第七章---人类活动与地质环境

主要目标1掌握主要大型工程活动对地质环境的影响2了解城市生态系统的主要特征3了解农业化学化对地质环境的影响4了解城市废弃物对地质环境的影响5了解城市废弃物的处置方法6了解放射性废物的种类和特性第七章人类活动与地质环境7.1工程活动与地质环境对地质环境影响较大的人类工程活动主要有：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。7.1工程活动与地质环境7.1工程活动与地质环境一、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、影响区水文地质条件的变化及其环境影响、水库岸坡失稳、水库淤积、水库渗漏与浸没、水库诱发地震、大坝下游引水灌溉区土壤盐渍化等。水库类型总库容小型水库小（二）型10—100万立米小（一）型100—1000万立米中型水库1000万立米-1亿立米大型水库大（二）型1—10亿立米大（一）型大于10亿立米（注：总库容小于10万立米时称为塘坝。）刘家道口枢纽工程是水利部于2005年7月4日以水总〔2005〕253号文批准建设的大（1）型水利工程，位于山东省临沂市境内，是沂沭泗河洪水东调南下骨干工程之一。主要任务是调控、拦蓄沂河上游来水，通过已建成的彭家道口分洪闸分泄部分洪水，在沭河大官庄枢纽的配合下，经新沭河东调入海，腾出骆马湖及新沂河部分蓄洪和泄洪能力，更多地接纳南四湖南下洪水，提高沂沭泗河中、下游地区的防洪标准，充分发挥沂沭泗河洪水东调南下工程的总体效益，同时兼有蓄水、灌溉、排沙、交通等综合效益。一、大型水利水电工程环境地质问题(一)地形地貌的改变大坝上游：水库蓄水后，在大坝的上游回水范围内和大坝下游地区，引起地形地貌的变化。大坝下游：水库下游河段原来被洪水淹没的滩地、沙洲，暴露在河面上，被开垦为土地。河水流量和泥沙含量减少，入海泥沙量减少使河口附近由淤积环境变为侵蚀环境，海岸线不断后退。大坝：修建水库大坝，需要大量的土石方。无论是开挖坝基、取料场取料，还是堆放废土，都会改变库区一定范围内的地形地貌。一、大型水利水电工程环境地质问题（二）水文地质条件的改变1.库区水动力场的改变库区水位抬升，导致地下水水位提高，地下水水力坡度减缓，地下水运动发生变化，地下水补给排泄条件发生改变，地下水水位接近或超出地面时，产生浸没、湿陷、沼泽化等环境地质问题。一、大型水利水电工程环境地质问题（二）水文地质条件的改变2.库区水化学场的改变水库将河水拦蓄在库内，使原河水在洪、枯水季节的化学成分差别缩小或消失，起到混合均化作用，溶解氧、硫化氢、二氧化碳含量均发生变化。影响库水化学性质的因素有：补给水源的化学成分；土壤中的元素含量；集水区的化学特征；水库库容大小、水温度、蒸发、水生物作用等。一、大型水利水电工程环境地质问题（二）水文地质条件的改变3.库区水温度场的改变大型深水水库，冬暖夏凉。夏季的库水温度出现分层现象，表层水温高，深部水温低。丹江口水库在8月份前表层水温平均为29.6℃，底层水温平均为14.9℃，水深15～25m处存在一跃温层；水库下泄与下游天然河水的温差，要经过相当长的流程才会消失。一、大型水利水电工程环境地质问题（二）水文地质条件的改变4.库外水文地质条件的改变水库蓄水后，下游河段的河水位及流量发生改变，地表水与地下水的补给排泄关系发生变化，原来的地下水补给河水可能变为库水补给地下水。如干旱地区的河西走廊，修建水库，减少了下游地下水补给量，导致泉水枯竭。一、大型水利水电工程环境地质问题（三）水库边岸再造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。水库边岸再造主要有岸坡坍蚀和岸坡崩滑破坏两类。影响库岸再造宽度和发展速度的因素：内在因素：库岸地貌形态、斜坡岩土体的性质、岸坡结构、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：库水动态、风浪特性、大气降水和库面浮冰。㈠大型水利水电工程环境地质问题⑶水库边岸再造一、大型水利水电工程环境地质问题(四)水库淤积在河水含泥沙量大的河流上建库，河水进入水库后流速骤减，水流搬运能力下降，所挟泥沙在库尾或支流的入库口堆积，形成水库淤积。危害：影响水库的正常使用，缩短水库使用寿命，给上下游防洪、灌溉、航运、排涝治碱、工程安全和生态平衡带来影响。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。2003年7月19号此次泄流排沙洞排出的为高含沙水流，含沙量高达每立方米300多公斤，预计在持续48个时的排沙过程中，将排水2亿立方米，冲刷水库泥沙1000万吨有效地减少水库中的泥沙淤积。一、大型水利水电工程环境地质问题（五）水库诱发地震人类工程活动所引起的地震称为诱发地震。地下核爆炸、采矿、深井注水、抽采地下流体、水库蓄水等均可诱发地震。水库诱发地震一般是指与水库蓄水相伴的地震活动性的增强。第一节工程活动与地质环境一、大型水利水电工程环境地质问题（五）水库诱发地震1.水库诱发地震的基本特征a.地震震级比正常地震低b.震源深度浅c.地震烈度高d.地震频率与蓄水位有关e.地震震型以前震-主震-余震型为主。7.1工程活动与地质环境一、大型水利水电工程环境地质问题2.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：水库水体的荷载效应、物理化学效应和空隙水压力效应。但是水库诱发地震的机制还没有完全弄清楚，是水库蓄水和某种地质作用共同引发的。7.1工程活动与地质环境一、大型水利水电工程环境地质问题水库诱发地震其中内因包括：地层、岩性及地形地貌；构造及地应力；水文地质条件；地热等。外因包括：产生附加应力；产生孔隙压；软化、泥化和润滑作用；溶蚀和动水压力作用等。7.1工程活动与地质环境二、道路交通工程环境地质问题7.1工程活动与地质环境二、道路交通工程环境地质问题公路建设中的自然环境地质灾害：①崩塌、滑坡和泥石流；②公路水毁；③特殊土地灾害；④地震；⑤岩溶；⑥风沙等。人为原因所产生的环境地质灾害：①修筑路基产生的环境地质灾害，主要有破坏边坡的稳定性和破坏水文地质条件；②淤积和侵蚀作用；③修建桥、隧产生的环境地质灾害。7.1工程活动与地质环境二、道路交通工程环境地质问题1.边坡变形失稳由于开挖路堑和平整路基自然山坡的应力平衡条件发生变化，常导致边坡变形失稳，发生崩塌、滑坡、泥石流等灾害或造成路基、路堑失稳变形。7.1工程活动与地质环境二、道路交通工程环境地质问题2.水文地质环境的变化3.洞室破坏与隧道涌水4.交通线路建设环境地质问题的预防7.1工程活动与地质环境三、跨流域调水工程环境地质问题好处：跨流域、长距离调水可以扩大农业灌溉面积，提高粮食产量，促进航运、改善受水地区的水质和自然环境，同时具有防洪效益。问题：但人为改变了天然水系，不仅引发流域生态系统的变化，还淹没大量土地，迫使工程沿线居民搬迁，使被引水河流下游水资源发生变化，可能造成受水地区土壤次生盐渍化。7.1工程活动与地质环境三、跨流域调水工程环境地质问题7.1工程活动与地质环境三、跨流域调水工程环境地质问题7.1工程活动与地质环境三、跨流域调水工程环境地质问题京杭运河北起北京，南至杭州，经北京、天津两市及河北、山东、江苏、浙江四省，沟通海河、黄河、淮河、长江、钱塘江五大水系，全长1800公里。此次对京杭运河的疏堵工程指的是京杭运河通航河段(即山东济宁至杭州)883公里，其中山东171公里，江苏612公里，浙江100公里。东线、中线、西线三项工程的年调水总规模约380～480亿m3南水北调西线工程是从长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库，开凿穿过长江与黄河的分水岭巴颜喀拉山的输水隧洞，调长江水入黄河上游。每年可调水170亿m3从汉江丹江口水库陶岔渠首闸引水，经长江流域与淮河流域的分水岭方城垭口，沿唐白河流域和黄淮海平原西部边缘开挖渠道，在郑州以西孤柏咀处通过隧洞或渡槽穿过黄河，沿京广铁路西侧北上，可基本自流到北京、天津，大部分地段为明渠输水，受水区范围15万km2。东线工程从长江下游扬州附近抽引长江水，利用京杭大运河及与其平行的河道逐级提水北送，并连通起调蓄作用的洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖。西线工程的供水目标主要是解决涉及青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西等六省（区）黄河上中游地区和渭河关中平原的缺水问题。西线工程的主要工程地质问题有：区域稳定性与活动性构造问题、高地应力与围岩稳定问题、高压水头问题、碎屑流问题、外水压力与衬砌问题、洞室涌水问题、高地温问题、有害气体问题、冰冻问题等。南水北调西线工程南水北调中线工程输水总干渠从陶岔渠首闸至北京团城湖全长1,267km，其中黄河以南477km，穿黄工程段10km，黄河以北780km。天津干渠从河北省徐水县分水，全长154km。黄河与中线工程连接渠段，从黄河西霞院水库至中线北平皋，全长约40km,可在汉江和海河平原同时发生特殊枯水年时用黄河水接济中线水源不足，提高向北京以及黄河以北受水区城市供水的保证程度。南水北调中线工程南水北调中线工程高地震烈度区的砂土液化问题；膨胀土和湿陷性黄土状土的渠坡及建筑物地基稳定问题；通过煤矿区的压煤问题和采空区的渠道稳定问题；渠道渗漏及其引起的浸没和盐碱化问题穿黄工程隧洞方案的围岩稳定问题等中线工程的主要工程地质问题南水北调东线工程南水北调东线工程利用江苏省已有的江水北调工程，逐步扩大调水规模并延长输水线路。出东平湖后分两路输水：一路向北，在位山附近经隧洞穿过黄河，经扩挖现有河道进入南运河，自流到天津，输水主干线全长1,156km，其中黄河以南646km，穿黄段17km，黄河以北493km；另一路向东，通过胶东地区输水干线经济南输水到烟台、威海，全长701km。南水北调东线工程主要供水范围是黄淮海平原东部和胶东地区，受水面积18万km2。主要供水目标，是解决包括津浦铁路沿线和胶东地区的城市缺水以及苏北地区的农业缺水，补充鲁西南、鲁北和河北东南部的部分农业用水。东线工程除调水北送任务外，还兼有防洪、除涝、航运等综合效益，亦有利于我国重要历史遗产京杭大运河的保护。南水北调东线工程东线工程的主要工程地质问题包括：高地震烈度区的渠道边坡；建筑物稳定和地基液化问题；渠道两侧地下水位升高引起的浸没和土壤盐碱化问题；砂性土渠段的渗透稳定问题；软土段渠坡稳定问题及穿黄隧洞围岩稳定；突水流砂等问题。7.1工程活动与地质环境三、跨流域调水工程环境地质问题（一）输水渠道阻塞天然径流问题中线干渠与168条自西向东流动的天然河道相交，对自然条件下的地表径流和地下水起到拦阻和堵塞作用，将影响地表天然河道的泄洪、排涝功能。若渠道渗水将使地下水位上升，形成一条地下水坝，阻止地下水向东流动，使干渠西侧产生一个地下回水区。7.1工程活动与地质环境三、跨流域调水工程环境地质问题（二）渠道稳定性问题中线除穿越膨胀土地段、岩溶发育的可溶岩地段和广阔的煤系地层及矿山采空区外，还需在黄河河底开挖倒虹吸隧道。可能出现的环境地质问题有：膨胀土土体胀缩，引起地基变形、边坡滑塌等；部分渠线通过砂砾石和岩溶发育的可溶岩地段发生渗漏、渗透变形、浸没等。7.1工程活动与地质环境三、跨流域调水工程环境地质问题（三）渠道稳定性问题东线方案沿线存在许多条带状散布的碳酸盐岩裸露区，地表岩溶缝隙、溶沟、溶槽及地下溶洞、落水洞和暗河等是很好的汇水场地或地下水通道，可能引发严重渗漏、岩溶塌陷等环境地质问题。7.1工程活动与地质环境三、跨流域调水工程环境地质问题（四）调水沿线土壤盐渍化和水质污染问题中线和东线方案的黄淮海平原地势平缓、中小地形坡洼交错，排水不畅，地下水埋深较浅，植被覆盖度小，地表水蒸发量大。若灌溉方式不当，导致地下水位上升，水盐状态改变，产生土壤次生盐渍化。7.1工程活动与地质环境三、跨流域调水工程环境地质问题（五）对下游水文情势和航运的影响中线调水工程需要加高丹江口大坝，改变丹江口水库及汉江中下游生态环境，对汉江下游河道冲淤、水环境容量、航运和沿江引水产生一定影响。7.1工程活