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山東半島城市群地區主要地質災害

上面討論區域穩定性時,已經涉及到地震災害。地震也是壹種重要的地質災害。在關於水資源的討論中,還分析了山東半島的旱澇災害問題。本節重點介紹山東半島的其他主要地質災害。

地質災害是自然界不可避免的現象。開發不當或未能預防,將刺激、加速或加劇地質災害的發生和發展,增加其危害性。自然界中的地質災害包括緩變地質災害,如海水入侵、地面沈降、塌陷等。以及突發性地質災害,如滑坡、泥石流、巖溶塌陷等。,下面簡要分析。

1.海水入侵災害

在沿海地區,往往會發生海水入侵,使陸地地下水受到海水汙染,鹽度增加,失去作為飲用水和工農業供水的價值。海水入侵還會破壞巖體的力學性質,增加滑坡等災害現象的風險。海水入侵還會增強碳酸鹽巖的巖溶作用,等等。

海水入侵是環渤海地區的普遍現象(圖18)。實際上,除了少數海水完全入侵的區域(圖18中的1區域)外,大部分都是海水入侵與地下水混合的區域,形成鹹水與微鹹水混合帶,其影響寬度超過1km至15km。

圖18環渤海地區海水入侵現狀(根據孫小明,2005)

萊州是重要的海水入侵區,地下水通過32km的滲流路徑與入侵的海水不斷匯合混合後,其地下水鹽度可從150g/L變為2g/L苦鹹水(圖19)。大王-洋口地下水礦化度變化見圖20。

圖19萊州灣南岸古蒂至揚子區地下水礦化度變化剖面圖(據徐建國,2005)。

圖20大王-洋口地下水礦化度變化剖面圖(根據徐建國,2005)。

萊州灣南岸海水入侵始於20世紀70年代末,部分地區出現海水入侵。後來在80年代初,濰坊、長島、庫克等地加強了地下水資源的開采,加上河流中上遊修建水庫,減少了地表水的補給,誘發了大量的海水入侵,使鹹(海水)淡水(地下水)界面向陸地遷移,形成了廣闊的海水淡水混合帶,使原有的淡水地下水礦化。

萊州灣地下水超采與海水入侵的關系見表29。

表29萊州市地下水超采和海水入侵情況

(中國地質調查局海洋地質研究所)

萊州市1976海水入侵面積為15.8 km2;到1989,海水入侵面積已占全市面積的11.12%,入侵速度從46m/a增加到404.0m/a;到2001,萊州市海水入侵已達260km2(李萍,2004);目前海水入侵面積304km2。根據1976 ~ 1989初步統計,萊州灣地區地下水累計開采量為38×108m3,平均地下水位下降約15m,地下水漏鬥面積達2000km2,海平面以下負面積1600km2。

龍口市海水入侵面積78.4km2,煙臺自20世紀70年代開始開采地下水。由於海水入侵,地下水氯離子含量由0.13g/L至1981年變為1.7g/L和1989年,海水入侵線已達850m。

青島海水入侵面積達95.6km2,同樣始於20世紀70年代。1981 ~ 1988年,大沽河流域海水入侵高峰向內移動了750m..地下水資源的開采始於1981年,在李哥莊地區形成了壹個面積約為100km2的地下水降落漏鬥,中心最低水位為- 8.13m。1990因貴州至青島引水工程,地下水開采量減少,漏鬥於1994豐水期整平。

青島其他地區,如白沙河下遊-城陽河、黃島辛安也有海水入侵。加上膠南市、膠州市、平度市,這些地方的海水入侵面積已達1.59 km2。

渤海海水總鹽度為34.4g/L,黃海為33.33 g/L,大連地區海水與總鹽度為0.62g/L的淡水混合後,地下鹹水總鹽度為8.14g/L,由76.78%的巖溶淡水與23.22%的海水混合而成(呂耀如,

山東半島城市群地區地質生態環境與可持續發展研究

其中:Vf,Vb,Vs——當形成體積為Vb的鹽水時,對應的地下水和鹽水的體積為Vf和Vs(L);CClf、CClb和CCLS——分別為淡水、混合鹽水和海水中的氯離子含量。

在山東半島萊州灣地區,鹵水鹽度達到50 ~ 150 g/L,這並不是海水本身的總鹽度,實際上是蒸發濃縮後的鹵水,也就是說,經過海水滲透,地下水通過自然和人工蒸發濃縮,鹽度達到50 ~ 220 g/L,其中包括了古海水入侵後通過地下蒸發不斷積累的鹵水。從這個數值上看,萊州灣的海水入侵是疊加了古代海水入侵的影響。

萊州灣東南沿海海水入侵面積從1979急劇增加到1993,近年來面積擴張率略有下降(圖21)。

圖21萊州灣東南沿海海水入侵面積變化(根據徐建國等,2005)

海水入侵也發生在世界各地的沿海城市。地下水中Cl-離子的含量可以作為海水入侵強度的指標。渤海北岸大連地區的海水入侵強度,前面已有論述。以下列舉了國外壹些地區海水入侵導致Cl-離子增加的情況。

表30世界部分沿海國家(地區)海水中Cl-含量

萊州灣地區海水入侵嚴重,包括高濃度鹵水滲入形成的地下水。

2.地面沈降災害

萊州灣東營市因開采油氣資源和地下水資源,在1985處發現地面沈降。地震部門已經利用大規模精密水準測量來復測地殼形變規律。結果表明,魯北平原丘陵區、萊州灣南岸和成寧隆起東部幾十年來壹直處於隆起狀態。最大隆起區在膠北斷塊隆起區,上升速率為4 ~ 8 mm/a,東營-墾利最大地面沈降為80mm,沈降速率為利津縣以北4 ~ 8mm/a。2000-2003年再次進行土地復測,發現地面沈降248 ~ 397 mm,2002-2003年東營市地面沈降觀測點43個,沈降超過10 ~30mm。

地面沈降勢必誘發或加劇海水入侵,萊州灣其他地區的大型地下水降落漏鬥也存在加劇海水入侵的問題。

3.礦區地面沈降

地面沈降是壹個相對緩慢的變形過程,而地面沈降主要是由采礦引起的,有壹個緩慢的發展過程,有壹個突發性的現象。山東半島的煤礦、金、鐵等礦產資源引起了許多地面沈降現象,尤其是煤田大面積的崩落采礦法,引起了更為嚴重的地面沈降和沈降。山東半島城市群礦區地面沈降概況見表31。

表31山東半島城市群礦區地面沈降概況

(山東省國土資源廳)

目前,已經關閉的壹些礦山已經復墾。在采礦過程中,尾礦和排土場對環境影響很大,需要進行治理。總體而言,山東半島城市群地區煤礦、金礦、鐵礦的礦山環境問題相對影響小於渤海北翼,但也是今後需要關註的地質災害。

對山東半島地下水開采引發的地質災害進行了綜合評價,如圖22所示。

4.滑坡和泥石流地質災害

滑坡、崩塌和泥石流是常見的地質災害,在山東半島經常發生。滑坡、泥石流等災害多是突發性的,容易造成突發性災害。但早期變形也有許多相應的跡象,如巖土體沿後緣開裂,滑坡前緣擠壓隆起,或有少量滑坡、崩落等前兆現象。

圖22山東半島城市群地下水誘發災害對環境質量的影響評價(山東省國土資源廳供圖)

1648年,郯城-莒縣地震誘發了壹次體積為480×104m3的滑坡。近期濟南長清馬山出現滑坡崩塌,長600m,寬500m,平均厚度15m,體積近300×104 m3,均為大型滑坡。濟南市歷城區西營鎮石埡村,2000年8月暴雨後,山坡出現35處滑坡點,形成泥石流,沖毀農田4hm2,死亡牲畜50頭,沖毀橋梁7座,樹木3000余株。1998期間,淄博山區也發生泥石流,沖毀耕地20余公頃,沖毀農作物270公頃,沖毀光纜、供電線路。

山東半島城市群滑坡等地質災害見表32。山東半島崩塌、滑坡、泥石流災害規模遠小於中國西部。最重要的是減少和避免這類災害,需要盡早監測和發現,以便及時提供依據,采取相應措施加以預防。最重要的壹點是,在工程建設過程中,要特別註意不要隨意開挖,避免自然狀態下巖體穩定坡角被破壞而引發滑坡、泥石流等地質災害。

表32山東半島城市群崩塌、滑坡和泥石流概況

(山東省國土資源廳)

5.巖溶塌陷災害

在碳酸鹽巖分布區,長期超采巖溶地下水會使巖溶地下水位不斷下降,並導致巖溶水和上覆第四系孔隙水的水動力條件發生變化,影響巖土體的穩定性,從而誘發巖溶塌陷的發生。目前,魯中南部巖溶塌陷主要發生在泰安、棗莊、萊蕪等地,危害很大。

泰安市(1)巖溶地面塌陷

主要發生在泰安老縣城,鐵路三角,東郊箭官莊。從1970到1994,25km2範圍內共發生崩塌152次。塌陷直徑壹般為1~6m,最大為1 ~ 6m。鐵路三角區埋深4 ~ 8m,箭官莊壹帶埋深2 ~ 5m。老縣城地面塌陷導致9個村的房屋開裂倒塌。上世紀90年代初,京滬鐵路通過該路段的列車速度被限制在5 km/h,後來經過調查處理,如采用旋噴樁、註漿、聯鎖鐵路軌道、控制地下水開采等,該地區的巖溶塌陷災害得到了控制。

(2)棗莊市巖溶地面塌陷。

主要發生在薛城區石泉水源地、丁莊-東王莊水源地、大路巷,1980至1996累計塌陷200處。目前崩塌分布面積為25km2。崩塌多為點狀橢圓,直徑3 ~ 10m。東王莊西橋附近最大的塌陷坑長80m,寬60m,深1.5m。

塌陷的發生使部分村民房屋的地面和墻體開裂,給人民生命財產帶來了壹定的威脅。同時,地下水位急劇下降,導致沿河排放的汙水滲入地下,汙染巖溶水。

(3)萊蕪市巖溶塌陷

巖溶塌陷主要發生在鎮公箐-西泉河壹帶的鐵礦區,是鐵礦生產和當地工農業生產長期開采和排泄巖溶地下水造成的。1973 ~ 1997期間共發生巖溶塌陷139次,最大直徑35m,最大深度13m,累計塌陷面積6435.0m2。

在這個巖溶塌陷區,共有13個村的房屋受到不同程度的損壞。其中199戶1001房屋受損嚴重,裂縫寬度超過4cm,被迫搬遷。

此外,在臨沂市、沂源縣、平陰縣、孟縣、蒙陰縣也有壹些大面積的巖溶塌陷,造成了很大的經濟損失。