天津市人为主控因素对地面沉降及水环境的影响研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:kuanhezyong
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传统的环境影响评价,主要包括地表水、大气、噪声、土壤等方面的评价内容,而对开发导致地面沉降、地下水污染等方面问题还没有引起足够的重视,相关研究亦较少涉猎,使许多问题在项目实施过程中或实施后暴露出来,引发非常严重的不良后果。随着我国城市建设和民生工程的高速发展,对完善环境影响评价制度和技术的需求也日趋强烈,除了运用一般工业类项目环境评价方法及原理外,在环境影响评价中还需特别注重各项人类工程活动对地面沉降和水环境的影响的研究。   地面沉降是地表大范围发生整体下沉的现象,主要表现为地面高程的改变,是一种普遍发育且影响甚广的地质灾害类型。世界各国都普遍发生了不同程度的地面沉降,美国超44030万km2的面积均发生了地面沉降,其直接经济损失更是与日俱增,如圣克拉拉山谷地区就从1979年的1-31亿美元增加到了1998年度3亿美元。我国上海1921年开始关注地面沉降问题,到1965年地面沉降量已经达到了2.63m,随后北京、常州和西安等地也陆续发现了地面沉降。   天津是我国地面沉降灾害发生频率较高的地区之一,遍布滨宝坻以南的10000多km2都受到了地面沉降的影响,其中滨海区和南部最为突出,近年来沉降控制形势愈加严峻,这直接导致了严重的后果,作为天津市主要泄洪河道的海河,目前堤岸沉降已超2.0m,塘沽段达2.8m,泄洪能力退化到原来的1/4。受水资源需求量大幅度增加的影响,天津市地表水体萎缩、地下含水层缺失、地下水质劣化的情况可能进一步加剧。同时由于天津已经进入了城市建设的快速发展阶段,城市建设的需要与地面沉积形势的矛盾也将日益尖锐,这些必将给天津市地面沉降防控和环境影响评价工作带来前所未有的挑战。   本论文主要研究天津市地下水开采和工程建设等人为主控因素对地面沉降及地下水两个方面的影响,全面论述了环境影响评估体系中需要考虑的各因素对地面沉降及地下水的作用方式,并提出切实可行的保护措施,确保人类活动造成的不利影响降低至最小的程度。   论文主体部分主要包括以下内容:   (1)总结分析了天津市地面沉降的现状及其成因。天津市持续的地面沉降与不合理的地下水开采活动有着直接的关系,而构造下沉是地面沉降的第二大影响因素,其影响较前者小一个数量级以上。近年来海平面抬升也是地面相对标高损失的一方面的原因,但是这种损失也微小的。需要指出的是,上海市地面沉降研究者已经开始有限的监测,并对建筑群导致的地面沉降进行量化研究,而天津目前尚未查阅到这方面报道,但不排除工程建设对地面沉降影响的必然性,且随着城市化进程的加快,这种影响将趋于明朗。   (2)利用天津市对地面沉降及地下水开采量的动态观测数据,建立二者之间的线性回归模型,并通过线性回归方程对地面沉降进行预测。主要结论有:地下水过度开采是导致地面沉降最重要的原因;与地下水开采相比,地面沉降相对滞后;工程建设等因素对于地面沉降的影响不容忽视。   (3)对各类工程建设项目对地面沉降的影响进行理论分析。主要包括上部建筑荷载、基坑开挖、工程降水等几个方面。   (4)调查天津市水环境现状及其存在的问题。天津市水资源量正在逐年下降;地下水质,在水平方向上,自南向北逐渐好转;在垂直方向上,自浅部向下逐步好转。但整体而言,天津市地下水依然以Ⅳ、Ⅴ类水为主,地下水遭受普遍污染,水质状况堪忧。   (5)对人为主控因素包括地下水开采、工程建设以及由此引发的地面沉降对水环境的影响方式展开全面论述。地下水过度开采导致地表水体急剧萎缩、地下水位持续下降、地下水水质恶化、海水入侵;工程建设方面,工程建设产生的工业废水排放直接进入地表水体,使得地表水环境受到污染,同时,由于天津市常年过度开采地下水,地下含水层中水量正在逐步减少,浅层地下水接受地表水体补给以及深层承压水接受浅层地下水的越流补给已经越来越多,由此,上部受污染的劣化水体也会使下部水质劣化。对于局部采用基坑降水方式施工的建筑场地,这种上部向下部补给产生的劣化作用还会更快。另外,人类工程活动引起的地面沉降会导致含水层消失、降低城市防御风暴潮的能力和河道的航运、泄洪能力,从而间接的使天津市水环境遭到恶化。   (6)采用工程实例具体论证工程建设对地面沉降及水环境的影响。   (7)基于天津市目前采用的地面沉降、地下水开采、及其工程建设现状,对目前采取的防治措施进行效果分析,针对地面沉降和水环境破坏的主控因素,提出控制地面沉降和保护水环境有效、可行的措施和对策。主要包括:完善监测网络;实行计划用水、限制开采;解决替代水源;地下水人工回灌;调整地下水的开采层次;加强工程建设项目的管理;分区防治;加强科学技术领域的研究;健全法规建设;加强政府职能;加快教育宣传;防止海水入侵;减小工程建设对地表水系的污染。   本论文主要调查了天津市地面沉降的历史和现状,以及地下水开采情况,简述天津市地面沉降产生的原因,根据掌握的大地水准测量历史数据,重点分析天津市地面沉降与地下水开采存在的重要关系,并提出具体的防治措施。同时,基于天津市水环境监测资料,全面论述了人类工程活动对水环境的影响,对天津市环境影响评估体系的建立和完善,以及地下水环境的保护和地面沉降的防控都具有一定的参考价值。
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