浅析武汉市环境地质问题

1、浅析武汉市环境地质问题武汉市勘测设计研究院 官善友 彭汉发提 纲武汉地区区域地质概况武汉市工程地质概况武汉地区水资源概况武汉市主要环境地质问题相关防治措施结 语一、武汉市区域地质概况武汉市位于江汉平原东部，长江中游与长江、汉水交汇处。东经1134111505,北纬29583122。武汉市总体规划分为市域、城镇地区和主城三个层次，市域规划范围即武汉市行政区域，面积8467平方公里；城镇地区规划包括主城、外围7个重点镇及其间的农业和生态用地，面积2256平方公里；主城规划范围以三环以内地区为主，面积约850平方公里。武汉市城市规划区以规划的外环公路为基本界线，结合自然地形、行政区划，东面到陶家大湖

2、至葛店一线，南面到罗汉山至赤矶山一线，西面到永安至李集一线，北面到天河至滠口一线，面积约2252平方公里。 一、武汉市区域地质概况武汉市大地构造跨及扬子准地台和秦岭褶皱系两个一级构造单元。以襄（樊）广（济）深大断裂为界，中南部隶属扬子准地台的四级构造单元武汉台褶束，北部为秦岭褶皱系之四级构造单元新洲凹陷之南缘。区内断层较为发育，主要见有四组不同方向（北西西或近东西、北西、北北东、北东向）及不同性质（主要为逆断层、正断层、平推断层）和不同规模的断层，其中北西西向或近东西向、北西向断层较为发育。挽近期主要表现为和缓振荡式和以掀斜为主的构造运动，在第三系、第四系（全新统除外）均产生了新断层，较为典型

3、的有青山红钢闸断层和阳逻水泥厂裂隙。武汉市区未发现全新世（距今约1万年）活动断裂。 二、武汉市工程地质概况武汉城区地处江汉平原与鄂东南丘陵、山地的交接地带，具有明显的丘陵平原地形的特点，分为堆积平原、剥蚀堆积平原及剥蚀丘陵三种基本类型，地面高程介于18150米之间。境内最高峰为武昌顶冠峰，高程197.7m；最低陆地高程约为18.0m；长江、汉江河床地势最低，河底标高分别为-16.8m和-7.70m。（地貌图）二、武汉市工程地质概况剥蚀丘陵区，主要分布在武昌、汉阳地区。丘陵呈近东西向的线状或残丘状分布，山顶高程60.0197.7m。剥蚀堆积平原区，主要分布在武昌、汉阳、黄陂的平原湖区与残丘之间。

4、地形波状起伏，垄岗与坳沟相间分布。高程2545m左右。堆积平原区，分布于汉口城区及武昌、汉阳、东西湖区沿江一带，地面标高1923m左右，局部达25m左右。 返回二、武汉市工程地质概况根据工程地质分区原则，武汉市区可划分为四个工程地质区，其中区分为二个工程地质亚区：区：长江冲积一级阶地区1区：一级阶地冲积平原亚区2区：一级阶地湖积亚区区：长江冲积二级阶地区（隐伏老粘性土区，局部分布有裸露老粘性土）区：长江冲积三级阶地区（老粘性土区，局部分布有隐伏老粘性土）区：剥蚀丘陵区 各分区情况详见后表。二、武汉市工程地质概况武汉市区分布古生界至新生界地层。古生界地层地表出露不广，多隐伏于新生界地层之下。新生

5、界上第三系地层地表未见出露，埋于第四系松散堆积物之下。松散堆积物分布广泛，约占武汉市区总面积的三分之一。此外，武汉市区北部和南部还零星分布有大别期、扬子期、燕山期的侵入岩和产于白垩下第三系东湖群地层中的喷出岩。第四纪以来，武汉地区地壳运动处于沉降时期，因此大面积覆盖了第四纪地层。下更新统为洪冲积的砂砾石、粘性土；中更新统为洪冲积粘性土；上更新统为洪冲积砂砾石、粗砂、粉细砂、粘性土；全新统下部为冲积砂砾石、粗砂、粉细砂，上部为一套湖积冲积堆积形成的粉土、粉质粘土、粘土、淤泥质土、淤泥。 （地层简表） 三、武汉地区水资源概况武汉市江河纵横，河港沟渠交织，湖泊库塘星罗棋布，汉江、滠水、俯澴河、倒水、

6、举水、金水、通顺河、东荆河等从长江南北两岸汇入长江，形成以长江为干流的庞大水网。现有水面总面积2117.6km2，占全市国土面积25.01%，水面率居全国各大城市之首。武汉市5km以上的河流有165条，境内总长2166.4km，水面面积471.31km2，河道水面率为5.57%。 三、武汉地区水资源概况全市共有大小湖泊166个，水面面积779.56km2。其中：全市中心城区湖泊和远城区面积大于0.1km2的湖泊有147个（包括中心城区湖泊38个，远城区面积大于0.1km2湖泊109个），远城区小于0.1km2有19个湖泊。湖泊总容积为19.53108m3。全市湖泊水面率为9.21，同比远高于全

7、省、全国水平，居全国各大城市首位。 （地表水图）在全市湖泊中，面积大于0.5 km2湖泊有83个，面积大于1km2湖泊有58个，面积在3.33k以上的有31个。较大的湖泊有梁子湖、斧头湖、鲁湖、涨渡湖、武湖、东湖（蔡甸区）、东湖、汤逊湖等。 （湖泊主要特征表） 返回三、武汉地区水资源概况武汉市区被长江、汉江分割，形成三个大的相对独立的水文地质单元，各区段内发育的地层岩性有所不同，相应形成不同的地下水赋存空间。根据武汉市地下水的赋存情况，分为四种地下水类型，八个含水岩组。 （表） 武汉市多年平均地下水资源量为11.01108m3 。其中江夏2.39108m3，黄陂2.85108m3，新洲2.28

8、108m3，蔡甸1.59108m3，汉南0.35108m3，东西湖0.49108m3，中心城区1.07108m3。 三、武汉地区水资源概况按行政分区，多年平均地表水资源量大小依次是：黄陂11.95108m3，江夏10.77108m3，新洲8.10108m3，蔡甸4.97108m3，中心城区4.42108m3，东西湖2.29108m3，汉南1.22108m3。全市合计地表水资源总量43.71108m3。（19912000年 资料） 四、武汉地区主要环境地质问题由于武汉地区位于长江、汉江交汇处，处于剥蚀丘陵、剥蚀堆积平原以及长江、汉江冲积平原地貌单元。加上武汉地区地质构造较复杂，基岩种类繁多，岩性

9、变化较大，碳酸盐岩在一定范围内分布；长江、汉江冲积平原地区软土广泛分布，且厚度较大；一级阶地地下水与长江、汉江水力联系密切，造成这些地区地下水动水力条件季节性变化等等。从而造成了武汉地区以岩溶地面塌陷为主的地质灾害，因软土引发的地基不均匀沉降等不良地质问题，以及水土污染等主要环境地质问题。四、武汉地区主要环境地质问题（一）岩溶地面塌陷地表岩、土体在自然或人为因素作用下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的地质现象称为地面塌陷。由岩溶造成的地面塌陷称为岩溶塌陷；由开采造成的地面塌陷称开采塌陷 。产生岩溶地面塌陷的条件：1、基岩为可溶性碳酸盐岩类，浅层岩溶发育；2、上覆第四系松散砂土；覆盖层厚度不大（一

10、般小于30米）3、地下水动力条件：基岩与土层接触面附近地下水的流速和水力梯度产生较大的动水压力，具有较强的潜蚀能力，土颗粒随水流带走。四、武汉地区主要环境地质问题武汉城区分布有近东西向条带状隐伏碳酸盐岩（CT)（见附图），且多呈紧闭型褶皱，厚度均不大（黄龙组灰岩厚约30m，栖霞组灰岩厚约150m），岩石倾斜较陡，局部直立甚至倒转。岩溶较发育的地层以栖霞组中厚层灰岩为主，其次为黄龙组或大冶组灰岩。岩溶发育的深度从基岩面直至-100m以内，最深者达- 127.5m；其间可划分为35个溶洞层，每层厚110m不等；局部岩溶连通性较好，特别是碳酸盐岩和碎屑岩的不整合接触部位。长江低阶地或高漫滩，灰岩上覆

11、全新统松散砂土层。长江一级阶地或高漫滩，地下水动力条件随江水涨落而变化；局部地段开采岩溶裂隙水或岩溶水。上述条件造成武汉市多起岩溶地面塌陷，且大部分集中在沿江一带。（见附图）。上覆老粘土造成岩溶地面塌陷的机理有待研究。返回四、武汉地区主要环境地质问题武汉市属鄂东南岩溶地面塌陷易发区，近几十年发生过11起岩溶地面塌陷灾害。有记载最早于1931年6月13日（农历），武昌丁公庙发生岩溶地面塌陷，陷坑大量涌水，造成长江大堤溃口，形成倒口湖；汉阳中南轧钢厂堆料厂，1977年9月20晚突发地面塌陷，其中1号坑直径在4小时内扩展到14米，塌陷可见深度8米；3号坑直径15米，坑边1500吨烟煤、600吨钢坯不

12、见踪迹。1983年7月14白沙洲码头附近的阮家巷发生地面塌陷，陷坑长24米、宽13米，可见陷深6米，周围民房基础及墙底产生裂缝。1988年5月10日武昌陆家街发生地面塌陷、涌水，陷坑直径23米，深约10米，累计陷下民房10间，一株15米高的杨树下陷后不见踪迹。另在武昌青菱乡毛坦村、市司法学校、青菱乡烽火村，江夏区马鞍山井田、范湖乡金水村、乌龙泉京广线先后发生大面积地面塌陷，造成了很大的经济损失，社会影响很大。武汉市主要岩溶地面塌陷分布图返回四、武汉地区主要环境地质问题 最近发生的岩溶地面塌陷 2006年4月9日开始，位于武昌武金堤白沙洲段的长江紫都花园小区2处发生地面塌陷，楼角处陷坑长约5米，

13、宽约3米，数根混凝土桩外漏，陷坑深约10多米。据称，第2次塌陷将正在进行处理的钻机埋入，不见踪影。武昌陆家街岩溶地面塌陷武昌青菱乡岩溶地面塌陷2006年4月9日发生的岩溶地面塌陷四、武汉地区主要环境地质问题（二）其它地质灾害：滑坡、崩塌主要分布于新洲、黄陂、江夏、蔡甸、洪山、汉阳等区内采石场、山丘等地形起伏、高差较大地段，在地质构造、降雨、风化等自然因素及切坡建房、开山采石等人为因素作用下产生，灾害规模较小（体积最大仅2104m3）。滑坡发生16个，崩塌发生7处。四、武汉地区主要环境地质问题（三）软土引起的环境地质问题1、局部地面沉降由于大幅度降低地下水水位，形成较大范围的地下水位降落漏斗；或

14、由于基坑止水不当，造成浅部水土流失，从而引发地面沉降（一般为局部地区）。如某住宅小区，由于与其相距不远的基坑降水不当，多栋住宅楼几乎在同一时期出现沉降速率加快、不均匀沉降加速、沉降缝拉开及女儿墙开裂等现象。在监测过程中，发现武汉城区基准点遭受破坏也很严重，很大一部分浅埋的基准点都处于动态之中，不同程度的出现下沉现象。四、武汉地区主要环境地质问题2、软土地基沉降由于多层建筑以软土为天然地基持力层，或建筑物、道路的软土地基处理不当，造成建筑物沉降长期不稳定，沉降过大（有的超过1000mm）；或造成建筑物差异沉降过大，甚至导致上部结构破坏；或造成路基不均匀沉降，如白沙洲长江公路大桥汉阳连接线近4公里

15、的路面，由于软土处理不当，公路建成仅一年多，路基即发生不均匀沉降，导致路面起伏不平，出现大量裂缝，先后三次治理，每次耗资几千万元，效果并不明显，不但造成了很大的经济损失，还损害了武汉市城市形象。 四、武汉地区主要环境地质问题3、软土引发的其他不良工程地质问题由于软土低强度、高压缩性、流变性、触变形等特点，在工程建设过程中易引发基坑失稳、滑移或坑底剪切隆起，如最近新华下路某基坑工程发生的边坡滑移和基底剪切隆起，造成近50根预应力管桩剪断，坑边出现多级裂缝；易造成基桩偏位过大、短桩、缩径等桩基质量事故，最典型者为三眼桥18层楼，240根桩偏位300mm以上，个别达1.7m，最终导致桩基整体失稳，不

16、得不爆破拆除；挤土桩施工过程中还易造成因挤土产生地面隆起；在强地震时，易产生软土振陷等。四、武汉地区主要环境地质问题（四）老粘土收缩、膨胀引发的环境地质问题武汉地区高阶地广泛分布第四系上、中更新统，局部地区分布下更新统粘性土，其胀缩性一般具有以下特点：1、Q3老粘性土的各项胀缩指标一般都大于Q2老粘性土；2、老粘性土胀缩特性分布很不规律、很不均匀，同一土层的胀缩性差异也很大；3、除个别地区老粘性土的胀缩变形总量S大于15mm外，绝大部分地区老粘性土S小于15mm。老粘性土引发的环境地质问题主要有：1、对于荷载轻、排水条件差、浅埋基础（以老粘土为持力层）的建（构）筑物，易因老粘土胀缩变形造成变形

17、或开裂；2、老粘性土地区基坑，如地下水处理不当，易造成基坑边坡失稳；3、老粘土逾水软化性，经常造成人工挖孔桩承载力降低，也有造成钻孔桩缩径的现象。四、武汉地区主要环境地质问题（五）水土污染1、河流全市11条主要河流符合水质标准类别如下： 水质符合类标准的有6条河流：长江武汉段、汉江武汉段、倒水、举水、金水河、沙河；水质符合类标准的有4条河流：滠水、青山港、东荆河、蚂蚁河；水质劣于类标准的有1条河流：府河。 四、武汉地区主要环境地质问题四、武汉地区主要环境地质问题2、湖泊全市67个主要湖泊符合水质标准类别如下： 水质符合类标准的有3个湖泊：梁子湖、斧头湖、道观河水库；水质符合类标准的有6个湖泊：

18、鲁湖、汤逊湖、严东湖、蔡甸南湖、陶家湖、官莲湖；水质符合类标准的有17个湖泊：木兰湖、涨渡湖、后湖、柴泊湖、杨春湖、蔡甸西湖、蔡甸高湖、小奓湖、日光湖、月光湖、沉湖、安仁湖、朱家湖、七湖、兑公咀、硃山湖、川江池；水质符合类标准的有9个湖泊：青菱湖、黄家湖、后官湖、三角湖、木鹅湖、北太子湖、星光湖、武湖、三宝湖；其它32个湖泊水质较差，均为劣类 （东湖属此类）。四、武汉地区主要环境地质问题四、武汉地区主要环境地质问题3、地下水、土壤污染第四系全新统孔隙承压水中因铁、锰、砷及总硬度原生含量较高，水质标准超过国家地下水质量标准中类标准值；因受人类活动（废水、废物、农药、化肥）的影响，地下水中氨氮、挥

19、发酚、砷、硫酸根、矿化度呈小面积或点状污染。武汉市区土壤和水体中既存在普遍的镉、汞、铅、锌、镍、铜、锡、钼、铬、锑、银等重金属污染，又存在着磷、硒、硫、氮、碳、砷、氟的污染。据有关资料，污染总面积达4581.6平方千米，占武汉市总面积的53.1% 。 四、武汉地区主要环境地质问题（六）其它环境地质问题砂土液化：在7度及以上地震作用下，武昌青山蒋家墩至任家路沿江一带、巡司河至白沙洲沿江一带、中南轧钢厂至腰路提沿江一带等地区饱和粉土、粉砂层属于液化土层，液化指数一般大于15。管涌、突涌：由于武汉地区第四系孔隙承压水水头较高，当基坑施工减小其上覆不透水层厚度，且超过临界值时，承压水头压力将造成坑底突

20、涌或管涌。洪水引发的环境地质问题：主要有散浸、管涌、翻砂鼓水等。据1998年统计，武汉市辖区800km堤防段重大险情达4000多起，其中具重大影响的有：鼓水8处、管涌75处；堤基沉陷5处，散浸200多处，堤面开裂15处；溃口则是堤防的最终灾害，据历年统计，武汉市区发生重大溃口16次，总长6131m。 五、相关防治措施（一）开展武汉城市综合地质调查，为城市规划提供地质依据城市综合地质调查是一项服务于城市可持续发展的前期性、基础性、公益性地质工作，可系统查明武汉地区地质环境条件，在编制城市总体规划和土地利用总体规划，以及城市的建设和管理时，最大限度地利用地质环境条件适宜、基本适宜区，避开最高风险区，酌情改造和治理中等风险区。城市综合地质调查成果还可应用于城市抗震减灾、地质灾害防治、环境影响评价、重大项目选址决策、工程勘察招投标等领域 。 五、相关防治措施（二）开展地质灾害危险性评估，规避、减小建设风险地质灾害危险性评估具有规范人类工程活动，有效减轻地质灾害造成的损失，并起到防灾减灾的作用。在地质灾害危险性评估的基础上，建立健全武汉市地质灾害，特别是重点区域地质在灾害防治、监测体系。五、相关防治措施（三）提高环境地质信息化程度，建立城市环境地质信息系统可在武汉地区多年地质工作成果的基