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课程名称：城市地质学班号：学号：姓名：成绩：
城市地质环境问题研究
摘 要: 地质环境对城市的起源、发展和建设起着重要 的作用, 城市地质研究的目的是保障城市的环境安全 和 可持续 发展。在城市的建设和发 展过程中, 人类的经济和工程活 动引发了一系列的 城市环境地质问题, 严重 阻碍了 城市的发展。文章从城市 发展的历史分析入 手, 论述了城 市地质及环境变迁 对古代城市兴衰的 影响, 分析了在当 代城市规划和建设 中由于对地质环境 认识不足而出现的失 误和工程地质问题。指 出在城市化建 设中要 认清潜在的环境地质 问题, 以促进城市地质环境的 可持续发展、保障城市的发展和 安全。文章最后对 今后城市地质环境亟待研究解决的重要课题 进行探讨。
关键词: 地质环境; 环境地质问题; 可持续发展; 城市化
发达国家的人口有 70% - 80% 都居住在城市 。 我国约有 1/ 3 人口居住在各大小城市, 虽然城市化水 准偏低, 但其城市和城市聚集带的数量居世界第一位。 随着经济的稳步、快速发展, 城市化建设的进程也 必然加快。地质环境对水土资源的匹配和生态环境的优化具有控制意义。城市的发展既与社会发展相 适应, 而且在很大程度上又影响社会的发展与稳定, 而城市的兴衰、发展与建设都和城市地质环境密切 相关。历史上一些城市在建设发展中出现的问题, 大都与城市地质环境的变迁有关。
一、城市与地质环境
早期人类是根据气候、地形、水源和安全情况“ 以穴而居, 逐水草而生” 其中就含有最原始的根据 的, 地质环境选择巢穴的隐性地质思维。进入文明社会以后, 人类开始懂得寻找坚硬的土地盖房, 用夯实的 方法使地基密实, 用炭灰、砂和石灰加固地基。进入封建社会以后, 人们考虑的因素就更多了, 比如注意 大环境的美观与协调等。世界上较早的城市多是出现在一些河口、主流与支流交叉处或海湾处, 这是从 事农业和维持正常生活、满足人们交往和物质交换、戍边自卫和海外贸易的需要。 如北京城由太行山、燕 山环抱, 西通内蒙古商贸, 北达关东粮仓, 南有华北大平原, 东临浩瀚的渤海, 众溪汇流, 处于多种地理优 势和经济贸易交界之地。 我国古代园林、城镇、墓地选址优先考虑“ 风水” 之地, 选择依山傍水的优势地形 地貌。 如皖南的西递、宏村、潜口、江村等古民居村落的选址, 都有朴素的地理地质思维, 但是都没有形成 一套科学的工程建筑地基的调查、评价方法。直到 19 世纪末才有了对土基的评价, 才有了土压力理论, 特别是由于 K?太沙基的卓越工作, 土力学研究才有了质的飞跃。 进入 20 世纪以后, 人们开始重视各种 地质环境因素的评价, 萨瓦连斯基及其学生波波夫、卡明斯基和洛姆塔泽等创立了比较完善的工程地质 学体系, 突出了工程运行中对地质环境的研究, 才从直观经验上升到理性科学——工程地质学 。而科 学界从理性上清醒考虑人类活动对地质环境的影响也还是近二三十年的事。 恶劣的地质环境制约了城市的发展。 许多城市因地质灾害和环境变迁而毁灭和衰败, 如被火山灰埋 没了 1 600 多年的意大利庞贝城, 古楼兰国都城、西夏都城因沙漠化而衰败, 原泗州城因地壳沉降而沉 没于洪泽湖底。 密西西比河流域的富饶、优美风景, 使北美大多数商业贸易城市都向着密西西比河移动, 1718 年建立的新奥尔良市就成为这诸多城市的起点。 密西西比河的存在保证了新奥尔良经济上光明的 未来。 但其独特的地理位置也给城市带来了洪水和飓风, 最初建立在较高地势上的新奥尔良也没能背离 自然规律。 随着移民规模的不断扩大, 人们不希望低地处常被洪水淹没, 于是建起了复杂的大坝系统, 城 市才得以继续发展。同时, 三角洲越来越少, 城市地势越来越低, 而周围的水位慢慢升高。最后, 新任课教师：胡建中日期：年月日
奥尔 良就变成一个平均海拔在海平面以下的碗状凹地, 成为在密西西比河、庞恰特雷恩湖墨西哥湾窥伺下的 一个城市。它只能依靠复杂的大坝系统维系城市的存在。能帮它对付暴风雨的天然缓冲带密西西比河 三角洲湿地却被不计后果的发展破坏了。2005 年“ 卡特尼娜” 超级飓风袭击了美国密西西比州, 新奥尔 良全城被淹, 这个曾经洋溢着浪漫法国风情的城市瞬间变成现代庞贝。 而优越的地质环境使许多城市历 经数千年而长盛不衰。 因此, 要保证城市建设可持续发展, 必须依据城市的地质环境条件, 科学地确定城 市发展的性质和规模, 充分发挥地质环境的效应和潜能, 使之与城市经济结构和发展相协调。
二城市地质研究的基本内容
制约城市发展的地质环境条件主要有: 一是场地的稳定性, 考虑地震、火山及地震效应作用, 在城市 建设规划时选择稳定性条件好的场地; 二是地基稳定性评价, 研究建筑物地基岩土体的质量及空间分 布, 主要是地基的强度和变形问题; 三是地形地貌条件, 地貌受地质构造控制, 现代地貌是地球内外地质 营力长期作用的结果, 所以地基土层分布、外力地质作用( 现象) 的类型和强度都取决于地貌条件; 四是 自然资源情况, 水是城市生存、发展最基本和必要的保证，如矿产资源、景观资源和水陆港口资源的开发利用诞生和繁荣了我国的钢城马鞍山、铜都铜陵市、煤城淮南和淮北市、石油城玉门和大庆市、风景旅 游城市黄山、港口城市天津、青岛和美国的新奥尔良市等。 城市地质研究包括城市选址、规划和建设所遇 到的工程地质环境问题, 以及城市建设和发展过程中由于地质环境反馈作用而产生的问题。
三城市化主要环境地质问题
当今时代, 随着各国城市化进程的不断加快, 城市化建设导致了越来越多的环境地质问题, 例如由 于过量开采地下水引起地面沉降和建筑物开裂, 深埋地下污染源因迁徙弥散引起地下水水质恶化而直 接威胁着城市水资源 。大规模基础工程建设导致大面积植被破坏而引起水文地质条件恶化, 此外, 废 物堆放、路基工程、基坑工程、地下洞室及结构工程等还涉及边坡与围岩稳定性问题以及对周围地质环 境的影响等 。 目前, 我国城市化进程中引发的环境地质问题突出表现在地表水环境恶化问题、地下水污染与污染 源迁移问题、地下水开采引起地面变形与沉降及其治理问题、地下结构工程施工安全性问题、高层建 筑基坑开挖问题、打入式桩和强夯问题、桩基与土体共同作用及深基坑抗震问题等几方面。
1.地表水环境恶化问题
随着城市化不断发展, 我国城市地表水环境问题日益突出, 主要表现在: 一是城市水灾害问题, 由于 防洪体系不健全, 许多城市在遭受暴雨、台风袭击后常常造成巨大的经济损失和灾难; 二是水资源短缺 问题, 我国水资源的特点是大气降水时间上分布不均匀, 如降水量年际的差异和一年中各季节的变化 大, 常常造成旱涝灾害, 并且诱发其它的自然灾害或地质灾害。水资源在地域上分布不均匀, 且年际、年 内的变化大, 蓄调能力弱, 因此水资源更紧缺, 我国干旱、半干旱和沿海地区的水资源短缺问题已成为制约城市发展的因素之一。水环境污染、水质恶化, 使部分水资源失去了可利用价值, 更加剧了用水矛盾。 随着经济的发展, 沿海各大中城市都存在着水量不足的情况。例如, 深圳市现有人口 258.53 万人, 按人 均 0.25m 3/ d 计算, 深圳年需水量 6.6 亿 m 3, 但深圳目前供水能力仅为 2.3 亿 m 3; 且经济的高速发展, 一方面造成水资源严重不足, 另一方面也造成水资源的污染。据统计, 深圳各大水源均受到不同程度的 污染, 个
别水库的有关指标已超过国家规定的标准。
2.地下水污染与污染源迁移问题
根据全国 85 座重点城市地下水主要开采层水质监测资料综合分析可知, 我国北方城市污染严重, 开采层水质较差。 南方城市污染程度较北方城市轻, 存在的主要水质问题是: 在原生水质不良的基础上, 遭受近期严重的生活污染, 同时叠加酸雨的污染。 造成我国城市地下水水质污染的主要污染源有城市工 业废水和生活污水、工业固体废弃物和城市生活垃圾、农业污染源的农药、化肥以及酸雨等, 不良工程造 成地下水位下降、改变水动力条件也会引起水质不佳含水层或污染水体的越流补给, 造成水质污染 。 如合肥某厂堆放在弱透水黏土上的铬酐石, 随着雨水长期的淋滤, 地下水中的六价铬超标 659 倍, 远离 400m米的水井中的水仍然超标 52.4 倍
3.地下水开采引起地面变形与沉降及其整治问题
本世纪以来, 世界各地特别是一些建在第四纪松散堆积平原区的城市发生了不同程度的地面沉降。 随着地面沉降范围的扩大和沉降量的增加, 它对城市的危害越来越大, 给城市建筑物、道路交通、管道系 统以及给排水、防洪等带来了诸多困难和危害。 城市地面沉降绝大多数与地下水开采紧密相关, 如上海、天津等沿海城市和苏锡常地区的地面沉降。
4.地下结构工程施工安全性问题
由于地下结构工程是在特定地质构造环境中, 并在具有一定初始地应力条件下进行施工, 在加荷形 式、材料力学模量的模糊不确定性、主体或围岩体本构行为及岩土体—结构相互作用等的影响下, 与地 面工程的施工条件相比, 地下结构工程要复杂得多。 也正是由于这些复杂因素才造成地下结构工程的施 工存在风险性大、可预见性差、经验性强等特点, 因此, 开展地下结构工程设计施工方案的安全性分析、仿真评估与决策等就显得十分必要。
四、结束语
地质环境是城市社会发展的载体。根据客观地质环境条件, 科学地确定城市发展的性质和规模, 充分发挥地质环境效应和潜能, 使之与城市经济结构和发展相协调, 与自然和谐统一, 实现城市建设的可持续发展。该课程整体而言，其实都是正对于城市的发展和规划有关的，对于地质环境，这是个长久的话题和问题，而对于我们这样的专业性学生而言，我们更应该去了解和认识这门学科，最后，感谢老师在些日子里的教导。
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