沿海地區地質環境問題論文
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1研究區自然地理概況
河北渤海新區位于河北省東南部沿海地區，渤海灣西岸，北起歧口河與天津市接壤，南至大口河與山東省相毗鄰，北距天津110公里，西距滄州90公里。包括滄州渤海新區所轄范圍以及滄州市所轄海域范圍(入海12海里)，陸域面積3321km2。研究區氣候為暖溫帶大陸性季風型。多年平均氣溫12．2℃，年平均降水量445．80mm，年平均蒸發量1690．73mm。多年平均日照時數2758．48小時，多年平均無霜期188天。
2研究區第四系含水層特征
研究區第四系松散巖類孔隙水自上而下劃分為四個含水層組。第Ⅰ含水層組底界埋深20～30m。以咸水為主，水質結構多為淡水－咸水型或含咸水型。富水性差，單井單位出水量為1～2．5m3/(h•m)。主要接受降水入滲補給，地下水動態類型屬強入滲補給—蒸發、開采型。第Ⅱ含水層組底界埋深120～170m。垂直入滲補給條件差，地下徑流滯緩，單井單位出水量5～10m3/(h•m)。水質結構多為咸水型。地下水動態類型屬弱入滲補給、徑流補給、開采－徑流型。第Ⅲ含水層組底界埋深250～350m。富水性、滲透性及補給條件較差，單井單位出水量為5～10m3/(h•m)，東部沿海一帶有咸水分布。地下水動態類型屬徑流、越流補給－開采型，是滄州市深層地下水主要開采層。第Ⅳ含水層組底界埋深350～550m，局部達600m。滲透性及富水性差，側向徑流補給微弱。單井單位涌水量多在5～10m3/(h•m)，局部小于2．5m3/(h•m)。地下水動態類型屬緩慢徑流、越流補給－開采型。
依賴于地質環境，并且無一不將地質環境作為工程結構的地基甚至是結構的一部分，城市發展不可能脫離地質環境而孤立存在，因此，城市發展受到地質環境的制約。渤海新區主要面臨的地質環境問題有地下水降落漏斗、地面沉降、海(咸)水入侵、地下水污染、海岸蝕退、沿海風暴潮等。
3．1地下水超采本區淡水資源相對缺乏，隨著人類工程活動的不斷加強，為了滿足工農業及生活用水需求，地下水長期處于過量開采狀態，水位持續下降，導致大面積的地下水水位降落漏斗的形成并逐年擴展。淺層地下水以咸水為主，地下水開采以第Ⅲ含水組為主，由于常年超采，地下水位不斷下降，形成了滄州市、青縣、黃驊相連接的復合型區域大漏斗。根據《河北省滄州市地質環境監測報告(2001—2005)》，2000年12月至2005年12月黃驊、海興地下水位下降5～10m，年均下降1～2m。滄州漏斗形成于1966年。2005年低水位期－50m封閉線西到任丘麻家塢、滄縣崔爾莊、南皮文家廟、獻縣縣城，東到黃驊中捷農場、鹽山縣城;南到東光與吳橋的交界處，北與青縣漏斗連為一體，－50m封閉區面積6528．5km2。據2001－2005年地下水位資料，2001－2002年漏斗中心位于市區石油二勘院內，2002年低水位期漏斗中心水位埋深96．78m，比2000年下降1．61m，2004－2005年該點水位有回升趨勢。2003－2005年滄州漏斗中心由市區石油二勘院內轉移到滄縣東龐河一帶，漏斗中心水位埋深由2003年的95．50m降至2005年的100．97m，下降速率1．82m/a，－50m封閉漏斗面積與2000年同期相比擴大816km2。2005年地下水開采量0．70×108m3，與2000年同比減少0．55×108m3。黃驊漏斗形成于1988年，漏斗中心為北尚莊。2005年地下水開采量0．042億m3，低水位期漏斗中心水位埋深由2000年的60．43m降至68．76m，同期水位下降8．33m，降速1．67m/a;－50m漏斗封閉面積1245．2km2，占黃驊市面積的58%，與2000年同期相比擴大了693．2km2。其漏斗中心水位不斷下降，漏斗面積快速擴大的主要原因是大港油田連續、超量開采地下水所致。
3．2地面沉降自20世紀70年代以來，深層地下水大量超采，水位持續下降，形成了以滄州市為中心的區域地下水復合降落漏斗，產生地面沉降。滄州市1970年出現地面沉降，其沉降量為9mm/a;80年代以來滄州地區出現了區域性地面沉降，到1990年地面沉降量大于100mm的面積為7700km，超過滄州地區總面積的1/2，滄州市中心地面累計沉降量為1130mm。據2007年地面沉降監測資料，渤海新區為滄州地面沉要區域，在南大港農場和東常莊分別形成地面沉降中心。南大港農場沉降中心沉降量為1157mm，東常莊沉降中心為832mm，沉降量大于1000mm區域面積28．8km2，800～1000mm區域面積93．2km2，600～800mm區域面積889．6km2，400～600mm區域面積達675．8km2，小于400mm的區域面積達1633．6km2。
3．3咸水入侵滄州市咸水的分布特點是分布廣，厚度大。無論水平分布還是垂直分布均屬河北平原之最，咸水幾乎覆蓋全區。咸水體由沿海到內地逐漸變薄，呈一楔形體置于淺層淡水與深層淡水之間，并在青縣東北部和狼坨子附近出現全咸區。隨著淡水的不斷開采水位不斷下降，而咸水幾乎處于原始狀態，咸－淡水之間形成了幾米至幾十米的水頭差，咸水與淡水之間水力條件發生變化，造成咸水入侵。據水質資料分析，區域內深層水Cl－Na型水的分布面積呈擴大趨勢。1984年Cl－Na型水的分布范圍在青縣耿官屯—滄縣順昌屯到黃驊縣城—海興呈口一線以東地區，1989年Cl－Na型水分布范圍為滄縣順昌屯到黃驊縣城西騰莊子—舊城一帶至海興辛集，面積擴大了686km2，擴大率137．2km2/a。礦化度和氯離子變化反映基本一致。黃驊嶺莊以東明顯增高，嶺莊以西，1986年后東部高礦化水入侵，使其礦化度增高。1989年比1981年增高了0．768g/L，平均每年增高0．096g/L。該現象說明:由于本地區黏性土占60%以上，砂層連續性相對較差，徑流緩慢，使咸水入侵滯后于漏斗水位下降一個時段。咸水入侵強烈的邊界在距滄州34km的黃驊嶺莊附近。
3．4軟土環渤海沿海地區軟土分布面積達3．4萬km2，渤海新區軟土分布面積較廣，是該區存在的比較嚴重的地質災害問題之一。區內50m以上的6個工程地質層中，第Ⅱ、Ⅴ工程地質層為軟土。第Ⅱ工程地質層為第一海相層，巖性以淺灰－灰黑色淤泥質土為主，有機質含量高，局部夾粉砂薄層，軟塑－流塑狀態，中－高壓縮性，見水平及波狀層理，含海相化石。層底埋深12～15m，東部較厚，底層埋深在15m，多為海相淤泥質，向西埋深減小，埋深在12m左右，上部覆蓋較厚的第一陸相層。第Ⅴ工程地質層屬于第二海相層，巖性以灰褐、褐灰色淤泥質黏土為主，局部夾粉質黏土，軟塑狀態，中－高壓縮性。層底埋深32～35m，厚度一般為6～7m，上部為第二陸相層，包括末次盛冰期硬黏土和MIS3階段的河流相沉積，為區域的第一持力層，下部為MIS4階段的河流相沉積，為區域的第二持力層。
3．5海岸淤蝕黃驊現代沿海海岸線的雛形形成于約1000年前。由于黃驊千噸級碼頭位于宣惠河的凹岸，海潮沿河上溯，漲落潮水在彎道環流作用下，對凹岸形成強烈沖刷造成侵蝕。對比1954－1985年航片，31年間黃驊沿海馮家堡－狼坨子岸段遭受侵蝕150～350m，侵蝕距離最大位于狼坨子，約350m。馮家堡附近約150m，龍王廟貝殼砂島向西遷移170m，侵蝕速率8～12m/a。海岸帶侵蝕對沿岸建筑造成威脅，并對地質環境造成破壞，加劇了風暴潮災害。黃驊狼坨子村由于村邊海岸不斷侵蝕，村東部居民住房逐年被海水沖塌。高潮時村子成了被海水包圍的孤島，1986年全村拆掉800多間房屋，1420人被迫遷到離岸五里多遠的新村。海岸線的侵蝕帶來潮間帶的淤積，老狼坨子附近潮灘近百年來的現代沉積速率約為2～3cm/a，這是該地區晚全新世以來沉積速率的40～65倍，即便考慮現代沉積物尚未經受充分的沉積壓實作用，其遠大于晚全新世沉積速率的基本特征也是不容置疑的。這充分說明，近百年來老狼坨子地區開放潮坪上部和MHWST(平均大潮高潮線)岸線處沉積環境極其活躍，這主要是近一二個世紀以來人類活動導致沉積加速。尤其是黃驊港導堤建設以來，導堤北側海域大范圍淤積。
3．6風暴潮1953年到2005年河北省沿海共發生風暴潮災害20余次，其中9216號熱帶風暴、9711號臺風形成的風暴潮、2003年10月11日的風暴潮及2005年8月5日的“麥莎”風暴潮給本區海水養殖業和沿海基礎設施造成重大損失。
3．7地下水污染本區的主要污染源為工業污染，農業及生活次之。流經區內的北排河、滄浪渠、黑龍港河支流、宣惠河、子牙新河從上游—中游—下游三個斷面水質分析，均為Ⅴ類水和劣Ⅴ類。主要超標項COD、NH+4、揮發酚等。南排河、廖家洼河、捷地堿河為Ⅳ類水。南排河水質較好，從黃驊市北部開始向東1km河段被污染，因受節制閘控制未向外延伸。工作區主要開采深層地下水，其上覆層厚度大，且以黏性土為主，目前尚未發現有大面積污染。淺層地下水防污能力較弱，由于工業、農業、生活污水及咸水淡化站尾水的就地排放，污染較為嚴重。
3．8其他環境地質問題區內深層地下水氟含量多在2～4mg/L、局部1～2mg/L，普遍偏高。高氟深層地下水作為飲用水源，對人體危害嚴重，主要表現為氟斑牙、氟骨病。地下水碘含量也普遍偏高，在常郭、中捷農場及以東區碘含量0．6mg/l以上，面積834．4km2。海興北部、黃驊的舊城、鹽山的楊集一帶碘含量0．4～0．6mg/l，面積987．5km2。黃驊常郭、大豐莊、海興東部、鹽山東部為重鹽漬化區，面積536．38km2。其余為輕度鹽漬化區，面積584．85km2。含鹽類型以Cl－型、Cl－－HCO－3型為主。鹽堿土危害作物生長，降低作物產量。鹽堿土還具有溶陷、鹽脹、腐蝕等不良工程特性，對工程建筑有不利影響。
4地質環境問題防治對策
(1)規劃制定合理地下水開采方案，對漏斗區限制開采地下水開采量，在漏斗中心禁止開采地下水，對地下水進行有效保護，逐步恢復地下水位。
(2)針對區內水資源短缺，加強水資源保護，制定出合理的供水方案。引用外流域地表水是解決本區水資源短缺和保證有效供水的根本性措施。
(3)全面、系統評價區域水資源量和水質，制定區域用水總體規劃;科學用水，降低生產用水量，提高水資源利用率;加強污水處理研究，提高污水處理水平和排放標準。
(4)加強滄州地區地面沉降機理研究，加強地面沉降監控完善地面沉降監測網，查明地面沉降發展變化動態及趨勢。
(5)加強海岸防潮工程和沿河防汛工程建設，修建永久性防潮大堤，充分考慮研究區海岸標高，地面沉降及其變化速率、全球海平面上升速率以及最大高潮位等諸多因素。
作者：陳彭王威馬震單位：天津地質調查中心
