地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境地質(zhì)問題與城市發(fā)展相互影響及減避對策

劉勇 鄧敏

1.武漢地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程有限公司海南分公司，中國·海南 海口 570100

2.湖北地礦建設(shè)勘察有限公司，中國·湖北 武漢 430072

城市發(fā)展；地質(zhì)災(zāi)害；減災(zāi)對策

1 引言

隨著中國城鎮(zhèn)化的發(fā)展，城市化率不斷提高，城市建設(shè)對地質(zhì)環(huán)境的“擾動(dòng)”加劇，城市地質(zhì)環(huán)境與城市發(fā)展的矛盾日益突出。崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)象環(huán)生，地面沉降、塌陷、地裂縫分布廣泛，土壤污染、地下水污染等環(huán)境地質(zhì)問題逐漸凸顯，嚴(yán)重威脅著城市公共安全。經(jīng)濟(jì)的快速增長和城市繁榮已不能作為衡量社會進(jìn)步的唯一標(biāo)準(zhǔn)[1]。

城市地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境地質(zhì)問題影響整個(gè)城市的全面發(fā)展，制約國民經(jīng)濟(jì)的增長，需要對城市地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境地質(zhì)問題的形成原因和危害程度進(jìn)行深入的研究和認(rèn)真的分析，并根據(jù)中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的現(xiàn)狀和城市快速推進(jìn)的特點(diǎn)，提供城市地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境地質(zhì)問題綜合減避對策。

2 城市地質(zhì)災(zāi)害成因

地質(zhì)條件是控制因素：崩塌、滑坡、泥石流與邊（斜）坡等地質(zhì)災(zāi)害，主要受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)條件的制約。據(jù)統(tǒng)計(jì)，65%的主要城市分布在可能發(fā)生此四類災(zāi)害的地區(qū)。水文氣象為天然誘發(fā)因素：在降水集中季節(jié)，尤其是洪水或風(fēng)暴潮發(fā)生的時(shí)候，易引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流與邊（斜）坡等地質(zhì)災(zāi)害和城市內(nèi)澇。人類活動(dòng)為主要誘因：城市建設(shè)中的邊坡不合理開挖（如圖1所示）、不正確的工程施工、地下水過量開采、水庫蓄水、排水泄水、植被破壞等，都有可能誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。研究發(fā)現(xiàn)[2]，城市地區(qū)崩塌、滑坡、泥石流與邊（斜）坡破壞的人類活動(dòng)誘發(fā)（或參與誘發(fā)）率分別高達(dá)71.03%、88.43%、73.18%、97.21%。研究表明，在城市選址、規(guī)劃、建設(shè)、施工甚至運(yùn)行的各個(gè)階段，都可能誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

圖1 城市建設(shè)引發(fā)坡體垮塌

3 城市發(fā)展對地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境地質(zhì)問題的誘導(dǎo)[3]

城市建設(shè)、發(fā)展和運(yùn)行中，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，對地質(zhì)環(huán)境的改造和擾動(dòng)主要有大規(guī)模的地面和地下工程建設(shè)，城市及其鄰區(qū)地質(zhì)資源的開發(fā)利用，城市固體廢棄物進(jìn)入地質(zhì)環(huán)境所導(dǎo)致的污染等。

3.1 城市工程建設(shè)誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害

城市內(nèi)人工切坡導(dǎo)致崩塌、滑坡隱患點(diǎn)增加。在城市建設(shè)過程中，人類工程活動(dòng)向山坡地帶延伸，往往需要進(jìn)行人工開挖，產(chǎn)生高陡邊坡，構(gòu)成地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)。如房建切坡、道路建設(shè)、水利建設(shè)、毀林開荒、礦山開采等，而這些人類工程活動(dòng)引起的不合理切坡，其致災(zāi)體距房屋和道路近，運(yùn)動(dòng)速度快，突發(fā)性強(qiáng)，易造成地質(zhì)災(zāi)害。

地基基礎(chǔ)建設(shè)誘發(fā)震動(dòng)、房屋開裂等工程事故。隨著城市化進(jìn)程的加快，高樓林立，地基基礎(chǔ)工程不容忽視。在地基基礎(chǔ)工程中，如預(yù)制樁壓樁、地基處理、基坑開挖與降水施工過程中都不同程度地對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響，如地基處理過程中產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)造成沉樁區(qū)及其鄰近地基土的水平位移和豎向位移，從而影響周圍建（構(gòu)）筑物?；娱_挖不當(dāng)或支護(hù)結(jié)構(gòu)失效，均可引起邊坡變形或失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致涌水涌沙涌泥，引起地面下沉，房屋開裂甚至倒塌。

抽取地下水導(dǎo)致地面沉降。導(dǎo)致地面沉降的原因很多，如構(gòu)造原因?qū)е碌牡孛娉两?、地面加載（水庫、高層建筑）、地下水、石油、天然氣開采等。導(dǎo)致地面沉降的原因很多，地面沉降會導(dǎo)致地下水管斷裂、門窗變形打不開、房屋墻面開裂、樓體傾斜變形等。

南方城市區(qū)域存在大面積的軟土層，有的城市由于用地緊張，填湖造地等原因造成大面積軟土層，軟土層不穩(wěn)定，在其上或其中建造城市設(shè)施易導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害事故。

3.2 城市礦山開采誘發(fā)的鏈生環(huán)境問題

很多城市初期是依礦而建，隨著城市的不斷發(fā)展和礦山資源的開發(fā)利用，一些采礦企業(yè)環(huán)保意識淡薄，采取重開發(fā)，輕保護(hù)，甚至只開發(fā)、不保護(hù)的粗放式開發(fā)利用，在較大程度上使城市礦山及周圍環(huán)境問題更加突出，誘發(fā)了一系列鏈生環(huán)境問題，如地表塌陷、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害以及水土流失、水體污染、大氣污染和噪聲污染等。

礦山的大樓開采，使得原有土體結(jié)構(gòu)失去平衡，地面失去支撐，導(dǎo)致地面大面積塌陷，塌陷洞往往呈串珠狀排列，甚至形成地裂縫。

礦山開采大量的尾礦廢渣和廢水，如果未經(jīng)有效處理加以排放，將直接或間接導(dǎo)致地表水體和地下水體的污染，甚至危害到人類的身體健康。露天采礦引起地表植被的破壞和土層翻動(dòng)是引起礦區(qū)城市水土流失的重要原因，特別是采石場導(dǎo)致地表支離破碎，草木不存，大量棄土棄渣堆放也是導(dǎo)致城市地質(zhì)災(zāi)害事故的誘因。

3.3 工業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)致的城市水土污染

北方城市水資源往往短缺且水環(huán)境污染的壓力比較大，水環(huán)境的主要污染源是工業(yè)污水和生活污水，受城鎮(zhèn)排污的影響，城市水環(huán)境呈逐年下降的趨勢。近些年來，城市工業(yè)發(fā)展迅速對水的需求量逐年增多，同時(shí)城市化程度不斷提高，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，生活用水量也迅猛上升，而且緊缺的水資源還在不斷地被破壞。

近年來，由于工業(yè)迅猛發(fā)展，固體廢物不斷向土壤表面堆放和傾倒，有害廢水不斷向土壤中滲透，大氣中的有害氣體及飄塵也不斷隨雨水降落在土壤中，導(dǎo)致了土壤污染，如圖2所示。土壤污染物的來源廣、種類多，大致可分為無極污染物和有機(jī)污染物兩大類。無機(jī)污染物主要包括酸、堿、重金屬（銅、汞、鉻、鎳、鉛等）鹽類、放射性元素銫、鍶的化合物、含砷、硒、氟的化合物等。有機(jī)污染物主要包括有機(jī)農(nóng)藥、酚類、氰化、石油、合成洗滌劑、3，4-苯并芘以及由城市污水、污泥帶來的有害微生物等。當(dāng)土壤中含有害物質(zhì)過多，超過土壤的自凈能，就會引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，微生物活動(dòng)受到抑制，有害物質(zhì)或其分解產(chǎn)物在土壤中逐漸積累，通過“土壤→植物→人體”，或通過“土壤→水→人體”間接被人體吸收，危害人體健康。

圖2 工業(yè)廢氣排放

3.4 城市河口濕地盲目開發(fā)導(dǎo)致的地質(zhì)環(huán)境問題

近年來對河湖濕地、灘涂的圍填圍墾養(yǎng)殖，以及城市跨江跨湖橋梁、地鐵隧道的建設(shè)，工業(yè)廢水、生活污水的排放等原因，潛在或直接威脅著整個(gè)城市生態(tài)系統(tǒng)，影響城市區(qū)域的生態(tài)平衡。隨著城市工業(yè)迅速發(fā)展，城市發(fā)展向江河湖海區(qū)域擴(kuò)展，引發(fā)了一系列生態(tài)問題，生物多樣性減少，外來物種入侵，水流減緩甚至斷流，污染物聚積，泥沙淤積，導(dǎo)致城市排洪蓄洪能力大大降低。石化、鋼鐵等冶煉和火力發(fā)電等工業(yè)聚集的城市地質(zhì)環(huán)境問題尤為突出。

4 地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境地質(zhì)問題對城市發(fā)展的影響

4.1 崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害對城市發(fā)展的影響

中國是世界上受崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害威脅嚴(yán)重的國家之一。從2003年國務(wù)院頒發(fā)《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》以來，對地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的排查及治理工作得到了長足發(fā)展，但西部區(qū)域城市崩塌體、滑坡體和危巖體等隱患點(diǎn)分布依然較多。跟地震造成的面狀災(zāi)害相比，崩塌、滑坡、泥石流主要為點(diǎn)狀災(zāi)害，其對城市發(fā)展的影響主要體現(xiàn)在對城市居住、交通和生命線工程等方面。

崩滑流對居住用地的影響可以通過危險(xiǎn)性分級進(jìn)行評估。根據(jù)居住用地區(qū)域內(nèi)崩滑流隱患點(diǎn)分布，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)，對崩滑流地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行危險(xiǎn)性評估，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)附近區(qū)域居住用地使用情況，進(jìn)行危險(xiǎn)性分級。

城市地質(zhì)災(zāi)害對道路交通的影響主要是堵塞道路，妨礙交通。崩塌方式以土崩為主，形成原因與人工開挖邊坡關(guān)系密切。由于人工切坡使坡度加大，坡腳不穩(wěn)或懸空，在連續(xù)降雨或暴雨后造成崩塌。崩滑流地質(zhì)災(zāi)害對城市道路交通的規(guī)劃和開發(fā)有一定的制約作用。

崩滑流地質(zhì)災(zāi)害對生命線工程的影響主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，一是可能對發(fā)電站、變電站、天然氣門站、自來水廠、污水處理廠、通信部門等基礎(chǔ)設(shè)施本身造成一定的影響；二是可能會導(dǎo)致電網(wǎng)、水網(wǎng)、通信網(wǎng)路設(shè)施損壞或影響運(yùn)行；三是地質(zhì)災(zāi)害對道路交通的堵塞、損壞會造成對生命線工程的維修不便，如臺風(fēng)暴雨引起的次生災(zāi)害。

4.2 地面沉降、地面塌陷和地裂縫等對城市發(fā)展的影響

城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展期，由于工程建設(shè)、地下空間開發(fā)、地下水的抽取，以及地震等因素，可能造成城市內(nèi)地面沉降、地面塌陷和地裂縫。地面沉降形成緩慢，形成機(jī)理復(fù)雜、治理難度大，對城市的可持續(xù)發(fā)展有很大影響。地面塌陷造成的地面變形量大，變形速度快，具有突發(fā)性，比較難以預(yù)測，如圖3所示。地裂縫會對地面地下建筑、道路交通、生命線工程等造成破壞。

圖3 城市道路地面塌陷

4.3 水土污染對城市發(fā)展的影響

城市淺層地下水污染分布較廣，表層土壤重金屬污染一般分布在中心城區(qū)。水土污染一般表現(xiàn)為中心城區(qū)污染較重，其對城市發(fā)展的影響主要表現(xiàn)在以下方面：威脅人類健康，造成人員傷亡；威脅動(dòng)植物生存，造成物種滅絕；造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，影響城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展；由于工業(yè)用水水質(zhì)下降，工業(yè)用水的處理成本增加，同時(shí)工業(yè)生產(chǎn)過程中排放大量廢水，增加污染源治理投資等。

4.4 特殊巖土體環(huán)境問題對城市發(fā)展的影響

如濕陷性黃土、膨脹巖土、軟土、填土、紅黏土、多年凍土、鹽漬巖土、風(fēng)化巖與殘積土等。人類的過度開發(fā)會導(dǎo)致土壤的鹽漬化和板結(jié)，腐蝕建筑材料，破壞工程設(shè)施，降低地基承載力和穩(wěn)定性。石漠化導(dǎo)致水土流失，導(dǎo)致城市缺土少水，造成土地承載能力大幅度降低甚至完全喪失，縮小了城市的發(fā)展空間。石漠化地區(qū)降水大多滲漏地下，蓄水困難，雖然總體看降水量較為可觀，但實(shí)際可利用水資源較少，城市蓄水保水能力差，易導(dǎo)致城市內(nèi)澇，海綿城市建設(shè)的一個(gè)重要前提就是消除石漠化。且石漠化片區(qū)在遭受強(qiáng)降雨時(shí)很容易面臨著山洪、滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。風(fēng)化巖和殘積土的地基承載力較差，在這些地段布置大型建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)要對地基問題進(jìn)行充分全面論證。

5 地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境地質(zhì)問題的減避對策[4]

5.1 地質(zhì)災(zāi)害減避對策分析

（1）災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報(bào)

目前大多數(shù)國家都針對本國的主要災(zāi)害種類建立了較為完善的災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，美國、日本等西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)廣泛使用全球定位系統(tǒng)等高科技手段進(jìn)行地形變監(jiān)測。中國地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測裝備和手段基本上仍處于20世紀(jì)50～60年代的國際水平。當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測方法除引進(jìn)高科技手段外，正在向立體的和綜合的監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展。災(zāi)害預(yù)報(bào)是減災(zāi)準(zhǔn)備和各項(xiàng)減災(zāi)行動(dòng)的科學(xué)依據(jù)，應(yīng)加強(qiáng)多部門多學(xué)科協(xié)作，積極探索地質(zhì)災(zāi)害的綜合預(yù)報(bào)方法，提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

（2）災(zāi)害評估

災(zāi)害評估對減輕地質(zhì)災(zāi)害損失具有重要意義。但從總體來看，目前的災(zāi)害評估仍然是減災(zāi)對策中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，災(zāi)害調(diào)查統(tǒng)計(jì)、災(zāi)害損失預(yù)測的方法簡單、手段落后，從而影響災(zāi)害評估的準(zhǔn)確性和適時(shí)性。

（3）防災(zāi)

在建設(shè)規(guī)劃和工程選址時(shí)充分注意環(huán)境影響與災(zāi)害危害，盡可能避開潛在的災(zāi)害。中國的城市規(guī)劃和大型工程規(guī)劃都有了相應(yīng)的規(guī)章、規(guī)范，但由于人們的防災(zāi)減災(zāi)意識淡薄，有時(shí)未能按規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行，從而出現(xiàn)了許多工業(yè)設(shè)施和建筑群修建在已有資料證明是地面下沉的危險(xiǎn)區(qū)，某些新興的城鎮(zhèn)建在具有潛在滑坡危險(xiǎn)的地區(qū)。

（4）抗災(zāi)救災(zāi)

中國抗災(zāi)經(jīng)驗(yàn)豐富，修建了很多抗災(zāi)工程，如都江堰分洪工程、黃河大堤、全國86000 多座水庫以及“三北”防護(hù)林、長江中上游防護(hù)林和太行山防護(hù)林等，這些抗災(zāi)工程在減輕災(zāi)害損失、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面均起到了重大作用，收到了巨大的效益。平時(shí)防災(zāi)，災(zāi)時(shí)救災(zāi)，要制定有針對性的救災(zāi)預(yù)案，建立健全災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)。

（5）保險(xiǎn)與援助

災(zāi)害保險(xiǎn)分為災(zāi)害商業(yè)保險(xiǎn)和災(zāi)害社會保險(xiǎn)。國外災(zāi)害保險(xiǎn)起步早已進(jìn)入比較成熟的階段。中國的災(zāi)害保險(xiǎn)還處于起步階段，災(zāi)害投保率很低且有很大的發(fā)展前景。災(zāi)后援助包括災(zāi)害自助和災(zāi)害社會援助兩類，主要用于減少損失、災(zāi)后恢復(fù)和重建家園。目前中國的災(zāi)險(xiǎn)投保率不足5%，地區(qū)差異也很大，但已在一部分地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)后恢復(fù)與重建過程中發(fā)揮了重要作用。

（6）宣傳教育與減災(zāi)立法

減災(zāi)宣傳教育是提高全民減災(zāi)意識和社會減災(zāi)能力的重要措施，可采取多種手段宣傳、典型引路、形象教育等形式，利用新聞媒介、活動(dòng)日主題宣傳、咨詢服務(wù)、課堂教育、專門培訓(xùn)等，普及減災(zāi)知識。災(zāi)害立法是保障各項(xiàng)減災(zāi)措施、規(guī)范減災(zāi)行為、實(shí)施減災(zāi)管理的法律保障，加強(qiáng)法制建設(shè)，建立健全有關(guān)減災(zāi)法規(guī)，目前中國已制定頒布了多項(xiàng)災(zāi)害種類的減災(zāi)法規(guī)。

5.2 環(huán)境地質(zhì)問題減避對策分析

（1）水土污染減避對策

建立健全污染預(yù)防控制的行政法規(guī)；全面規(guī)劃，合理布局，對可能出現(xiàn)的水土污染，采取預(yù)防措施；開展水土污染現(xiàn)狀調(diào)查，建立水土質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上，建立水土科學(xué)污染監(jiān)測網(wǎng)，加強(qiáng)水土污染監(jiān)測；控制生產(chǎn)和生活污染源，從源頭把控；開展環(huán)境保護(hù)宣傳教育活動(dòng)，讓水土環(huán)境意識深入人心，增強(qiáng)國民環(huán)保意識，樹立環(huán)保責(zé)任感、緊迫感。

（2）石漠化減避對策

應(yīng)以提高水土資源的永續(xù)利用率為目的，把石漠化治理與退耕還林、長江和珠江保護(hù)林、水土保持、人畜飲水、扶貧開發(fā)等生態(tài)工程有機(jī)結(jié)合起來加以綜合防治。加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)、強(qiáng)化責(zé)任，將石漠化防治納入地方經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃之中；加強(qiáng)防治，加大執(zhí)法力度，嚴(yán)格保護(hù)；設(shè)立專項(xiàng)，綜合治理，把石漠化防治納入國家生態(tài)建設(shè)總體構(gòu)架之中，啟動(dòng)石漠化防治專項(xiàng)工程；強(qiáng)化科技支撐，科學(xué)防治，大力開展科研工作，組織開展技術(shù)攻關(guān)；完善監(jiān)測體系，實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測，定期監(jiān)測、掌握石漠化狀況和動(dòng)態(tài)變化趨勢。

（3）鹽漬化減避對策

采用水利改良措施（灌溉、排水、放淤、種稻、防滲等），建立農(nóng)田林網(wǎng)，改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境；工程措施與農(nóng)業(yè)措施結(jié)合治理，如明溝明渠系統(tǒng)、井灌溝排系統(tǒng)、抽咸換淡、咸淡混澆系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)措施相結(jié)合，種稻改堿、水旱輪作相結(jié)合；增施有機(jī)肥、種植耐鹽植物等生物改良措施，擇取、引種和培育新的抗鹽經(jīng)濟(jì)作物，使其適應(yīng)鹽漬土環(huán)境；采用物理、化學(xué)、生物措施，進(jìn)行土壤改良。