年之后新建黄河农场;(3)位于黄河三角洲南边界，滥洪河至淄脉沟一带，受堤子口断裂带、义南断裂带影响,其中草桥沟口沉降量比较大.刘桂仪等［15］研究认为,位于东营市区及附近石油开采区,年平均沉陷量10mm左右.孤东、桩西、河口等油田地开发，油田覆盖范围内出现地面沉降的几率接近50%.广饶县草桥、东营区牛庄深层地下水开采强度大，水位降幅的速率大，是地面沉降的易发区.表1黄河三角洲主要地裂缝概况序号时间地点规模致灾因子11620年10月19日刍S平西南碑楼庄广尺许,长数丈，深不可测,数日复合地震21888年6月13日阳信县陷如井，坼裂数尺启风中涌出黑泥地震31969年7月18日沾化县四扣村至利津县集贤村到垦利县永安镇以东冒砂裂缝及喷沙孔，规模较大，最长的达600m,最大宽约0.9m,裂缝离黄河大堤最近的约200m渤海地震41989年7月27日广饶县西营、李鹊、稻庄裂缝总长1200m,宽0.2~0.3m,有漏水小洞暴雨51976年7月28日沾化郭局子裂缝2m多深唐山地震61982年7月9日广饶县小张乡、博兴县店子乡长200m,宽40~50cm,缝中洞深2m多,积水渗入缝中轰然有声暴雨71986年6月25日广饶县花园乡前安村蓄水2000m3的1.5m深池塘，水全部漏光，地裂缝长40m、宽0.5m、深1.5m塘底裂缝地下水降落漏斗主要分布在黄河以南，至1980年已形成了以广饶县稻庄镇为中心和以石村镇为中心的两个降落漏斗.1980年以后漏斗中心逐渐南移，两漏斗连通，形成了以稻庄、花园为中心的东西向槽状漏斗.地面沉降漏斗中心分布在牛庄六户一带,也是深层地下水降落漏斗中心，和石油天然气开采区分布基本相符.2.3矿山与油田地质灾害位于莱州市过西镇的仓上金矿近东西向露天采坑，开采范围在1800mx720m,剥离物在矿坑南侧堆积，形成高约15m的两个堆积体，堆积范围约为750mx720m.这些废弃物的存在，使周围产生一系列地表次生地质灾害，如泥石流、地表水及地下水污染等.莱州市柞村镇北寺口-消水庄易发矿渣泥石流;莱州市金城镇金矿区采空塌陷;在新城-寺庄一带的近10km2范围内，曾发现塌陷坑11处.黄河三角洲油气资源长期大量的开采，在钻井施工中的井喷、开采井、土炼油厂及石油管线等附近，形成大量落地油，呈点状或片状分布，对土壤、地表水、地下水及农作物造成了严重污染，增强了油田集中区内土地利用的不稳定性和生态脆弱性［16］.2.4海岸带灾害2.4.1海水入侵地质历史上滨县、无棣、惠民及北镇4次海侵，在第四系浅层含水介质中，北部赋存地下咸水商部为地下淡水,其间有咸淡水过渡带［17］如滨州市平均坡降平缓，沿岸纵深地区将要被淹，农田、草场、盐田、养殖场、油田等将受到严重威胁，土地盐渍化程度将加重广饶县境内,因地下淡水资源的过量开采，导致地下水位过度下降，含水层中咸-淡水之间的水力平衡关系被破坏，引起海（咸）水反向补给淡水区.莱州湾沿岸地下水咸化自1976年首次发现，已形成了一条从广饶至龙口的入侵带.寿光、寒亭、莱州等地水质变咸、Cl-浓度增高.近期海水入侵的总体态势是:西部（小清河入境-石村镇张庄村）保持稳定，中部（石村张庄-广饶镇北徐楼）和东部（广饶镇北徐楼-稻庄镇长行官庄）整体南侵［18］.2.4.2海岸侵蚀据测算［19］,在黄河年入海泥沙小于3x108t时，河口陆地海岸线将会侵蚀后退.同时，由于黄河三角洲为泥沙海岸，水下岸坡稳定坡度为1/10000,若大于该坡度，则海岸蚀退明显;海岸蚀退受制于黄河尾闾的变迁，行水河口淤积,停水河口蚀退.如,莱州湾东岸海岸状态分为3段界河口-石虎咀，以蚀退海岸为主;石虎咀-三山岛段，多年稳定,属平衡海岸;王河口-刁龙咀,为淤长海岸.根据近年来的海岸蚀积状况,现代黄河三角洲海岸可分为弱侵蚀、强侵蚀和强堆积3种海岸类型.弱蚀型海岸主要分布在挑河湾以西，强蚀型海岸主要分布在挑河湾以东的刁口河和神仙沟岸段,强堆积型海岸主要分布在黄河现行河口及其两侧.北部刁口河,自1964年1月开始行水到1976年5月改道，蚀退面积近115km2,最严重的地方（飞雁滩油田）达11km2.神仙沟入海口两侧海岸段自1964年1月停止行水起至1976年5月，平均蚀退约2.8km,蚀退速率达每年225m[20].1988年之后黄河海港及南部五号桩附近海区是侵蚀最快的地方[21],在孤东和海港附近的海堤根部淘空深度达到4m,一旦溃堤，后果不堪设想.2.4.3海啸与风暴潮黄河三角洲有记载的海啸有2次[22].1667年（清康熙六年）农历三月三十日的海啸，无棣、沾化、滨县受灾海潮抵达滨县东北境，可估算海啸波幅5.5~6.0m,不仅淹没大量农田、房舍，且〃溺死多人”.公元前47年（西汉元帝初元二年）9月莱州湾的广饶、潍县发生了3级海啸.风暴潮多发生在春秋季节,主要受台风和温带气旋的影响而成（表2）.在黄河口门及其周围的淤积区，风暴潮往往改变河口流路及潮汐通道的形态，在海滩上形成劣滩、贝壳滩及贝壳堤.当遭受特大风暴潮侵袭时，海水漫溢，大量的可溶性盐类被带至陆地，使大量盐类积聚，破坏土壤物质结构，形成大面积盐碱化土地.表21949年以来黄河三角洲特大型风暴潮灾害发生时间影响地区最高潮位入侵距离类型灾情记述1964年4月5~6日无棣、沾化、利津、广饶、寿光、潍县岔尖堡3.78m20-27km温带受灾人口6万人施没耕地1.4万hm2羊角沟3.38m1969年4月23日广饶、寿光、无棣、沾化岔尖堡3.48m22-27km温带冲决防潮堤40余处，最大缺口宽1km1992年9月1日无棣、沾化、垦利、广饶、东营、河口羊角沟3.88m羊角沟3.59m海防3.37m25km台风冲决防潮堤50km,受淹油井105口,经济损失5.08亿1997年8月18-21日无棣、沾化、垦利、河口、滨州海防3.26m30km台风油井被淹，井架被摧毁，经济损失26亿元2.5海洋地质灾害浅层气是近海工程中常见、分布范围较广的一种地质灾害，其在多波束图像上常表现为麻坑构造.1990年10月杨作升等[23]对堤岛4个人工岛调查表明,在海底下15-30m范围内有载气层沉积，其延展宽度为30~50m,对深部构筑物是潜在的灾害因素.在活动和废弃的黄河三角洲上存在海底滑坡[24],集中分布在水深5-10m的三角洲斜坡体上.地震、波浪等震动性事件，将造成沙土内超孔隙压力，当压力超过沙土自重时，产生中小型表层滑坡;三角洲堆积过程中，软弱层上受不均衡压力，产生深层滑动.另外，发现黄河三角洲北部废弃黄河三角洲叶瓣上有刺穿体.在新老河口之间的喇叭口地区，受新老河口共同控制，沉积体内部切蚀-充填构造大量发育.孤东地区,塌陷洼地在水深4-6m的浅水区和水深12-14m的深水区均有发现[25].2.6特殊岩土灾害砂土液化主要发生在地震烈度VD度以上有饱和砂土和饱和粉土的场地,表现为喷砂冒水造成地基失效，产生不均匀沉降，从而对建筑物形成破坏（表3）.软土一般是指天然含水量大、压缩性大、承载力低的一种软塑到流塑状态的黏性土.黄河三角洲地处渤海之滨，具有软土的沉积环境,软土分布于区内东北部滨海、河口-刁口码头一带，利津县罗镇-黄河故道西、垦利县下镇东部，在利津县明集-广南水库—线呈不连续片状、碟状分布.表3黄河三角洲砂土液化分布特征程度分布区域特征严重液化区中等液化区主要在陈庄镇-六合乡、虎滩乡-义和镇一带.零星分布于废弃河道带和决口扇，如东营区永安乡-广北水库一线，呈条带状分布;利津县店子乡-前刘乡，呈片状分布.分布于较大的决口扇及决口扇前缘坡地地带和黄河泛流主流带或边缘地带，如利津县城东-明集乡-大赵乡一带和宁海乡-垦利县城等区域.在滨海低地带内有零星片状分布，如五号桩及以东地区.饱和粉土、饱和粉沙颗粒均匀，粘粒含量低，沉积厚度较大,形成年代新,固结程度差.饱和粉土、粉沙的粘粒含量较低,固结程度较差.轻微液化区粉土、粉沙的沉积厚度较小，粘粒含量较高,液化程度较轻.非液化区分布于小清河以南的山前冲洪积平原和沿海地带的滨海低地.分布于古黄河三角洲泛滥平原及决口扇边缘和现代黄河三角洲的非黄河泛流主流带,如利津县南宋乡-北宋乡和河口区太平乡-义和水库等区域.2.7土地退化灾害研究区土地退化包括土壤盐渍化、土地沼泽化、土壤沙化及土壤污染等（见表4）.表4黄河三角洲土壤退化类型及分布特征备注:每100g土全盐含量〉0.6g为重度盐渍化,0.4~0.6g为中度盐渍化,0.2~0.4g为轻度盐渍化，小于0.2g为非盐渍化.类型分布地区特征土壤盐渍化重度盐渍化滨海低地，沿海岸线均有分布，利津县集贤镇-付窝镇一带从海岸线向内陆,其盐渍化程度有变轻的趋势中度盐渍化广饶县大码头、花官、陈官、广北农场，东营区龙居、六户东等地带盐化离子组成以氯化物占绝对优势轻度盐渍化小清河以北的缓平坡地、洼地地带分布面积较广非盐渍化小清河以南的山前冲洪积平原、黄河大堤内侧漫滩高地、黄河故道河道高地、现代黄河三角洲的顶部及决口扇的顶部冬春季，沙化严重;夏秋季，沙化趋于减轻.呈点状或条带状分布土地沼泽化降水汇集洼地沼泽、古河道沼泽、水库侧渗沼泽和河口沼泽土壤沙化分布在引黄灌区的渠道、沿黄两岸的淤积区及河道的漫滩和古河道高地均为芦苇沼泽,呈点状或条带状分布土壤污染油田集中区和石化企业生产区及其排污区域污染物为油和挥发酚2.8地球化学异常灾害氟中毒病是本区分布较为广泛的流行性地方病，易发区分布于广饶县南部、利津县南部和东营区西南部.宁津、乐陵两县,以氟斑牙为主，亦有氟骨病发生.庆云、乐陵等县城一带地下水含氟量较高，患者以氟斑牙为主，偶有氟骨病发生.甲状腺肿大症有两种类型,一类为高碘型甲状腺肿大症，又称碘中毒性甲肿，主要分布于沿海一带和庆云、乐陵一带;一类为低碘性甲状腺肿大症，易发区主要分布于广饶县东北和淄河两岸.3结论与建议黄河三角洲特殊的地理环境孕育了特有的自然灾害，其类型多样，存在复杂的相互影响机制(图1),应采取相应的防灾减灾措施.图1黄河三角洲主要自然灾害与环境间相互关系进一步揭示本区主要自然灾害与地质地貌、构造运动的关系，加强对地震和地面沉降等灾害基础性研究，为制定研究区防灾、减灾规划，部署与实施地质灾害勘查与防治工程提供科学依据.黄河三角洲地区海、陆、河和湿地具有相互影响机制存在复杂的水动力条件应进一步探索黄河三角洲演化规律.⑶对自然灾害严重地区，加强监测，采取相应的工程措施和非工程措施,防患于未然.进一步转变对油气资源过度依赖的经济增长模式，重新审视人类活动诱发灾害问题，重视土地退化灾害负面效应.在国土资源规划和重大工程项目立项之前,应首先进行环境评价、地震安全性评价和地质灾害评价.参考文献：颜世强，范继章,石玉臣.黄河三角洲农业生态地质环境综合研究[J].人民黄河,2005,27(3):9-11.成国栋.黄河三角洲现代沉积作用及模式[M].北京:地质出版社,1991.冯秀丽，戚洪帅，王腾，等.黄河三角洲堤岛海域地貌演化及其地质灾害分析[J].岩土力学,2004,25:17-20.吴建政.山东全新世滨海软土与工程地质灾害的研究[J].海洋地质与第四纪地质,1995,15(3):43-54.张惠，颜世强,刘桂仪.黄河三角洲的形成与演变[J].山东国土资源,2003(6):44-47.常军，刘高焕,刘庆生.黄河口海岸线演变时空特征及其与黄河来水来沙关系[J].地理研究,2004(3):339-346.［7］ 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