城市化与地质环境

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二节 城市化与地质环境,城市的发展与其所处的地质环境密切相关，地质环境是城市社会的载体良好的地质环境为城市的发展和繁荣提供了必须的物质基础，反过来，城市建设和发展中各种工程活动在不断影响和改造着地这环境，使原有的地质环境的物质流和能量流发生改变，引发了各种地质问题。,本节主要从城市化与水环境、城市化与土地利用以及城市地质灾害三个方面说明与城市化相关的环境地质问题。,1,2.1城市化的水文效应,城市水文效应是指城市化所涉及的地区内，水文过程的变化及其对城市环境的影响。,城市化是促使自然环境变化的最强大因素之一，其中城市化的水文效应可由,图1,表示,城市化的水文效应主要表现在以下几个方面：,1.城市化对水循环及水文过程的影响,2.城市化带来的水资源危机,3.城市化对水环境的影响,2,2.1.1,城市化对水循环及水文过程的影响,2.1.1.1对降水的影响,城市规模的不断扩大，在一定程度上改变了城市地区的局部气候条件，有进一步影响城市的降水条件。,在城市建设中，地表的改变使其上的辐射平衡发生了变化，空气动力粗糙率改变影响了空气运动,工业民用供热、制冷以及汽车增加了大气热量，而且燃烧的各种各样的化学物质送入大气层中，粉尘在城市上空形成凝结核,建筑物能够引起机械湍流城市作为热源也导致热湍流,这些因素都影响当地的云量和降雨量,3,影响城市降水形成过程的物理机制,1.城市热岛效应,由于热岛效应，城市空气层结构不稳定，有利于产生热力对流，当城市中水汽充足时，容易形成对流云和对流降水,2.城市阻碍效应,城市因有高低不一的建筑物，其粗糙度比附近郊区平原地区大，这不仅引起湍流，而且对稳定滞缓的降水系统如静止锋、静止切变、缓进冷锋等有阻碍效应，使其移动速度减慢，在城市滞留时间长，因而导致城区的降水强度增大，降水历时延长。,3.城市凝结核效应,4,国内外对一些城市（如上海、爱德华兹维尔、特拉维夫等）进行的城市化对降雨的影响的研究表明：城市化后比邻近郊区降雨量增加，甚至城区的工作日比周末的降雨也有所增加,表1 英国两城市降水量的周变化,城市,星期日,星期一,星期二,星期三,星期四,星期五,星期六,罗奇代尔（工业发达城市）,153.92,211.07,173.23,180.85,173.74,164.85,178.05,斯托里赫尔斯特（工业不发达城市）,169.16,206.25,173.23,201.68,171.70,159.77,181.61,5,2.1.1.2对河流水文过程的影响,由于城市的兴建和发展，大面积的天然植物和土壤被街道、工厂、住宅等建筑无所取代，不透水面积增大，下垫面的滞水性、渗透性、热力状况发生变化。,城市降水后，由于下渗量、蒸发量减少，增加了有效雨量，使地表径流增加，径流系数增大。,城市化后，由于河漫滩被挤占，河槽过水断面减小，行洪能力削减，易产生洪灾。,6,城市化对河道进行改造和治理，如截弯取直、疏浚整治、布设边沟及下水道系统，由此增加了河道汇流的的水力效应，汇流速度增大，汇流时间缩短，加上天然河道的调蓄能力减少，使得城区内产汇流过程发生变化，进而导致雨洪径流、洪峰流量增大、峰现时间提前、行洪历时缩短、洪水总量增加、洪水过程线呈现峰高坡陡,7,2.1.2 城市化带来的水资源危机,1.用水量加剧，造成水资源短缺,随着城市化的进程，城市规模越来越大，城市人口增长，工业迅速发展，城市需水量急剧增加，城市需水量急剧增加。,用水量的增加是城市水资源的供需矛盾日趋严重。,许多城市超量开采地下水，是的地下水位下降，地下水资源日趋枯竭，不仅加深了水资源危机，而且是地面沉降漏斗面积不断扩大，造成地面沉降、建筑物倾斜、倒塌、沉陷、地下管道破裂、海水倒灌等恶果。,2.城市用水不合理，浪费大,城市工业、生活用水量大，重复利用率低，浪费严重，也是水资源短缺的重要原因,8,2.1.3城市化对水环境的影响,城市居民生活废水中所含污染物较多，其中有悬浮物、有机物、无机物、微生物等,工业废水中包括有生产废料、残渣以及部分原料、半成品、副产品，所含污染物种类多,这些未经处理或处理不充分的废污水排入流经城市的河流，以及工业废气向大气排放，其中所含的二氧化硫，氮氧化物等气体形成酸雨降到地表水体，造成水体污染，水质恶化。,另外，生活、工业垃圾直接倾倒入河，或其污染物随降水径流进入水体，污染就更加严重。,在某些城市，降雨可能会造成另一个严重的问起：混合污水溢流。,9,2.2城市化与土地利用,2.2.1城乡建设用地逐年占用了大量的农业用地,城乡建设占用一些耕地需要的，但问题是，由于缺乏统筹规划和土地管理工作跟不上，不少项目宽大款用、多征少用、早征晚用、征而不用浪费土地的现象相当普遍。,在农村，随着城市化的发展乱占耕地的问题也相当严重。,2.2.2地基扰动,城市化进程中，城市建筑物在不断的向周围扩张的同时，地下空间也发挥了巨大作用，然而，地质环境的不同，很多情况需要对地下物质进行地基处理,2.2.3工程开挖,2.2.4城市化过程中的土壤污染,城市污水的排放与灌溉,工矿企业废渣废水的排放、渗漏,大气污染物的沉降,固体垃圾和废弃物的任意堆积,石油工业的发展引起的土壤石油污染,10,我国三分之二城市陷“垃圾围城”,八百里渭河水，载不动关中一城,惊爆我国3亿亩耕地受到重金属污染,工矿废物污染土壤,11,2.3城市地质灾害,在城市大规模建设活动中，可诱发和激化各种地质灾害，成为制约城市发展的潜在因素。,城市地质灾害的特点：,多样性,复杂性,突发性,灾害破坏的严重性和影响的广泛性,持续性,城市地质灾害的种类,在城市范围内有各类破坏性巨大的原生地质灾害与次生地质灾害，这些在还主要包括地震、滑坡、洪水泛滥、泥石流、崩塌、水土污染、地面沉降、地表塌陷以及特殊地基土（软弱土、湿陷土、膨胀土等）因外力作用下转化而成的次生灾害,12,地震,随着城市化的加快，人类对能源的需求增加，地热是新能源之一。然而，当地热水开采过量时，不可避免地产生岩层内及岩层下的水体空缺，导致打的不稳定这将诱发地震。到目前为止，因为开采地热资源而引发的明显地震非常少，即使有也非常轻微，不会对地面造成影响。,另外人类往地下注水也可以引发地震,城市滑坡,人工挖边坡或在斜坡上加载，改变了斜坡的外形和应力作用，增大了滑坡的下滑力，从而引发滑坡，例如城市化过程中的采矿、筑路、修建水坝、开垦农田等都可以引发滑坡,13,哥伦比亚第二大城市麦德林发生山体滑坡 约200人被埋,14,洪水泛滥,我国许多城市都地处江河之畔，尤其是大江大河的下游分布更加密集，由于城市化的水文效应，城市受洪涝灾害的威胁和侵害愈加严重。,防御措施：增加湖泊的蓄水容量，在河流修建水坝，构建人工湖；在河流两旁修建提拔，防止河水外溢；疏导河道，加快河水流速；加固河流上游的植被，捉住上流土壤，防止下游沉淀物的过量淤积。,泰国洪水，曼谷居民撤离,泰国洪水，曼谷居民撤离,15,地面沉降,由于地下水大量开采或采矿活动，地表在垂直方向发生的高程降低的现象。,城市地面沉降的危害：1)毁坏建筑物和生产设施；2)不利于建设事业和资源开发。 3)造成海水倒灌,地面沉降的防治：地下含水层的存储和修复技术，因地表水回灌；节水措施，利用含水层组贮藏和运输地下水，要优于造价高昴的地表蓄水和输水系统；加固岸堤，防止洪水泛滥和海水倒灌;立法保护,在沧州市中心，沉降特征清晰可见，,出现沉降的地面和原来的地面高度,相差约30厘米,河北省沧州市人民医院原来三层楼的,病房由于地面沉降，逐渐变成两层，,2009年不得不拆除建成喷泉,16,地表塌陷,可分为岩溶塌陷（如土层塌陷和基岩塌陷）和非岩溶塌陷（如采空塌陷）两种。,地面塌陷的预防1、采取措施减少地表水的下渗,；2、合理采矿，预留保护煤柱 ；3、加强采空区的地质工程勘察工作；4、防治结合，加强工程自身防护能力,深圳高铁施工致一处路段地面8个月内5次塌陷,17,水土污染,城市存放的不当固体废弃物、不合理排放的污水以及工程中废弃的固体废物，将污染地面底下的水资源以及土壤资源，给人民生活带来危害，同时还会破坏城市的建设基础,。,另外海水的入侵也将影响水资源雨突然资源的利用，使土壤盐碱化、水体含盐量增加。,边坡失稳（次生地质灾害）,城市建设中人工边坡越来越多，规模越来越大，而自然边坡也由于建设中破坏，其原始状态的上部荷载变大，下部坡脚变陡等因素所产生边坡失稳的概率也越来越大,爆破后，边坡出现裂缝、松动、滑移等现象，严重影响边坡的稳定性,新平县城至三江口二级公路试通车第二天发生坍塌 交通厅供图,18,