第七章人类活动与地质环境.ppt

1、第七章人类活动与地质环境,人类的工程活动在改变着地球的面貌，甚至导致地球上出现一些新的地质现象。人类活动对环境所起的作用是多种多样的，对环境可以造成不同规模、不同程度、不同性质的影响。而这些影响可能是局部的或区域的，动力的或静力的；发生的部位可能是浅部的，也可能是深部的；可能是化学的作用，也可能是生物的或是机械的作用；作用的时间可能是短期的，也可能是长期的。,7.1 工程活动与地质环境,人类工程活动是人类生存活动中重要的组成部分，对地质环境影响较大的人类工程活动有水利水电工程、矿业工程、道路工程、跨流域开发工程、城镇或工业土木工程等。 各类工程系统及工程建筑物对地质环境的作用方式和强度不同，产

2、生环境效应亦不相同。,大型工程活动的环境地质效应,一、大型水利水电工程环境地质问题,大型水利水电工程对地质环境的影响和破坏主要表现在： 地形地貌的改变 水利工程影响区水文地质条件的变化及其环境影响 水库岸失稳 水库於积 水库渗漏 水库诱发地震 大坝下游引水灌溉区土壤盐渍化。,(一) 地形地貌的改变,水库蓄水后，在大坝的上游回水范围内和大坝下游地区，由于河流水动力条件的改变，从而引起地形地貌的改变。水库兴建后，库区回水范围内大片的土地淹没在水下，并出现宽阔的水面。在泥沙於积作用下，原来不平的库底逐渐淤高淤平，从而发生地貌的改变。 水库下游一定范围内的河段地形地貌也将发生变化。因水库拦蓄了洪水，下

3、游河段原来被洪水淹没的滩地、沙洲，将常年暴露在河面以上，或被 开垦成为可耕的土地。 修建水库大坝，需要移动大量的土石方。无论是开挖坝基、取料，还是堆放废土，都会改变库区内一定范围内的地形地貌。,(二)水文地质条件的改变,库区水动力场的改变 库区水化学场的改变 库区水温度场的改变 库区水文地质条件的改变,(三)水库边岸再造,概念：水库蓄水后库区水文条件急剧变化，在库岸斜坡与库水相互作用过程中因库岸失稳塌落和岸边淤积而引起的岸坡形态的改变称为水库边岸再造。 原理：见教材P127 分类：岸坡塌蚀和岸坡崩滑破坏,影响库岸再造因素：内在因素、外在因素 内在因素包括库岸地形地貌、斜坡岩土体性质、岸坡结构、

4、地下水类型、库岸植被覆盖程度和岸边人工建筑物的分布。 外在因素包括库水动态、风浪特性、大气降水和库面浮冰。库区泥沙来源和运移规律也是一个重要因素。,(四)水库淤积,影响水库淤积的环境因素主要是入库河水的泥沙含量和库岸地带的崩、滑、流发育状况以及水库水位调度特性等。 防治措施：加强水土保持工作，整治冲沟、植树种草和流域综合治理。在水库上游泥沙含量高的支流、沟谷上修建拦沙库。同时，加固库岸不稳定地段，尽量避免库岸失稳塌落。,(五)水库浸没,概念：水库蓄水后，库岸岩土被水浸泡而逐渐饱和，地下水水位随之上升而形成壅水。若岸坡相对平缓、地下水水位接近甚至高出地面，导致库岸岩土体强度降低、大片土地变成沼泽

5、或严重盐渍化的现象。 危害：平坦、肥沃的良田沼泽化或盐渍化；地基承载力降低，建筑物遭受破坏。 原因：水库浸没是各种因素综合作用的结果，包括库岸地形、岩性和结构、水文地质、水文气象、水库运行状态及人类活动等。,(六)水库诱发地震,水库诱发地震一般是指与水库蓄水相伴的地震活动性增强。 原理：水库蓄水后，水体的巨大荷载使库区及其周围地应力场发生变化，可能使原来地震活动微弱的地区发生较强烈的地震或使地震活动强烈地区的发震次数增多。 基本特征：频度与震级关系的b值较大、地震震级比正常地震低、震源深度浅、破坏作用强、地震与水位、地震震型。,水库诱发地震的机制 水库蓄水后对库底岩体可产生三个方面的效应：水库

6、水体的荷载效应、物理化学效应、空隙水压力效应。 水库诱发地震灾害 直接灾害是大坝及震中地区建筑物的破坏和人类生命财产的损失；间接灾害包括水库枢杻运转功能失效，库水下泄、淹没下游城镇和农田，发电、航运中断等。 水库诱发地震研究 主要包括区域壳稳定性、水库诱发地震判剧、库区水文地质条件和岩体结构面特征、库区微震动、诱震地质环境分区、诱震类型，最大震级对建筑物和环境危害的评价以及对策等方面。,道路交通工程环境地质问题,主要的环境地质问题 边坡失稳 发生崩塌、滑坡、泥石流等灾害。 水文地质环境的改变 影响并改变地表径流的原有状态，或使浅层地下水含水层被截断，地下水的补给、径流、排泄条件发生变化。 洞室

7、破坏与隧道涌水 交通线路建设环境地质问题的预防,跨流域调水工程环境地质问题,水资源被合理配置是水资源可持续利用的重要基础。跨流域、长距离的调水工程的目的是调整水资源数量在空间上的天然分布，使其与经济社会发展格局相适应。 水资源的地域调配措施包括利用天然河道或修建人工渠道、运河、管道、泵站等输水、引水、提水等调水工程。,以中国为例阐述南水北调可能引发的环境地质问题,输水渠道阻塞天然径流问题 渠道稳定性问题 调水沿线土壤盐渍化和水质污染问题 对下游水文情势和航运的影响 东线南水北调对长江河口环境及水生生物的影响,7.2 城市化与地质环境,城市的发展与其所处的地质环境关系甚为密切，地质环境是城市社会

8、的载体，其质量的优劣、容量的大小及其变化直接影响着城市社会的发展。 良好的地质环境为城市的发展与繁荣提供了必需的物质基础；恶劣的地质环境制约了城市的发展，甚至毁灭曾经辉煌一进的都市。,一、城市生态系统及其特征,城市生态系统是一个综合的系统，由自然环境、社会经济和文化科学技术共同组成。它包括作为城市发展基础的房屋建筑和其他设施，以及作为城市主体的居民及其活动。城市在更大程度上属于人工系统。 城市是一个开放系统。,城市生态系统是在人类参与下创造的新环境，与自然生态系统比较，具有如下特征： 城市环境的容量：取决于地理位置制约下的自然环境背景。 非生态结构无限扩大。 城市是一个开放系统。 地质作用的重

9、点和强度的差异。不同类型、不同功能的城市，其地质作用的重点和强度存有较大的差异。,与城市化过程相关的环境地质问题很多，如区域稳定性问题、地基稳定性问题、深基坑开挖引起的边坡稳定性问题、水质污染及水资源保护问题、城镇固体废物处置问题、城市地质灾害、城市土地利用与规划等。 本书主要讲述城市水环境问题、城市地质灾害和城市土地利用问题。,二、城市化与水环境,(一) 城市水灾害问题 城市化的结果，使地面不透水面积增加，地表径流增大，地下水入渗减少，排水河道流量加大，洪峰到达时间提前，致灾能量增大。同时，由于地下设施增加，城市财产和人口增加，灾害所造成的损失也在不断增加。 城市洪涝灾害不仅仅是指大洪水，更

10、重要的是城市遭受暴雨的自适应能力。,(二) 城市水资源短缺 由于城市人口密度大、工业高度集中，城市生活、工业生产的用水量不断增加，水资源供需矛盾日趋严重。水资源不足已成为城市社会与经济发展的重要制约因素。 (三) 城市水环境的污染问题 人口集中、工业化程度高的城市，其下游水体常被污染。污染源是城市生活污水和工业废水、城郊农用化肥和农药，还有受大气降水形成的地表 、地下径流。,(四) 城市水环境保护与水资源的合理利用 城市防洪 城市供水 城市水环境保护,三 城市化与地质灾害,(一) 城市地质灾害的特点 城市地质灾害的多样性 城市地质灾害的复杂性 城市地质灾害的突发性 灾害破坏的严重性和影响的广泛

11、性 城市地质灾害的持续性,(二) 城市地质灾害的种类 从广义来讲，凡对城市造成威胁的地质灾害均属城市地质灾害的范畴。可以说，城市地质灾害的种类繁多，几乎包含了所有陆地地质灾害类型。包括强烈地震、洪水泛滥、泥石流、崩塌、滑坡、水土污染、地面沉降、地表塌陷，以及特殊地基土在外因作用下转化而成的次生灾害。,四 城市化与土地利用,城市建设、建筑、工业和交通运输的发展需要占用大量的土地。 城市用地主要为工业用地、仓储用地、交通运输用地、生活居住用地和绿化用地等五大类。 为使城市土地利用合理化，必须进行城市总体规划和土地利用控制。 城市土地利用控制主要包括土地利用方式及土地空间安排两个方面。,五城市环境地

12、质研究,城市环境地质研究主要涉及两个方面的问题：一是城市选址、规划、建设过程中所遇到的环境地质问题；二是城市建成后及发展过程中因地质环境反馈作用而出现的环境地质问题。 城市环境地质研究的主要任务是根据城市经济社会发展规划、城市建设总体规划，正确认识城市建成区和规划区的地质环境特征，合理利用城市地质资源，减少城市建设对地质环境的影响，避免或减轻各种潜在地质灾害和工程活动诱发的次生灾害带来的经济损失，提高城市建设的经济效益；制定合理的土地功能区划，合理开发地下空间，以有效地利用城市土地，提高城市用地的使用率。,7.3农业活动与地质环境,一 、农业化学对地质环境的影响 (一) 化肥与环境污染 农业化

13、肥的使用对土壤和水体造成一定的污染。 (二)农药与环境污染 农药是一种主要的环境“三致”物质，不同程度地威胁生物多样性。 (三) 农业废弃物与环境污染,二 农业活动对土地资源的破坏,农业生产是土地利用结构发生了很大的变化耕地内部调整过程中流域水系的破坏，使部分河流人工改道而丧失了原有的生态功能，影响了水系之间的水体和养分交换，降低了水环境容量和对污染物的稀释能力。 不恰当的林业生产则使森林遭受破坏，裸露的土壤直接经受雨水的冲贱和侵蚀，加剧了水土流失的规模和速率，暴雨时常引发洪水，造成水涝灾害。,7.4 人工废弃物处置与地质环境,废弃物主要来源于人类的生产和消费活动，通常是指生产、生活中的废弃物

14、。 固体废弃物常指丢弃的固体和泥状物质，包括从废水、废气中分离出来的固体颗粒。按其来源可分为：矿业废弃物、工业废弃物、城市废弃物、农业废弃物和放射性废弃物等五种类型。,一、城市废物处置的环境地质问题,(一) 城市废弃物的构成 是指城市居民的生活废弃物、商业废弃物、道路扫集物，但不包括建筑废弃物和工业废弃物。包括主要以蔬菜、果皮、煤灰为主的厨房废弃物，以废旧塑料、旧报纸 、废铁制品、废旧电器和家具为主的家庭废弃物，伴随商业活动排出的各种包装纸屑，塑料包装物等商业废弃物等等。 城市废弃物是人类生活必然的副产物，已成为世界各城市面临的一大公害。,(二) 城市废弃物对地质环境的影响 侵占土地 污染土壤

15、和空气 污染水体 危害人体健康,工业废弃物,(三) 城市废弃物的处置方法 目前广泛采用的城市固体废弃物的处置方法主要有：露天填埋法、卫生填埋法、焚烧法、堆肥法、固化法和综合利用法等。 露天填埋法 高温堆肥法 焚烧法 土地卫生填埋法 又称地质填埋 综合利用法,三 放射性废物处置的环境地质问题,(一)放射性废物的种类与特性 种类：国际原子能机构根据放射性强度将放射性废物划分为低放、中放、高放三类。 高放废物是废弃的核燃料，即燃烧后处理产生的高放废液及其固化体。 本书主要论述核燃料循环后产生的放射性废物处置的环境地质问题。,放射性废物的特性 不同程度的放射性 具有密集穿透能力的放射性射线，过量辐射会

16、危害人体健康。 潜在危害期长 强放热性 会持续升温，产生强大的热量。 较强烈的腐蚀性 放射性废液常呈强酸性或强碱性，对贮存器及处置场地的岩土体都有较强烈的腐蚀性，且易与岩体中的某些物质反应形成新的有利的或有害的物质。,(二)放射性废物对地质环境的影响 低放废物对地质环境的影响 排入地表水体的影响 地下排放的影响 中低放射性核废料危害较低，一般情况下，在查清排放处置场地的地质条件，严格控制排放标准的前提下，低放废物的处置是能够保证卫生安全的，但也应注意下列可能恶化环境的现象：,放射性地下水在排泄地点溢出到地面上造成对地面水或低地土壤和植物的污染。 污染地下水，影响居民正常供水。 含有铀裂变产物的

17、地下水污染矿床或采矿巷道。 在用于排放放射性废液的含水层中造成高压区，污染水可能由此向上涌出地面或涌入有实用价值的上方含水层中。,高放废物对地质环境的影响 放射性核素从处置库中的高放废物体转移支人类生活环境中，其主要媒介体是地下水。在正常情况下，其动力学过程是极其缓慢的，输运量也微乎其微。因为除了核素本身衰变外，还存在一系列逆过程等。 造成高放废物处置库破坏事故可能有火山爆发、地震、断层、陨石坠落等自然事故和采矿、钻井、地下水汲取、战争等造成的人为事故及废物感生事件造成的事故。,(三)放射性废物的处置方法 1 废物处置与处理的概念的不同： 处理是指针对处置方案对放射性废物进行固化前的分离、回收、焚化、压缩、包装、运输等一系列环节；处置是指将放射性废物永久地封存在适宜的洞穴、地下贮存库或其他场所，通过天然屏障和人工屏障建立起来的多重屏障实现有害物质与外界环境的隔离，保证人类及其生存的环境免遭侵袭，对放射性废物实行安全可靠的永久性处置。,2 放射性废物的处理 放射性废物处置之前，必须根据其性质进行必要的处理。 对固体放射性废物，常用