海岸带城市化的环境地质问题.ppt

海岸带城市化的环境地质问题,王思敬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,,,海岸带的地球动力系统特征,全球海平面的升降（近代一直是上升）大地的升降，其中包括区域性的地壳升降以及局部的地面升降（城市地面沉降）；以上两个独立的作用过程的结果是海陆的相对升降。海岸带毗邻海洋，直接遭受海洋台风风暴潮的强烈影响，这一影响来自大气圈。在海陆接触的表面，海岸蚀退和河口洪淤；在地下，海水和地下水之间的动态平衡。,海岸带的地球动力系统特征,1.海平面上升据IPCCintergovernmentalPanelonClimateChange的研究报告在过去100年内全球年平均气温升高了约0.6℃，使得全球海平面平均上升了10cm20cm[DanielGlick]。,海岸带的地球动力系统,1.海平面上升全球的气候变暖，主要归因于因CO2等气体排放量增加产生的“温室效应”。1850年，大气中CO2含量约为280ppm，，1980年代后期350ppm，1994年355ppm，2004年已经达到375ppm[DanielGlick]，并在以每年0.4的速率上升。,海岸带的地球动力系统,1.海平面上升专家估计，按照目前化石燃料燃烧的增加速率，大气中CO2将在50年内加倍，这将使中纬地面温度升高1.5-3℃，使极地升高6～8℃。将导致海平面上升20～140cm。IPCC2001年的报告认为，全球海平面在21世纪末将上升10cm到89cm。,海岸带的地球动力系统,2.大地升降大地的绝对升降，一般主要是现代地壳运动的结果。在近代松散沉积层很厚的平原和河口三角洲地区，沉积层本身的固结压缩也导致大地下沉。,海岸带的地球动力系统,,海岸带的地球动力系统,海岸带地质环境的分带性（1）海岸地形变分带上升、下降（2）海岸气象地理分带赤道风暴影响（3）海岸洋流分带（冲刷，淤积）（4）海岸地质构造分带基岩、松散层（5）海岸带的地理分带三角州、河口、海湾,海岸带的地球动力系统,海岸带地质环境评价海岸带演化趋势过去、现在、将来）海岸带环境对城市化的制约水土、资源承载力、环境容量海岸带环境的稳定性城市化负面影响的防范与防治,中国海岸带特征,我国是世界海洋大国之一，我国东部大陆沿岸濒临渤海、黄海、东海、南海，台湾东部还直接与太平洋相连，是我国对外的巨大窗口。,中国海岸带特征,我国海岸线长约18000km，沿海省市总面积125万km2，占全国陆地总面积的13，人口近5亿，占全国的40，而国民生产总值GDP却占全国的60％，沿海地区经济增长速度达10～22，是我国国民经济和社会发展的战略重心。,中国海岸带特征,我国海岸带东南到北，地跨温带、亚热带、热带三个气候带，并受西他太平洋水汽滋润，农业资源和海洋资源极为丰富。122条河口150个海湾164个港址大型三角洲（珠三角、长三角）大型海湾（渤海湾）,中国海岸带特征,我国海岸带能源资源丰富油气天然水合物潮汐能1.9亿kW波能1.5亿kW盐田40万公顷地下卤水74亿吨海洋物产,中国海岸带特征,其它优势海洋性气候宜居风光优美旅游土壤植被生态资源雨水充足农业林业,中国海岸带特征,但是我国海岸带总面积28.1万多km2，占沿海省区、市陆地总面积的22.5，全国的2.9，然而却承载1.799亿多人口，约占沿海省区、市人口总数的37.5，全国的15。沿海带地区人口平均密度为640人/km2，为全国平均数的5.1倍。[杨华庭],中国海岸带特征,不良环境与自然灾害北方低温降水不均风暴潮成灾地震崩滑流地面沉降地面开裂水质不良软土盐碱土荒漠化沿海地区环境灾害损失达3000亿元。损失占全国灾害损失的1/3。而且还有所增长，成为制约发展的重要因素。,中国海岸带的地球动力系统,1.海平面上升据中国海洋信息网公布的2003年中国海平面公报，中国沿海海平面多年来总体呈上升趋势。近50年来，中国沿海海平面平均上升速率为2.5mm/a东海3.1mm/a，黄海2.6mm/a、南海2.3mm/a和渤海2.1mm/a，大于全球海平面上升速率的1.5mm/a。,中国海岸带的地球动力系统,1.海平面上升预计未来数年，中国沿海海平面总体上将继续保持上升趋势。2006年和2013年中国沿海海平面将比2000年平均海平面分别高10毫米和28毫米。而经济发达又十分敏感的珠江三角洲、长江三角洲和天津地区海平面相对上升幅度将要大的多。,中国海岸带的地球动力系统,2.大地升降根据胡惠民、黄立人等在均衡基准下对我国东南沿海地区近代（50年代至80年代）地壳垂直运动的研究，我多东部沿海地区的现代地壳运动基本上继承了新生代以来的隆起和沉陷过程，与其形成的区域隆起带（山地、丘陵）及沉降带（平原、三角洲）地貌单元基本一致,中国海岸带的地球动力系统,2.大地升降大致以杭州以南至温州一带为界分为南、北两部分，北部的海岸以下降为主，间有上升，南部海岸则以上升为主。[赵希涛][刘玉海],中国海岸带的地球动力系统,2.大地升降北部的长江三角洲、华北平原、下辽河平原等为主要沉降（–1～–5mm/a，其中渤海湾因局部地面沉降，达–5～–50mm/a）区，其内部又存在辽东山地、山海关隆起、山东半岛的相对上升区1～4mm/a。[赵希涛][刘玉海],中国海岸带的地球动力系统,2.大地升降南部的福建、广东、广西海岸总体上呈上升（2～4mm/a）状态，其间珠江三角洲和汕头局部下降（–1～–2mm/a）。[赵希涛][刘玉海],中国海岸带的地球动力系统,2.大地升降中部的浙江沿海地壳垂直运动较弱而平稳，升降变化较小，构造活动相对较弱,中国海岸带的地球动力系统,2.大地升降在全球海平面绝对上升的情况下，长期持续的区域性的地壳沉降以及局部的地面沉降与之叠加，将导致更大的累计相对沉降，这会使得一些敏感地区（河口三角洲地区的城市）因地面高程损失而灾害加剧。,中国海岸带的地球动力系统,3.海洋台风风暴潮据1958年以来的统计，我国海域每年平均发生台风风暴2930次，在沿海登陆的台风风暴413次[张振克等][邓永光][杨华庭]统计表明，中国沿海风暴潮灾害的直接经济损失也呈上升趋势，90年代，年均经济损失超过100亿元。沿海带在我国全部自然灾害经济损失中的比例，1997年可能达到20以上。东南沿海的沿海带，是我国自然灾害经济损失的最高密度区[杨华庭]。。,中国海岸带的地球动力系统,3.海洋台风风暴潮有学者推测，全球变暖，将增加产生台风的机会。在下世纪后期北太平洋台风发生频率比目前增加两倍，而在中国登陆的台风，频率将增加1.76倍。因此21世纪，我国沿海地区受台风及其引发的风暴潮灾害将比20世纪严重。[邓永光],中国海岸带的地球动力系统,4.海岸蚀退和河口洪淤1960年代前，我国除个别废弃河口三角洲被侵蚀后退外，绝大多数海岸呈缓慢淤进稳定状态。据统计，目前全国约70海岸侵蚀后退，严重的地段海滩后退速度达520m/a，而且岸滩侵蚀的范围日益扩大，侵蚀速度日渐增强。,中国海岸带的地球动力系统,4.海岸蚀退和河口洪淤海岸带及河口港口淤积黄河河口淤积速度达27km2/ａ。我国南方主要港口淤积较严重，如广州港淤积程度严重的水道，每年最大回淤厚度达0.5ｍ1ｍ。珠江南岸从1976～1984年已向江心推进约100ｍ。,中国海岸带的地球动力系统,5.海水和地下水之间的动态平衡这种平衡，可能由于人为或者自然的原因而被打破，咸淡水相互作用的过渡带就要向内陆移动，以建立新的平衡，造成了海水入侵。,中国海岸带的地球动力系统,5.海水和地下水之间的动态平衡自然的因素是在地表水补给不足的旱季，海水水相对于内陆地表水和地下的强势将加强，并增大潮水沿河口的上溯距离（如在没有挡潮闸的长江口，海水向上游的上溯距离可达170多km[刘杜娟]）。,中国海岸带的地球动力系统,5.海水和地下水之间的动态平衡长远地看，全球气候变暖、相对海平面上升，也使得海水相对于内陆地表水和地下水更加处于强势。,海岸带城市化对环境的影响,由于其自然地理位置，海岸带原本就进行着特定的各种自然过程，其中某些过程对于人类的生产生活产生不利影响，成为灾害。另外，城市化迅速的地方，自然状态和进程被人类活动改变，加上经济发达和人口聚集，从而加剧某些自然灾害的强度和损失，也会引发新的灾害。,海岸带城市化对环境的影响,对水源需求的巨大增长采用地下水水源短缺自净能力下降对大面积建筑物集中深基坑降水及地下水污染，大面积地基沉降，大面积地面覆盖（土壤生态破坏）资源能源需求量大资源能源质量恶化，供应失调，废气物增长，地下空间开发城市污染地下空间开发速度加快地面沉降，地体失稳，地下水位下降,海岸带城市化对环境的影响,人类工程活动岩土开挖，堆填驱动岩土运动，水源水体调节驱动水运动岩土物质运动影响环境的物质变异，结构转化和环境演化,人类工程活动改变初始自然环境的制约，也受次生环境即扰动后环境的制约,海岸带城市化对环境的影响,1．过量抽取地下水我国人均水资源缺乏，水资源利用效率也低。海岸带的城市化过程，必然伴随着水资源利用的大量增长。在河口三角洲地区（的沿海大中城市），在地表水普遍遭受污染的情况下，地下水就成了城市生产生活用水的一个重要依赖。过量抽取承压含水层地下水的主要影响，是导致地面沉降和地下海水入侵。,海岸带城市化对环境的影响,1．过量抽取地下水据统计，我国已经发生地面沉降的城市近60座（50多座大中城市），约占全国城市的30，其中70（80）分布在沿海。,海岸带城市化对环境的影响,1．过量抽取地下水全国沉降幅度≥100cm的城市约20处，其中属沿海的城市占3/4。[刘玉海]。其中最严重的天津塘沽区[吴铁钧]、上海[沈新国]以及台湾西南沿海东屏[龚士良]最大累计沉降量均超过3米（上海市1921年到1965年沉降中心的最大沉降量达2.63ｍ）。苏州、无锡、常州三市的累积沉降量500mm等值线已经将这3个城市连成一片[薛禹群等]，最大累计沉降达到2.8m[陈国栋][沈新国]。,海岸带城市化对环境的影响,1．过量抽取地下水我国长江、黄河和珠江三角洲、松辽平原和环渤海地区及东南沿海平原的大多数城市的地面沉降正在继续发生和发展之中[侯艳声]。,海岸带城市化对环境的影响,1．过量抽取地下水大量研究结果表明，当地面沉降量累计超过100cm时，其灾害作用便显著地表现出来造成地表和地下排水不畅、城市排污失效、建筑地基下陷、井筒出现上抬或断折现象等。,海岸带城市化对环境的影响,1．过量抽取地下水局部的地面不均匀沉降，还会造成各种建筑、交通、管线等市政设施的破坏，严重影响城市安全。特别是因地面高程损失，使得城市防潮和防洪能力降低、防洪防潮相关的建设费用增高，洪涝灾害加剧，风暴潮灾害损失加剧，还会造成港口淤积、航运能力下降等问题。[刘玉海][侯艳声],海岸带城市化对环境的影响,1．过量抽取地下水地面沉降的绝大部分是不可恢复的，产生的一系列的地质灾害及环境、社会危害是区域性的和持久的；我国每年由此造成的直接经济损失达数百亿元。,海岸带城市化对环境的影响,1．过量抽取地下水（我国沿海地区开始出现海水入侵现象，主要发生在杭州湾以北的环渤海（辽东半岛、渤海湾、山东半岛、莱州湾地区）及长江三角洲地区。,海岸带城市化对环境的影响,1．过量抽取地下水发生海咸水入侵灾害的大中城市有大连、秦皇岛、天津、潍坊、青岛、南通、宁波及北海等[刘玉海]。,海岸带城市化对环境的影响,1．过量抽取地下水全国累计海水入侵面积已超过1000km2，最大入侵距离超过10km。海水入侵可导致沿海地区水质恶化，工业农业和生活用水水资源减少；土壤生态系统失衡，耕地资源退化；使工农业生产受到危害；降低人口健康水平（危害人类健康），影响社会稳定；最后还必将导致自然生态环境的恶化。[刘杜娟],海岸带城市化对环境的影响,2．地表的工程和经济活动在经济快速发展的沿海地区，人类的活动对地表的改造作用强烈，使得各种地质作用的进程改变，大部分情况下导致地质灾害加剧。滑坡、泥石流、河口洪淤及海岸蚀退灾害等自然地质灾害在人类活动的影响下加强。,海岸带城市化对环境的影响,2．地表的工程和经济活动江浙以南的热带、亚热带气候条件下的沿海丘陵山地型沿海城市，很多地区残积坡积层十分发育，原本就容易发生滑坡和水土流失。,海岸带城市化对环境的影响,2．地表的工程和经济活动而人类工程活动公路铁路削坡，露天采挖，建筑开挖等，使得地表岩土变得更加不稳定。,海岸带城市化对环境的影响,2．地表的工程和经济活动近些年，我国沿海地区滑坡、泥石流灾害事件有逐年增加势头[刘玉海]，除降雨集中等气候因素以外，还有城市化带来的工程活动的加剧的原因。有人[朱照宇2002]对近年来特定地区（广东）地质灾害的时空分布的研究分析发现，其发育强度与分布规律与地质环境和人类活动密切相关，人类活动所引起的地质灾害的加剧已经可与自然因素相当。,海岸带城市化对环境的影响,2．地表的工程和经济活动人类的工程和经济活动也往往使地表植被遭受破坏，加重水土流失。研究表明，地面水土流失的强度和人类活动强度成强烈正相关性。[朱照宇2002]。在粤东区，由于在韩江中上游大量砍伐森林和垦植坡地，从而降低了地面抗侵蚀能力，导致严重的水土流失及下游的港口淤积。[朱照宇2002],海岸带城市化对环境的影响,2．地表的工程和经济活动各种河口及海岸带的挖填围挡工程，改变海洋与河流的水动力环境，直接影响到河口与海岸地带水下物质侵蚀-搬运-沉积作用的平衡。,海岸带城市化对环境的影响,2．地表的工程和经济活动特别是在海平面上升、地壳下沉及暴雨的三重因素共同作用的河口环境下，河口的洪淤作用与海岸蚀退灾害都可能更为强烈，这将使河口和岸带防潮能力衰退，河口水流日趋减缓，洪淤和海岸蚀退作用增强，陆地后退速度剧增。,海岸带城市化对环境的影响,2．地表的工程和经济活动其结果是可利用岸带土地减少、防护能力降低，地质灾害作用增强，对沿海河口城市的发展和安全构成威胁。[刘玉海],海岸带城市化对环境的影响,2．地表的工程和经济活动在河口三角洲地区，沉积层中夹有大量的软土，作为地基也对岩土工程造成威胁。与此相关的最为常见的灾害是深基坑事故。据有关资料，1993年以来仅上海市兴建高层、超高层建筑多达120多座，其中有1/3基坑施工过程中边坡发生失稳，危及到周边建筑和地下生命线工程的安全[刘玉海1998]。,海岸带城市化对环境的影响,2．地表的工程和经济活动海岸带城市化发展过程中，如果不能科学地处理好人和自然的协调关系，将对环境产生很多不利影响，其危害是双重的人类的活动不但诱发灾害和加剧了自然灾害的强度，而且随着海岸带的人口增加和经济的发达，也使得灾害的损失更加沉重。,对策,人地协调方向可持续发展的根本道路在于通过规划进行人地协调发展与自然环境分带性的空间协调与自然环境演化的周期性协调与自然环境演化的趋向性协调,对策,人地协调发展的调控措施战略方针政策指导环境规划环境评价环境设计科学施工资源保护材料循环利用地下维护自然,对策,城市化宏观调控理性对待自然规律，海岸带环境容量科学评估。城市规模控制人口控制土地利用控制产业控制,对策,城市化宏观调控措施贷款制约环境成本转移政策（产业，政府）合理规划（土地，基建，功能）,对策,海岸带环境治理治水河流、湖泊生态，地下水保护治土防冲蚀，防淤积，改良土壤增植植被生态多样性，防风沙防污污染源控制，污水污物处理,结论,我们要认识到海岸带自然地理地质环境的敏感性和特殊性。在海岸带的城市化规划发展过程中，资源利用和城市建设都应该将环境承载能力和环境影响作为一个重要评判原则，才能实现可持续发展。,结论,必须在水资源承载能力的基础上，计划城市经济的发展。科学地开发和使用水资源，提高水资源重复利用率，统一规划地表水和地下水的开发利用[王思敬1996]，尤其要注意保护地下水资源。,结论,对于沿海丘陵山地型城市，要合理地开发利用土地，防范滑坡、泥石流灾害发生，避免或减轻由此造成的损失[刘玉海]。地质环境是城市建设发展的基础，因此城市发展应该主动地接受地质环境的制约，这样的思路才是科学的。,谢谢,