中国海岸带主要环境地质问题

中国海岸带主要环境地质问题文冬光吴登定张二勇中国地质调查局，北京西城区黄寺大街24号，100011摘要：本文重点介绍了我国海岸带的基本地质特征、海岸带地质作用过程与主要环境地质问题，提出了海岸带环境地质调查工作的重点。关键词：海岸带环境地质1.前言海岸带是人口聚集、经济发达的地区，也是地质作用昀为活跃和敏感的地区。中国拥有18,000km的大陆海岸线和14,000km的岛屿海岸线，其中，大陆沿海11个省(市、区)的面积占全国总面积的13.6%，但人口占全国的41%，国民生产总值占全国的60%，集中了60%以上的社会总财富，分布着56座沿海城市，超过100万人口的特大城市15座，城市人口占全国城市人口的60.5%。根据中国的经济发展战略，城市化进程还将进一步加速。科学认识海岸带地质环境的形成与演化规律及其人类活动对海岸带环境的影响，是实现人地协调、持续发展的基础和前提。本文将系统介绍我国海岸带的基本特征、海岸带地质作用过程与主要环境地质问题，尝试性地提出了当前海岸带环境地质调查工作的重点。2．海岸带地质特征2.1我国海岸带基本地质特征我国的海岸带处于全球昀大陆地(欧亚大陆)和昀大海洋(太平洋)相互交绥的过坡地带，南北纬距跨度大，地形地貌复杂，地质条件差异较大。大陆岸线北起鸭绿江口，南至北仑河口，全长18000多公里，穿越辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南十一个省、市、自治区。我国大陆所滨临的海洋，由北至南分为黄诲、东海和南海三个海区，渤海为我国的内海。这些海区是太平洋西部与我国大陆相邦接的边缘海，其中除南海具有大洋海盆特征、深度较深外，其余大部分属浅海大陆架。我国海岸带地形的总形势，大体以杭州湾为分界线，向北的海岸线分别穿过两个沉降带(黄海——苏北平原盆地；辽河平原和华北平原，其中包括渤海)和两个隆起带(燕山山地向东延伸的辽西、冀东海岸；山东半岛和辽东半岛)。这样，由于地质构造上的差异，形成上升的山地丘陵海岸与下降的平原海岸交错分布。杭州湾以南的海岸，基本上全是隆起的山地丘陵海岸，岸线走向呈朝东南凸向海洋的圆弧状。此外，我国海岸还具有突出的海岬和深入的海湾，主要分布在辽东半岛和山东半岛，以及杭州湾以南的浙江、福建和广东沿岸。与海岸带构造演化和总体地势相一致，在杭州湾以北的沉降带内沉积巨厚的第四系松散沉积物，相应的缓变性地质环境问题如地面沉降、地裂缝、海水入侵、海岸带淤积等较为突出；而在杭州湾以南则由于地壳的上升，崩塌、滑坡、泥石流等重力地质作用与突发性地质环境问题较为突出。2.2地球动力系统与海岸带变迁广义的海岸带包括从沿海低地到陆架坡折带的广大地域，是水圈、岩石圈、生物圈和大气圈相互作用的交汇地带。海岸带地区地质环境的形成和演化主要来自三个方面的动力。一是地球深部的内动力，主要表现为地壳的升降运动和水平运动；二是地球外动力作用过程，如气候变化（冰期、间冰期）所导致的海平面的变化，光、水、风等风化作用，侵蚀、搬运、沉积等重力作用，风暴、海浪等动力作用，主要表现在削高填低和海岸带侵蚀与淤积变化；三是人类活动，已经成为影响和改造海岸带环境地质条件的重要地质营力。在上述三方面地球动力系统的作用下，海岸带环境地质演化集中体现在海岸线的往复变迁，这一变迁是海平平面的升降运动，地壳的升降运动，泥砂的输送、沉积与海浪（海流）侵蚀等地质作用过程与人类工程经济活1动影响的共同作用结果。海岸线的变迁往往伴随地下水流系统的改变，咸淡水界面随之迁移。海岸带变迁是各种地质营力综合作用的结果，是各种作用结果的集中体现，但影响海岸线变迁的因素和海岸线变化所产生的影响却远远超出在海陆交互空间之外。如海平面的变化受全球气候变化的影响，是一个全球性的问题。一次风暴潮的影响可深达陆地数十公里甚至上百公里。2.3主要地质作用过程（1）地壳升降运动东部沿海地区现代地壳运动基本上继承了新生代以来的隆起和沉陷过程，与其形成的区域隆起带（山地、丘陵）及沉降带（平原、三角洲）地貌单元基本一致。大致以杭州湾为界分为南、北两部分，北部的海岸以下降为主，间有上升，南部海岸则以上升为主。北部的长江三角洲、华北平原、下辽河平原等为主要沉降区（–1～–5mm/a），其中渤海湾因局部地面沉降，达–5～–50mm/a。其内部又存在辽东山地、山海关隆起、山东半岛的相对上升区(+1～+4mm/a)。南部的福建、广东、广西海岸总体上呈上升（+2~+4mm/a）状态，其间珠江三角洲和汕头局部下降（–1~–2mm/a）（赵希涛、刘玉海等）。中部的浙江沿海地壳垂直运动较弱而平稳，升降变化较小，构造活动相对较弱。（2）海平面升降运动第四纪以来，地球上经历了多次冰期与间冰期的交替，气候的冷暖更迭，引起海平面的频繁升降。例如，末次冰期在距今约20ka开始进入昀盛期，海平面下降130m左右，黄渤海陆架全部出露成陆，总面积达457,000km2，东海地区仅冲绳海槽仍为海水所覆，面积350,000km2，仅及现代东海总面积的1/2，岸线东移的昀大距离达1,000km以上。南海在末次冰期昀盛期时，面积较现代海面缩小了1/5，岸线外推100~200km(汪品先，1995)。近50年来中国沿海海平面总体呈上升趋势（2003年中国海平面公报），平均上升速率为2.5mm/a(东海3.1mm/a,黄海2.6mm/a,南海2.3mm/a和渤海2.1mm/a)，大于全球海平面上升速率的1.5mm/a。预计未来数年，中国沿海海平面总体上将继续保持上升趋势。2006年和2013年中国沿海海平面将比2000年平均海平面分别高10mm和28mm。而经济发达又十分敏感的珠江三角洲、长江三角洲和天津地区海平面相对上升幅度将要大得多。（3）岸线淤进蚀退与物质平衡岸线淤进蚀退变化受海岸带泥砂输运与物质平衡的影响昀为直接。中国大陆东西地形的巨大差异，使中国西部高原和山地成为世界上昀大的陆源碎屑供应地，通过河流水系，源源不断地向东输运，哺育着东部平原的形成和成长。我国主要河流年平均入海输沙量为201,374.84万吨，这一泥砂量维持着我国海岸带的稳定和平衡。改革开放以来，我国在西部实施了一系列大型的工程项目，如三峡枢纽工程、黄河上游水库建设、西部大面积退耕还林、西气东输工程、西部交通建设和基础设施建设，以及已经开始的南水北调工程。这些工程对于我国经济和社会的可持续发展具有战略意义，是完全必要的。但它们都有一个共同效果，就是改变由西向东的泥砂输运过程，减少河流入海的泥砂量，从而打破现有的海岸带物质平衡。据统计，20世纪60年代前，我国除个别废弃河口三角洲被侵蚀后退外，绝大多数海岸呈缓慢淤进稳定状态。而目前全国约70%海岸侵蚀后退，严重岸段后退速度达5~20m/a，而且岸滩侵蚀的范围日益扩大，侵蚀速度日渐增强。（4）海水和地下水之间的动态平衡这种平衡，可能由于人为或者自然的原因而被打破，咸、淡水相互作用的过渡带就要向内陆移动，以建立新的平衡，因此造成海水入侵。自然因素。在地表水补给不足的旱季，海水相对于内陆地表水和地下水的强势状态将加强，并增大潮水沿河口的上溯距离（如在没有挡潮闸的长江口，海水向上游的上溯距离可达170km，刘杜娟）。从长远看，全球气候变暖、相对海平面上升，也使得海水相对于内陆地表水和地下水更加处于强势状态。3海岸带城市发展中的主要环境地质问题海岸带特定自然地理位置，存在着一系列特定的自然过程，这既为城市化发展提供了广阔的空间与丰富的资源，同时城市也是人类活动集中活跃地区，对地质作用过程的影响和扰2动会对人类的生产生活产生不利影响，成为灾害。另外，城市化迅速的地方，自然状态和进程被人类活动改变，加上经济发达和人口聚集，从而加剧某些自然灾害的强度和损失，也会引发新的灾害。城市化对海岸带地质环境的压力，反言之，也既是我国城市化发展所面临的环境地质问题，主要有：3.1水资源短缺与地下水污染沿海城市和地区人均水资源量大部分低于500立方米，普遍存在缺水问题，北方沿海城市水资源短缺问题更为突出。水资源短缺已成为制约我国沿海城市和地区21世纪国民经济和社会发展的重要因素之一。地下水污染趋势加剧了水资源短缺，危害人体身体健康。中国地质调查局2004年对185个城市地下水常规水质组分的监测表明，在253个主要地下水开采区，污染趋势加重的63个，占25%；污染趋势减轻的45个，占18%；污染程度保持基本稳定的145个，占57%。总体看，人类工程活动对我国主要城市和地区地下水水质的影响较大，污染严重区主要分布在大型城市中心地带、城镇周围地区以及排污河道两侧、受污染的地表水体分布区和污水灌溉区。污染组分主要有硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、氯化物、重金属等。淮河流域浅层地下水面状污染加重，地下水中超标组分主要为三氮、氯化物、总硬度、氟化物、铁、锰、溶解性总固体。京津地区、长江三角洲等地区调查显示，“三致”（致癌、致畸、致突变）有机污染物在地下水中有一定程度的检出。其中，农药类六六六、滴滴涕，卤代烃类三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯，单环芳烃、单环芳烃类等有机污染指标检出率一般在10%~20%，部分地区30%~50%，甚至80%以上。3.2地面沉降我国东部沿海地区因其特殊的地质条件和人类活动的影响，地面沉降灾害日益加重。中国地质调查局昀新调查结果显示：我国地面沉降灾害始于上世纪20年代的上海和天津市区，到60年代两市地面沉降灾害已十分严重。70年代，长江三角洲主要城市和平原区、天津市平原区、河北平原东部地区相继产生地面沉降。80年代以来，中小城市和农村地区地下水开发利用量大幅度增加，地面沉降范围从城市向农村扩展，在区域上连片发展。90年代初，发现地面沉降的省份有上海、天津、北京、江苏、浙江、安徽、河北、福建、广东、海南、台湾等16省（区、市），沉降面积约48700平方千米）。到2003年，全国有50多个城市发生了地面沉降和地裂缝灾害，沉降面积扩展到93855平方千米，形成长江三角洲、华北平原等地面沉降灾害严重区。沉降中心累计昀大沉降量超过2米的有上海、天津、无锡、沧州等城市，天津塘沽昀大沉降量已达3.1米。沧州、常州等城市地裂缝灾害严重，威胁到当地人民生命财产安全。长江三角洲是我国地面沉降昀为严重的地区，累积沉降超过200毫米的面积近10000平方千米，占区域总面积的1/3。上海市、江苏的苏锡常、浙江的嘉兴等沉降中心区的昀大累积沉降量分别达到2.63、2.80、0.82米。上海市于60年代初期开始建立地面沉降监测网络，采取多种措施进行防治，使地面沉降得到了有效控制。长江三角洲地区的区域性地面沉降监测网没有建立，苏锡常、杭嘉湖等地区的地面沉降在继续发展,严重威胁着城市基础设施安全。华北平原是我国地面沉降和地裂缝灾害严重的地区之一，在天津、沧州和北京东北郊形成三个沉降中心。天津塘沽昀大沉降量已经超过3.1米，沿海一带已出现负标高地区20平方千米，风暴潮灾害非常严重。沧州地面沉降累计已达2.25米，并伴生出现了20多条地裂缝，昀长达4千米。珠江三角洲地区软土分布面积近8000km2，约占珠江三角洲经济区总面积的17％，环珠江口都市区的60％，软土分布区地面非均匀沉降十分普遍。以处于三角洲前缘地带的珠江口两岸填海—围垦或促淤成陆地带昀为典型，两岸填土区的住宅或厂区累计沉降量一般为0.3～1.5m不等，直接建造于软土硬壳层上的低层建筑常与地面整体下沉、歪斜开裂，以基岩为持力层的中高层建筑物则往往出现地板陷落、悬空吊脚等现象。软土区地面形变严重影响地面建筑工程、堤围水利工程、地下供水—供电网络等基础设施的正常使用，造成南部沿海数以亿元计的经济损失。33.3地下海水入侵我国沿海地区海水入侵主要发生在杭州湾以北的环渤海（辽东半岛、渤海湾、山东半岛、莱州湾地区）及长江三角洲地区。昀近调查表明：沿海地区海水入侵呈现出由点状向面状入侵趋势，造成群众饮水困难，土地盐渍化，农田减产或绝收。发生海水入侵的地区从北向南有：辽宁的庄河—丹东、大连、营口、下辽河三角洲、辽西沿岸海水入侵区，河北秦皇岛沿岸一带，山东的莱州—招远—龙口一线的沿海平原地带及烟