主要地质环境问题

1. 主要地质环境问题

由于地理地质条件差异明显，经济发展程度不一，各个重要经济区所存在的主要地质环境问题也不一样。表7–8列出了各个重要经济区存在的主要地质环境问题。归纳起来，重要经济区地质环境问题有如下特点：

表7-8 重要经济区主要地质环境问题


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（1）北方重要经济区水资源缺乏，地下水开发引发的地质环境问题突出。山东半岛、河北沿海、中原经济区、天津滨海新区、关中—天水经济区等重要经济区尤为突出。地下水长期超采导致地下水位持续下降，形成了大面积地下水漏斗，引起部分区域产生地面沉降、地裂缝等问题，造成了严重的经济损失。
（2）东部沿海经济区经济发达，水土污染问题突出。珠江三角洲、长江三角洲、沈阳经济区等重要经济区尤为突出。工业污水、生活污水和工业固体废弃物大量排放，导致土壤、地表水和浅层地下水污染，造成淡水资源水质恶化，影响了城镇供水安全和农田用水安全。部分沿海区域发生海水入侵，地下水咸化趋势明显。
（3）中南和西部重要经济区地质环境脆弱，地质灾害问题突出。成渝经济区、关中—天水经济区尤为突出。这些地区地形起伏大、地势落差显著，地质环境脆弱，地质灾害易发多发。在人类工程经济活动的影响下，地质灾害频繁发生，严重影响了重要经济区居民生命财产安全和经济可持续发展。
（4）矿产资源集中区矿山地质环境问题突出。沈阳经济区、皖江城市带、鄱阳湖生态经济区、成渝经济区等重要经济区尤为突出。这些地区矿产资源丰富，矿产开发活动活跃，在占用土地、破坏景观资源的同时，改变了当地水资源系统，诱发了地面塌陷、水土污染等问题。
（5）重要经济区工程建设活跃，地质环境安全问题突出。重要经济区集纳了密集的人口，各种基础设施建设集中，对地质环境安全要求高。地质构造、活动断裂、软土分布、地面沉降等对基础设施建设和运营有很多不利影响，需要提高地质环境调查工作程度，为地质环境问题提供解决方案。

2. 环境地质问题

一、区域地下水位持续下降
由于地下水长期超量开采，地下水位呈现出持续下降的趋势（表8-1）。1995～1999年地下水位平均累计下降3.52m，年下降速率为0.7m/a。其中唐山市平均累计下降最大，为5.36m；滦南县最小，为1.73m。
表8-1 地下水位年变幅表（单位：m）


超量集中开采地下水，形成大面积地下水位降落漏斗。
（一）地下水位降落漏斗的分布
截至2000年末，工作区内共形成地下水水位降落漏斗3个。它们分别是：由唐山市区第四系浅层地下水水位降落漏斗、深层地下水水位降落漏斗和奥陶系岩溶水城市开采型水位降落漏斗共同组成唐山多层复合降落漏斗；丰南-唐海第四系浅层地下水水位降落漏斗；汉沽开采型有咸水区深层承压水水位降落漏斗等。
（二）地下水位降落漏斗的特征及变化趋势
1.唐山市多层复合降落漏斗
唐山市是一个重工业城市，地下水需求量较大。自1974年以来，唐山市枯水期就开始出现漏斗迹象，之后地下水水位不断下降，漏斗不断扩大、加深，1978～1982年为急剧下降阶段，1982年以后由于城市和农业开采量受到控制，漏斗进入相对稳定阶段，且有逐渐缩小的趋势。1991～1995年枯水期漏斗区综合计算面积为272.25～319.3km2，平均面积301.03km2，2000年枯水期漏斗区综合计算面积270.85km2，面积缩小10%，且等水位线围绕两个中心独自封闭。在丰水期两个漏斗中心连成一片，在等水位线-15m处封闭。漏斗中心位置：北部在北郊水厂，封闭等水位线-10m；南部在定福庄，封闭等水位线-15m。漏斗中心水位埋深：北郊水厂1996～2000年枯水期平均水位埋深42.83m，5年中最低水位埋深出现在2000年，为47.50m；最高水位出现在1997年，为37.24m，这种水位与1996年为丰水年有关。5年平均水位1996～2000年比1991～1995年上升4.57m，说明漏斗中心水位已处于相对稳定且略有回升状态。但是从1996～2000年5年的变化中，水位埋深仍然在逐渐增大。平均开采模数：1996年为21.89万m3/（km2·a），2000年为24.0万m3/（km2·a），2000年比1996年增加了9.6%，2000年水位比1996年下降了10.24m，这仍然是一个不可忽视的数据。
唐山漏斗影响范围横跨还乡河陡河流域水文地质亚区和沙河流域水文地质亚区，漏斗呈北东向展布，西南部漏斗面积大于东北部，漏斗中心基本呈圆形，中间被北东向基岩浅埋区分割，四周边界不对称。等水位线在北部山前闭合，向南逐渐向两端开放。该漏斗主要是城市工业及城镇居民生活用水开采和农业开采地下水形成。唐山第四系浅层水水位降落漏斗处于相对稳定阶段，综合计算面积略有缩小，漏斗中心水位埋深略有回升。
2.丰南-唐海地下水水位降落漏斗
丰南-唐海地下水水位降落漏斗位于本区南部，东西界线已超出研究区范围，北至咸淡水界线，南到渤海湾，已形成了区域性沉降区。该沉降区处于滨海平原水文地质区，开采层为深部承压淡水，咸水底板在40～120m之间。开采层为Ⅱ、Ⅲ含水组，开采深度120～360m，个别地区超过400m。含水层岩性颗粒较细，地下水补给径流缓慢。区内主要农作物为水稻，除唐海县部分地区用地表水灌溉外，其余均为地下水灌溉。由于近年来持续干旱，地表水的来水量减少，地下水的用水量增大，机井灌溉期加长，在区内形成了以-30m等水位线圈闭的一个漏斗（见表8-2）。在漏斗范围内有三个集中开采区，对应形成了三个漏斗中心，分别位于唐海县城、丰南西葛庄和南堡盐场。各集中开采区的开采强度、开采范围及水位埋深不尽相同。
（1）西葛庄漏斗中心：位于丰南市东南，地下水开采主要供稻田灌溉用水和西葛庄一带的多家陶瓷厂用水。2000年低水位期，漏斗中心水位埋深41.20m，水位标高-35.63m；丰水期水位埋深42.90m，水位标高-37.33m。此地区的地下水仍处于下降阶段，漏斗仍在继续扩大。
（2）唐海县城漏斗中心：位于唐海县城，主要为县城工业和生活用水。2000年低水位期，水位最低点位于唐海县城中的垦丰造纸厂，漏斗中心水位埋深为39.70m，水位标高-37.79m。
（3）南堡盐场漏斗中心：南堡盐场作为本区沿海地带最大的晒盐场，又是当地的经济开发区之一，具有人口密集、工业较发达、用水量较大的特点，而且当地无较大的地表水源可供利用，因此，在本区形成了水位下降漏斗，漏斗中心水位埋深为47.30m，水位标高-45.00m。
3.汉沽农场地下水水位降落漏斗
主要为汉沽农场的工业及城镇生活用水和稻田灌溉用水超量开采形成的。由于该漏斗的范围超出了研究区的范围，因此等水位线在研究区内没有封闭，漏斗继续向西、向南延伸。2000年低水位期，区内量低水位埋深75.00m，水位标高-74.50m，位于汉沽农场陡沽村（表8-2）。
表8-2 漏斗要素一览表


二、地质环境污染
随着唐山市工农业的飞速发展，污染物质排放量不断增加。由于表层土体防护能力低，加之认识不足、管理不善或措施不利，所以形成了具有相当规模的唐山市污染体系，导致该市地质环境污染日趋严重。
（一）污染的形成与分布
污染来源主要有工业“三废”、生活污水、垃圾、农肥和农药污染等。据调查，仅唐山市能够造成污染的企业就有270多家，每年排放工业废水8315.94万m3，废气10984.42万m3，废渣658.78万t。居民生活污水排放量为2856.14万m3/a，垃圾排放量51.9万t/a。农业每年施用有机肥11.40万t，化肥1.61万t，各种农药22t。
（二）污染的条件与类型
由污染源排出的污染质主要有“五毒”、“三氮”、有机质等共约20余种。污染质通过渗透和渗漏两种方式污染环境。渗坑渗透和渣堆淋渗，造成点状污染；河流与沟渠渗漏造成线状污染；施于田间的农肥农药随雨水或农灌水下渗，造成面状污染。
1.地下水水质污染
地下水污染主要包括各种离子含量超标、硬度超标、有毒有害元素污染等。
（1）浅层第四系孔隙水污染。的污染区域主要分布在丰南市的钱营和丰润县的偏坨等煤矿开采区，但污染面积并不大，与煤矸石的堆放有关，唐山东矿区污染并不严重；唐海县第四农场场部一带亦有的污染，是受工业污染所致。
（2）浅层第四系孔隙水污染。仅在丰南市的宣庄、侉子庄和唐坊三镇之间达到污染水平，其他地区没有污染，这里的污染与钢铁厂有关。
（3）Mn2+含量具污染普遍性，大部分地区Mn2+含量都超过饮用水水质标准2～3倍；其他离子基本在正常含量范围内。
（4）其他工业对水的污染。本课题在野外实地调查中，发现一些小型企业对地下水的污染是不容忽视的，如造纸厂、炼钢厂等。例如丰润县韩城造纸厂，该厂排出的废水未经任何处理就直接排到岔河，流入油葫芦泊水库中，乌黑的污水不仅污染了空气，而且还污染了地下水，实地调查得知，该河两岩10m范围内的浅层水均被污染，已不能再饮用。
2.地面点源污染
唐山市的点源污染主要指唐山市区、各县（市）、乡镇企业的工业污染源，如冲灰厂、垃圾厂、小造纸厂、小煤矿、小钢铁厂以及开采煤矿所形成的矸石堆等，这些工业企业治污能力差，其产生的“三废”是最重要的污染源，并形成了具有一定污染规模的点污染源。
（1）垃圾厂的污染。据资料显示：唐山市共有垃圾厂14个，存入垃圾总量约为150万t，而且多利用采矿塌陷坑和基岩采矿坑，垃圾厂包气带土体原状结构遭到破坏，防护能力差，严重污染着周围的地质环境，其他城市也存在这一问题。据生活垃圾成分分析报告，垃圾发酵后，Cl-含量为 794mg/kg，Na+含量为 534mg/kg，含量为 368mg/kg，含量为16.1mg/kg，给当地自然环境和地质环境造成很大的危害。
（2）酚氰污染。酚氰污染主要产生于炼焦制气工业，这里主要指唐山钢铁公司炼焦制气厂。该厂共分布有7个污染源，污染物质主要为酚、氰。厂区事故废水和生活污水主要排入泥河。据1992年水质监测，污水中酚含量0.31～6.32mg/L，超出地面三级环境水质标准（≤0.01mg/L）30～631倍；氰含量0.13～2.047mg/L，超出地面三级环境水质标准（≤0.1mg/L）0.3～19.5倍；化学耗氧量150.69mg/L；水的臭味很大。
（3）小造纸厂的污染。小造纸厂一直是国家重点治理的对象，但由于利益的驱使，小造纸厂一直不能绝迹，如丰润县韩城造纸厂等。
不过，由于点污染源影响范围相对较小，危害较轻，故把点污染源作为最轻的一种影响因素。
三、地面塌陷
（一）岩溶塌陷
唐山市岩溶塌陷历史悠久，早在20世纪20年代，由于煤矿岩溶水突水就发生过严重地面塌陷事故，造成重大损失。新中国成立以后，严重的岩溶塌陷集中发生在两个时期。第一个时期是1976年唐山大地震以后，共发生塌陷120多处。其主要分布在市区的凤凰山西麓，即现在的17号居民小区以及郊区的赵各庄中学、林西、黑鸭 子、大庄坨、信任坨、小屯、沙河等地。它的塌陷规模大小不一，大的塌陷坑直径达100m以上。第二个时期是1983～1988年，其规模较大，造成危害的塌陷共约19处，陷坑多为不规则的圆形，一般直径5～10m，最大达30～50m；一般深1～3m，最大5～7m。岩溶塌陷主要分布在路北区的西部和路南区的北部，集中发育在以下两个地带：一是西部的张各庄（6号居民小区）-体育场-啤酒厂一带，以中段的体育场-兴隆区附近最为严重。主要塌陷有体育场塌陷、热力公司塌陷、京剧团塌陷、卫国路富强楼塌陷及房管所塌陷。这些塌陷集中发生在1988年前后。二是东部的大城山-凤凰山-人民公园一带，以中段的西北井-地震陈列馆附近最严重。主要塌陷有唐山十中塌陷、地震陈列馆塌陷等，主要发生在1984～1986年和1988年前后。除以上两个密集塌陷带外，在龙华小区、王谢庄大街等地亦有零星塌陷分布。
据我们在野外实地调查和访问城建部门有关人士，唐山的岩溶塌陷已处于一个相对稳定阶段，没有发现新的岩溶塌陷，这与20世纪90年代以来唐山市控制岩溶水开采有关。
（二）采空塌陷
开滦煤矿已有百年的开采历史，在670km2的煤田上分布着开滦矿务局所辖的11座煤矿和29座地方煤矿。长期开采造成的地面塌陷影响面积目前已达196.55km2，占唐山市区总面积的24.5%。据调查，地表严重变形，塌陷坑面积已达30多km2，最大坑深10m，个别地段已形成积水坑，主要分布在市中心区南部京山铁路两侧以及国各庄、吕家坨、范各庄、林西、荆各庄村南等地。
采空地面塌陷是由于煤层采空引起的，煤矿开采是其主要的致塌因素，据统计采万吨煤综合塌陷率为533.4m2/万吨。
采空塌陷造成的危害是巨大的。由于地面塌陷使之形成积水洼地，损毁大片良田，破坏地面建筑物，使其倾斜甚至倒塌。这一灾害已迫使161座村落迁至他乡；另外，部分塌陷坑已成为污水坑、垃圾坑，污染地质环境。
四、地面沉降
地面沉降主要是由于过量抽取深层地下水引起的。根据国家地震测绘大队资料，本区大规模地面沉降始发于20世纪50年代，地点主要位于丰南、唐海沿海一带，年平均沉降速率约10～15mm/a，向北部逐渐变缓，至丰登坞、韩城、开平、塔坨一带，连续递减为零，总面积3013.0km2。其中，年降速率5～10mm/a的面积为1510.0km2，年降速率10～20mm/a的面积为805.0km2，年降速率20～30mm/a的面积为65.0km2。截至1990年，唐山南堡开发区一带地面沉降量已超过1.0m（其中不包括由于构造引起的沉降量）。
本沉降区为天津沉降带东北边缘地带，其沉降中心在天津-新港之间，最大沉降速率为100.5mm/a。本区地面沉降除与区域上的地壳缓慢运动有关外，大量开采深层地下水是其主因。过度抽取地下水时，由于来不及从含水层外面补给水量，地下水位迅速下降，在隔水层顶板和含水层接触面上产生水力坡度，使粘土层中的水相应地进入含水层中，粘土层中的孔隙水压力降低，有效压力增加引起粘土层压密。如果这种粘土层压缩性强，厚度又较大时，其压密的结果就会引起地面沉降。在地面沉降过程中，地下水位下降是主因。地面沉降是一种隐蔽性灾害，影响空间范围大，时间漫长，不易觉察，一旦发生时破坏严重，其结果是不可逆的。
综上所述，由于本地区长期超采地下水，在市区中心形成双层水位复合漏斗，出现了岩溶水与孔隙水水位优势互易、水量反补的逆变状态，改变了水动力条件，潜蚀作用增强，诱发岩溶地面塌陷，造成经济损失，危及人身安全；水位大幅度下降增加了包气带厚度，被疏干的地质体由弱还原带变为氧化带，细菌滋生繁殖，有毒有害物质滞留，形成新的污染源；某些岩溶水开采吊泵悬空，被迫更换抽水设备，加重经济负担；地下水自净能力降低，污染质一旦进入含水层，不但恢复将很困难，而且将严重危及人们的身体健康。为治理环境，预防灾害，自1986年开始唐山市人为控采地下水，岩溶塌陷得到一定控制，但水位动态仍呈缓慢下降的趋势。

3. 地质环境问题

地质环境问题的产生、发展，在很大程度上受控于区域地质环境。对于某一区域，地质环境的一系列条件控制着地质环境问题的类型、规模、发育程度以及发展趋势。地形地貌、地质构造、地层岩性、岩土组合等地质背景构成了地质环境问题的形成条件，区域地质构造控制着岩土侵蚀的发育方向和发展趋势，地形地貌控制着地质环境问题类型的分布和发育程度。例如，在山区丘陵区容易发生崩塌、滑坡、泥石流等突变型地质灾害，在地势平坦的海岸带容易发生海水入侵、海岸侵蚀等缓变型地质灾害。
按照致灾地质作用的性质和发生处所，《地质灾害分类分级(试行)》(DZ0238—2004)将地质灾害划分为8类:地球内动力活动灾害类、斜坡岩土体运动(变形破坏)灾害类、地面变形破裂灾害类、矿山与地下工程灾害类、河湖水库灾害类、海洋及海岸带灾害类、特殊岩土灾害类、土地退化灾害类(表1-1)。按照灾害活动过程把地质灾害划分为两类:突变型和缓变型。突然发生并在较短时间内完成灾害活动过程的为突变型地质灾害。发生、发展过程缓慢，随时间延续累进发展的为缓变型地质灾害。
表1-1 地质灾害(地质环境问题)分类表


地质环境问题，特别是突变型地质灾害，对人类生活和社会经济发展可能会带来难以估量的损失。据联合国国际减灾战略机构(UN/ISDR)不完全统计，自1900年以来各大洲发生重大地质灾害超过1400起，造成约241万人死亡，受影响人数1.6亿人以上，有记录的经济损失超过4600亿美元(表1-2)。研究表明，地质灾害的危害程度与社会经济的发展程度呈正相关关系。在人口密集区、经济发达区，地质灾害造成的人员伤亡和直接经济损失相对较大。而在人口稀少区、经济落后区，地质灾害造成的人员伤亡和直接经济损失则相对较小。
表1-2 世界各大洲重大地质灾害发生情况统计表(1900～2008年)


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数据来源:联合国国际减灾战略机构(UN/ISDR)OFDA/CRED国际灾害数据库

4. 地质环境问题的定义

在科技文献中，地质环境问题一词被广泛使用，但很少见到有关的定义。甚至使用者也常将其与地质灾害的概念相混淆，有的干脆认为地质环境问题就是地质灾害。这种现象十分普遍，在地质灾害防治工作条例制定过程中也曾出现过。应该指出，地质环境问题与地质灾害是两个既有联系，又不完全相同的概念，无论就字面上的理解，还是从实际应用的角度来看，两者的内涵和外延都有明显的区别。
地质环境问题的科学表述是:由地质作用引发的，不利于人的生存、发展的现象和过程，通称地质环境问题。首先，定义中所讲的地质作用既指自然地质作用、人为地质作用，也包括自然与人工耦合的地质作用，既涉及内动力地质作用，也涉及外动力地质作用和两者综合的作用;其次，定义中指出了地质现象与地质作用的因果关系，即地质现象及其持续的时间过程都是由地质作用引起的;第三，定义中明确了地质环境问题是指那些对人不利的具地质学性质的事物，受害的对象可以指全球的人类、局域的人群或者个体的人，所谓“不利”包括了危害的不同程度，例如，不适宜或轻微的财产损失和威胁人身安全的严重后果。由此可见，该定义的内涵较小，规定的不细致，不具体，其外延必定较宽，涉及的具体的事物种类繁多。

5. 形成的地质环境是什么 什么是形成的地质环境

1、地质环境主要指的是自地表面下的坚硬壳层，即岩石圈。地质环境是地球演化的产物。岩石在太阳能作用下的风化过程，使固结的物质解放出来，参加到地理环境中去，参加到地质循环以至星际物质大循环中去。
 
 2、由岩石、浮土、水和大气这些地球物质组成的体系；有人认为地质环境只由岩石及其风化产物──浮土两个组成部分。人类和其他生物依赖地质环境而生存和发展，同时人类和其他生物的活动又不断地改变着地质环境的化学成分和结构特征。 
 
 3、地质环境：自然环境的一种，指由岩石圈、水圈和大气圈组成的环境系统。在长期的地质历史演化的过程中，岩石圈和水圈之间、岩石圈和大气圈之间、大气圈和水圈之间进行物质迁移和能量转换，组成了一个相对平衡的开放系统。人类和其他生物依赖地质环境生存发展，同时，人类和其他生物又不断改变着地质环境。

6. 环境地质的环境地质在我国

环境地质在我国出现和使用较晚，也是随着一系列严重的环境问题（如环境污染、地质灾害等）对生产、生活的影响愈来愈突出而提出的。

7. 主要地质环境问题与原因分析

上海市存在的主要地质环境问题有遍布全市的地面沉降、土壤与浅层地下水污染、粘土与石材矿山遗留的矿山环境问题、海岸带局域海水入侵等。其中，地面沉降灾害发生时间最早、持续时间最长、影响范围最广、危害最严重。
上海市沉降沉降最早可追溯至1921年，至2007年地面平均沉降1.975m，最大沉降量3.035m，最大沉降速率超过110mm/a(1957～1961年)。不同时期地面沉降的发展过程也不均衡，表7-1列出了1921～2001年上海市中心城区不同时期的平均累计沉降量和年均沉降速率。根据1995年测绘成果，上海地面高程(吴淞高程系统)小于4.0m的沉降洼地，总面积已达1069Km2;而地面高程小于3.5m的洼地，面积约161Km2，几乎全部在中心城区;高程在3.0～2.5m之间的面积约26Km2。目前上海中心城区地面的自然标高一般只有2.5～4.5m，而原自然地面高程约在4.5～5.0m之间［7］。
上海地面沉降的形成与发展，给社会经济可持续发展带来多方面的负面影响。地面沉降造成的地面高程损失，使城市面临更大的防汛压力，沿江河的防汛设施不得不屡次加高、加固，其经济投入巨大。地面沉降改变了上海自然的泄洪条件，加大了遭受洪涝灾害的频率。据统计，1981～1994年的13年中，全市暴雨发生292次，其中22次发生在中心城区，均导致了地面积水灾害，平均每年1.7次。地面沉降还对已建成的地铁、桥梁、输配气工程等重大工程的正常运营带来不利影响，增加了运营维护费用。据张维然等估算，1921～2000年上海市地面沉降所造成的经济损失高达2943.1亿元，平均年损失36.8亿元［8］。
表7-1 上海市中心城区地面沉降发展过程表


资料来源:据张阿根［7］。
自20世纪50年代开始，人们开始对上海市地面沉降进行系统研究。1962年，《上海地面沉降问题研究报告》提出引起上海地面沉降的主要原因是大量开采地下水的初步结论。80年代，开展了人防工程开挖、高层建筑动静荷载、潮汐作用等对土层变形的影响研究。1990年开始发现大规模城市建设活动使水准点沉降量显著地大于分层标变形量，基坑开挖、井点降水、建筑物荷载的增加都使浅部软土层呈持续的压缩流变状态，加剧了地面沉降的扩展。陈正松等以上海中心城区为实验区，利用层次分析法对导致地面沉降的原因进行了综合分析，结果发现:引发上海市地面沉降的因素中，地下水开采占64.1%，地面工程负荷占16.7%，市政工程占4.2%，降雨蒸发量占5.6%，海平面上升占1.6%，土体自然固结占1.3%，新构造运动占1.5%［9］。因此，地下水开采与地面工程负荷是导致上海市地面沉降的主要因素。

图7-2 上海市地下水开采量变化柱状图

物质流理论认为，由地质环境输入到社会经济的物质流数量是产生地质环境问题的主要原因，这与上述研究结果是一致的。就上海市而言，从地质环境到社会经济的直接物质输入主要包括地下水和建筑材料，建筑材料以各种建筑物的形式转化为上海的物质财富。由图7-2可以知道，1921年上海市地下水开采量仅为0.003亿m3，1949年增加到0.88亿m3，1957～1961年，最大的年度地下水开采量超过2亿m3，随着地下水开采量的增加地面沉降速率不断加大;1965年以后进行压缩开采，到70年代末地下水开采量相对稳定在0.58亿～1.16亿m3，之后又有所增加，到90年代增至1.38亿m3，地面沉降速率随着地下水开采量的减少而降低，之后又随着地下水开采量的增加而再度加大;90年代末至今在政府限制开采的控制下，地下水开采量逐年下降，到2006年降至0.6亿m3，地面沉降速率得到控制。可采用8层以上建筑物增长情况表示建筑材料进入上海市数量的变化。从表7-2可知，1990年上海市8层以上建筑物仅为748幢，建筑面积为914万m2，到2006年迅速增长到11989幢，建筑面积达14821万m2，年均增长50%左右。陈正松等的研究表明，地面沉降速率与建设规模总体相一致［9］。张阿根由此得出，随着城市化进程的加速，地质环境所具有的资源属性在被充分利用与挖掘之后，地质环境的灾害属性便逐渐显现出来［7］。
表7-2 上海市8层以上建筑物数量增长情况

8. 其他地质环境问题

1.地面水平变形
在发生地面沉降的同时,还伴随着地面水平变形。地面水平变形不但损坏地热井固井套管、输运管线等地热生产设施,而且还影响沉降区附近的公路、排水渠、管线及房屋建筑等设施。
2.地热景观消失
地热区的热显示是宝贵的地热旅游景观,地热开发对地热景观也会产生一定的影响。西藏羊八井地热田在开发前(1975),热田内分布有大面积的热水沼泽、热水塘、放热地面、冒汽地面、沸泉群、沸泥塘、喷气口等地热地质景观(热显示)以及青藏高原上最大的一个热水湖。随着热田的开发,大量的地热流体被抽取后,地表热显示几乎全部消失,热水湖于1996年干涸。在山东省胶东地区,随着地热资源开发的升温,局部地段地热井分布相对集中,地热开采强度大于地热资源补给强度,造成资源逐渐枯竭,原有地热温泉大多已断流。
3.地温场发生变化
沉积盆地深大断裂带附近地热资源开发,会造成地温场相对升高,地热流体矿化度相对降低。天津地区近期地热勘探资料和地热井井口温度测试数据表明,在沧东断裂、海河断裂及白塘口西断裂带等部位,地热集中开采26年后(1980～2006年),原始的热储流场、地温场受到扰动,以往的单个地热异常区已连结成片,计算求得的盖层平均地温梯度值均在3.0℃/100m以上。
分析其变化机理,一方面是这些深大断裂具有较强的导水导热作用;另一方面是在这些断裂带部位近几年布井较多,单井开采量及累计开采量较大,开采时间又集中,形成地热资源集中开采区。由于集中开采,热储压力下降,刺激深部地热流体上涌,也造成了侧向对流、边界补给水循环速度加快,造成热储层温度升高,地下流体矿化度降低。
4.环境污染
(1)大气污染
地热开发过程中,地热水或地热蒸汽中所含的各种气体和悬浮物将排入大气,特别是温度较高的地热流体中含有浓度较高,危害较大的H2S,CO2,CH4,NH3等不凝气体。如松辽盆地大庆油田地热水中约含水溶性甲烷气1m3/L,井口气点燃长明不断;河北省曹妃甸位于黄骅坳陷北部的南堡凹陷内,其新近系馆陶组和明化镇组中,地热资源丰富,但却有明显的油气资源伴生;河南鹤壁市于2001年打成一口井深3276m的地热井,洗井后发生强烈井喷,井口水温74℃(井底119℃),井口压力2.2MPa,自喷气量达2×104m3/d,气体中二氧化碳占82%～98%,其余主要为甲烷气。
(2)水污染
地热水的水质是影响环境的主要因素,由于温度对水岩溶滤作用的影响,地热水中氟化物、硫化物、氯化物、固形物(全盐量)和二氧化硅的含量远比一般地下水高。未加处理的地热废水排放会污染地表水和浅层地下水。如河北省固安县的霸25井,由于地热水的长期排放,导致附近饮用水源地的井水变为苦咸水。任丘-留路两个地区早已进入高含水采油阶段的潜山油田,每天排出水温在62℃左右,水量达20000吨的脱油热水。
(3)热污染
粗放型的地热开发利用,直接排放的地热尾水温度大多都高于地表水体或土壤温度,使附近水体温度升高,溶解氧减少,从而引起水质恶化。
(4)放射性污染
地热水中或多或少地含有氡(Rn222),铀(U235,U238)和钍(Th232)等放射性物质,其衰变释放产生的伽马射线可能会对人体产生损害。
此外,在地热开发过程中,尤其是在地热井钻进和试井过程中,噪声污染也是一个不容忽视的问题。
5.生态影响
(1)对动、植物的影响
地热田生产废水尤其是高温地热田发电尾水的排放还会影响周围的生态系统及生物多样性。西藏羊八井地热发电尾水水温高达80℃,每天至少有4×104～5×104m3排放到藏布曲河,致使河中原有的鱼类绝迹。此外,热田开发中的钻井工程、纵横交错的管道,高温蒸汽的排放使得附近草甸生态环境受到破坏,草甸植被大片受损、死亡,草场退化,草地荒漠化,野生动物也难觅踪迹。地热水中的有害元素还会在动植物体内富集,通过食物链影响人的健康。根据河北雄县和福建连江的监测结果,在地热开发区及其附近地区农作物中氟含量高于当地对照点农作物中氟含量,河北高阳县地热水养殖鱼体内的砷、氟等含量超出国家食品卫生标准。受地热电厂排放H2S的影响,意大利托斯卡纳地区的土耳其栎树叶子中的硫含量大大高于对照值。
(2)对土壤的影响
地热水的矿化度一般比较高,渗入土壤后大量的盐类容易造成土壤板结和盐碱化。那曲地热田排泄地热流体矿化度平均在2000mg/L左右,从热田到次曲河近3km的排泄流程中形成了200～400m宽度不等的盐碱地,总面积达120km2,盐碱化地带表面白色盐华沉积物广布、土壤板结、寸草不生,与周边的良好牧草场形成鲜明的对比(贺玉龙,2008)。