沿海地区地质环境问题论文
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1研究区自然地理概况
河北渤海新区位于河北省东南部沿海地区，渤海湾西岸，北起歧口河与天津市接壤，南至大口河与山东省相毗邻，北距天津110公里，西距沧州90公里。包括沧州渤海新区所辖范围以及沧州市所辖海域范围(入海12海里)，陆域面积3321km2。研究区气候为暖温带大陆性季风型。多年平均气温12．2℃，年平均降水量445．80mm，年平均蒸发量1690．73mm。多年平均日照时数2758．48小时，多年平均无霜期188天。
2研究区第四系含水层特征
研究区第四系松散岩类孔隙水自上而下划分为四个含水层组。第Ⅰ含水层组底界埋深20～30m。以咸水为主，水质结构多为淡水－咸水型或含咸水型。富水性差，单井单位出水量为1～2．5m3/(h•m)。主要接受降水入渗补给，地下水动态类型属强入渗补给—蒸发、开采型。第Ⅱ含水层组底界埋深120～170m。垂直入渗补给条件差，地下径流滞缓，单井单位出水量5～10m3/(h•m)。水质结构多为咸水型。地下水动态类型属弱入渗补给、径流补给、开采－径流型。第Ⅲ含水层组底界埋深250～350m。富水性、渗透性及补给条件较差，单井单位出水量为5～10m3/(h•m)，东部沿海一带有咸水分布。地下水动态类型属径流、越流补给－开采型，是沧州市深层地下水主要开采层。第Ⅳ含水层组底界埋深350～550m，局部达600m。渗透性及富水性差，侧向径流补给微弱。单井单位涌水量多在5～10m3/(h•m)，局部小于2．5m3/(h•m)。地下水动态类型属缓慢径流、越流补给－开采型。
依赖于地质环境，并且无一不将地质环境作为工程结构的地基甚至是结构的一部分，城市发展不可能脱离地质环境而孤立存在，因此，城市发展受到地质环境的制约。渤海新区主要面临的地质环境问题有地下水降落漏斗、地面沉降、海(咸)水入侵、地下水污染、海岸蚀退、沿海风暴潮等。
3．1地下水超采本区淡水资源相对缺乏，随着人类工程活动的不断加强，为了满足工农业及生活用水需求，地下水长期处于过量开采状态，水位持续下降，导致大面积的地下水水位降落漏斗的形成并逐年扩展。浅层地下水以咸水为主，地下水开采以第Ⅲ含水组为主，由于常年超采，地下水位不断下降，形成了沧州市、青县、黄骅相连接的复合型区域大漏斗。根据《河北省沧州市地质环境监测报告(2001—2005)》，2000年12月至2005年12月黄骅、海兴地下水位下降5～10m，年均下降1～2m。沧州漏斗形成于1966年。2005年低水位期－50m封闭线西到任丘麻家坞、沧县崔尔庄、南皮文家庙、献县县城，东到黄骅中捷农场、盐山县城;南到东光与吴桥的交界处，北与青县漏斗连为一体，－50m封闭区面积6528．5km2。据2001－2005年地下水位资料，2001－2002年漏斗中心位于市区石油二勘院内，2002年低水位期漏斗中心水位埋深96．78m，比2000年下降1．61m，2004－2005年该点水位有回升趋势。2003－2005年沧州漏斗中心由市区石油二勘院内转移到沧县东庞河一带，漏斗中心水位埋深由2003年的95．50m降至2005年的100．97m，下降速率1．82m/a，－50m封闭漏斗面积与2000年同期相比扩大816km2。2005年地下水开采量0．70×108m3，与2000年同比减少0．55×108m3。黄骅漏斗形成于1988年，漏斗中心为北尚庄。2005年地下水开采量0．042亿m3，低水位期漏斗中心水位埋深由2000年的60．43m降至68．76m，同期水位下降8．33m，降速1．67m/a;－50m漏斗封闭面积1245．2km2，占黄骅市面积的58%，与2000年同期相比扩大了693．2km2。其漏斗中心水位不断下降，漏斗面积快速扩大的主要原因是大港油田连续、超量开采地下水所致。
3．2地面沉降自20世纪70年代以来，深层地下水大量超采，水位持续下降，形成了以沧州市为中心的区域地下水复合降落漏斗，产生地面沉降。沧州市1970年出现地面沉降，其沉降量为9mm/a;80年代以来沧州地区出现了区域性地面沉降，到1990年地面沉降量大于100mm的面积为7700km，超过沧州地区总面积的1/2，沧州市中心地面累计沉降量为1130mm。据2007年地面沉降监测资料，渤海新区为沧州地面沉要区域，在南大港农场和东常庄分别形成地面沉降中心。南大港农场沉降中心沉降量为1157mm，东常庄沉降中心为832mm，沉降量大于1000mm区域面积28．8km2，800～1000mm区域面积93．2km2，600～800mm区域面积889．6km2，400～600mm区域面积达675．8km2，小于400mm的区域面积达1633．6km2。
3．3咸水入侵沧州市咸水的分布特点是分布广，厚度大。无论水平分布还是垂直分布均属河北平原之最，咸水几乎覆盖全区。咸水体由沿海到内地逐渐变薄，呈一楔形体置于浅层淡水与深层淡水之间，并在青县东北部和狼坨子附近出现全咸区。随着淡水的不断开采水位不断下降，而咸水几乎处于原始状态，咸－淡水之间形成了几米至几十米的水头差，咸水与淡水之间水力条件发生变化，造成咸水入侵。据水质资料分析，区域内深层水Cl－Na型水的分布面积呈扩大趋势。1984年Cl－Na型水的分布范围在青县耿官屯—沧县顺昌屯到黄骅县城—海兴呈口一线以东地区，1989年Cl－Na型水分布范围为沧县顺昌屯到黄骅县城西腾庄子—旧城一带至海兴辛集，面积扩大了686km2，扩大率137．2km2/a。矿化度和氯离子变化反映基本一致。黄骅岭庄以东明显增高，岭庄以西，1986年后东部高矿化水入侵，使其矿化度增高。1989年比1981年增高了0．768g/L，平均每年增高0．096g/L。该现象说明:由于本地区黏性土占60%以上，砂层连续性相对较差，径流缓慢，使咸水入侵滞后于漏斗水位下降一个时段。咸水入侵强烈的边界在距沧州34km的黄骅岭庄附近。
3．4软土环渤海沿海地区软土分布面积达3．4万km2，渤海新区软土分布面积较广，是该区存在的比较严重的地质灾害问题之一。区内50m以上的6个工程地质层中，第Ⅱ、Ⅴ工程地质层为软土。第Ⅱ工程地质层为第一海相层，岩性以浅灰－灰黑色淤泥质土为主，有机质含量高，局部夹粉砂薄层，软塑－流塑状态，中－高压缩性，见水平及波状层理，含海相化石。层底埋深12～15m，东部较厚，底层埋深在15m，多为海相淤泥质，向西埋深减小，埋深在12m左右，上部覆盖较厚的第一陆相层。第Ⅴ工程地质层属于第二海相层，岩性以灰褐、褐灰色淤泥质黏土为主，局部夹粉质黏土，软塑状态，中－高压缩性。层底埋深32～35m，厚度一般为6～7m，上部为第二陆相层，包括末次盛冰期硬黏土和MIS3阶段的河流相沉积，为区域的第一持力层，下部为MIS4阶段的河流相沉积，为区域的第二持力层。
3．5海岸淤蚀黄骅现代沿海海岸线的雏形形成于约1000年前。由于黄骅千吨级码头位于宣惠河的凹岸，海潮沿河上溯，涨落潮水在弯道环流作用下，对凹岸形成强烈冲刷造成侵蚀。对比1954－1985年航片，31年间黄骅沿海冯家堡－狼坨子岸段遭受侵蚀150～350m，侵蚀距离最大位于狼坨子，约350m。冯家堡附近约150m，龙王庙贝壳砂岛向西迁移170m，侵蚀速率8～12m/a。海岸带侵蚀对沿岸建筑造成威胁，并对地质环境造成破坏，加剧了风暴潮灾害。黄骅狼坨子村由于村边海岸不断侵蚀，村东部居民住房逐年被海水冲塌。高潮时村子成了被海水包围的孤岛，1986年全村拆掉800多间房屋，1420人被迫迁到离岸五里多远的新村。海岸线的侵蚀带来潮间带的淤积，老狼坨子附近潮滩近百年来的现代沉积速率约为2～3cm/a，这是该地区晚全新世以来沉积速率的40～65倍，即便考虑现代沉积物尚未经受充分的沉积压实作用，其远大于晚全新世沉积速率的基本特征也是不容置疑的。这充分说明，近百年来老狼坨子地区开放潮坪上部和MHWST(平均大潮高潮线)岸线处沉积环境极其活跃，这主要是近一二个世纪以来人类活动导致沉积加速。尤其是黄骅港导堤建设以来，导堤北侧海域大范围淤积。
3．6风暴潮1953年到2005年河北省沿海共发生风暴潮灾害20余次，其中9216号热带风暴、9711号台风形成的风暴潮、2003年10月11日的风暴潮及2005年8月5日的“麦莎”风暴潮给本区海水养殖业和沿海基础设施造成重大损失。
3．7地下水污染本区的主要污染源为工业污染，农业及生活次之。流经区内的北排河、沧浪渠、黑龙港河支流、宣惠河、子牙新河从上游—中游—下游三个断面水质分析，均为Ⅴ类水和劣Ⅴ类。主要超标项COD、NH+4、挥发酚等。南排河、廖家洼河、捷地碱河为Ⅳ类水。南排河水质较好，从黄骅市北部开始向东1km河段被污染，因受节制闸控制未向外延伸。工作区主要开采深层地下水，其上覆层厚度大，且以黏性土为主，目前尚未发现有大面积污染。浅层地下水防污能力较弱，由于工业、农业、生活污水及咸水淡化站尾水的就地排放，污染较为严重。
3．8其他环境地质问题区内深层地下水氟含量多在2～4mg/L、局部1～2mg/L，普遍偏高。高氟深层地下水作为饮用水源，对人体危害严重，主要表现为氟斑牙、氟骨病。地下水碘含量也普遍偏高，在常郭、中捷农场及以东区碘含量0．6mg/l以上，面积834．4km2。海兴北部、黄骅的旧城、盐山的杨集一带碘含量0．4～0．6mg/l，面积987．5km2。黄骅常郭、大丰庄、海兴东部、盐山东部为重盐渍化区，面积536．38km2。其余为轻度盐渍化区，面积584．85km2。含盐类型以Cl－型、Cl－－HCO－3型为主。盐碱土危害作物生长，降低作物产量。盐碱土还具有溶陷、盐胀、腐蚀等不良工程特性，对工程建筑有不利影响。
4地质环境问题防治对策
(1)规划制定合理地下水开采方案，对漏斗区限制开采地下水开采量，在漏斗中心禁止开采地下水，对地下水进行有效保护，逐步恢复地下水位。
(2)针对区内水资源短缺，加强水资源保护，制定出合理的供水方案。引用外流域地表水是解决本区水资源短缺和保证有效供水的根本性措施。
(3)全面、系统评价区域水资源量和水质，制定区域用水总体规划;科学用水，降低生产用水量，提高水资源利用率;加强污水处理研究，提高污水处理水平和排放标准。
(4)加强沧州地区地面沉降机理研究，加强地面沉降监控完善地面沉降监测网，查明地面沉降发展变化动态及趋势。
(5)加强海岸防潮工程和沿河防汛工程建设，修建永久性防潮大堤，充分考虑研究区海岸标高，地面沉降及其变化速率、全球海平面上升速率以及最大高潮位等诸多因素。
作者：陈彭王威马震单位：天津地质调查中心
