1 9 9 9 年 6 月
1 9 9 9
J u n e Jo u rn a l o f Geo lo g ica l H aza r d s an d E n v i ro n m en t P re s e r va t i o n
及防治对策研究
张绍河 李相然
(烟台大学, 烟台 264005)
摘 要 分析烟台市区工程地质环境基本要素, 研究烟台市区环境工程地质问题
的主要类型, 并探讨烟台市区环境工程地质问题的系统防治技术。
关键词 环境工程地质问题 系统防治 烟台市区 中图号 P 642. 2
烟台市是我国首批 14 个沿海开放城市之一, 也是我国“城市综合实力 50 强”、“中国投资 硬环境 40 优”之
一。 近几年来, 由于城市工程建设发展较快, 城市面积不断扩大, 高层、超高层 建筑大量出现, 随之面临的环境工程地质问题也日益严重。 为避免城市环境工程地质问题发 生、发展, 保持城市经济可持续发展, 对城市发展过程中引起或遇到的环境工程地质问题进行 研究, 具有重要的理论与实际意义。
1 烟台市工程地质环境概况
1. 1 地层与岩性
烟台市区出露的地层有: 下元古—太古界胶东; 元古界粉子山、蓬莱变质岩系; 中生 界下白垩统青山组碎屑岩和中基性火山岩; 新生界第四系松散堆积。胶东主要分布在福山门 楼水库以南、牟帄解甲庄水桃林等处, 自下而上划分为蓬夼组、鲁家夼组 (相当于民山组)、富阳 组。主要岩性为片麻岩类、变粒岩类和斜长角闪岩类、夹片岩、钙镁质大理岩、石英岩等, 为一套 遭受中深区域变质作用的岩石。 中元古界粉子山主要分布在福山区岗嵛、东厅、芝罘区大部 分地段及牟帄区西部, 以福山地区粉子山发育最好, 地层出露最全, 自下而上划分为祝家夼 组、张格庄组、巨屯组、岗嵛组。 粉子山的主要岩性为片岩、变粒岩、大理岩、透闪岩、石英岩、 长石石英岩等中级变质岩。元古界蓬莱主要分布在福山区高疃, 洪钧山, 岩性主要为石英岩、 板岩、大理岩等浅变质或未变质的岩石, 未遭受混合岩化作用, 为一套浅海沉积的富钙质碎屑 岩和生物化学岩, 自下而上划分为豹山口组、铺子夼组、南庄组和香夼组, 与粉子山呈角度不 整合接触。区内中生界分布局限, 仅为下白垩统青山组, 主
要分布在福山区高疃, 牟帄区亦有零 星出露。青山组受断裂控制, 多分布在断陷盆地内, 为一套碎屑岩夹火山碎屑岩, 与下伏地层呈
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地质灾害与环境保护 1999 年
角度不整合。 新生界于区内分布比较广泛, 主要分布在河谷及沿海一带, 其地层岩相主要受古 地理环境控制, 第三系在区内未见出露, 第四系初步确定有中上更新统及全新统。 第四系松散 沉积物的岩性、岩相特征, 主要受其所在地貌部位有关, 其成因类型有残坡积、冲洪积、牛轭沼
泽堆积、冲积、海积, 在沿海及河谷地带有风积等〔1, 2〕。 1. 2 岩浆岩
胶东半岛地区岩浆岩广布, 脉岩种类繁多, 按形成时代划分为元古代、中生代及新生代。烟 台市区出露的岩浆岩, 多为该岩体区域空间展布的一小部分。元古代形成的岩浆岩主要有磁山 岩体、昆嵛山岩体及芝罘区与福山区零星分布的小伟晶花岗岩脉等。中生代岩浆岩主要展布在 福山区, 岩性以中性、中酸性为主, 多为燕山旋回艾山阶段花岗岩体。 新生代喜山的岩浆活动, 主要见于福山区马山玄武岩流, 同位素年龄值为 (4. 39～ 5. 64) ×106 a (K - A r )。 1. 3 构造地质
烟台市区位于胶北隆起与栖霞复背斜的北翼 (图 1)。太古—元古代早期, 地壳处于下沉阶 段, 接受了厚
达 30 000 余米的胶东、粉 子山沉积, 到元古代中期, 地壳褶皱回 返, 使胶东、粉子山形成近东西向的 褶皱和断裂, 并遭受风化和剥蚀。 元古代 晚期, 局部地段沉积了蓬莱。 自元古代 末, 胶东地区处于整体上升, 缺乏古生代 至侏罗纪沉积, 到中生代白垩纪开始, 地 壳 强 烈 活 动, 造 成 局 部 地 区 沉 积 了 莱 阳 组、青山组和王氏组, 并伴随大量的岩浆 侵入和喷发。 因此, 胶东地区表现出长期 稳定上升的特点。 由于区内地层、岩石经 图 1 烟台附近地区构造单元划分示意图
Sk e t ch m ap o f tec t o n ic e l e m en t d i v i si o n in ad jacen t a r ea o f Yan t a i c i ty
1. 不整合界线;
2. 断裂;
3. 推测断裂
历了长期多次的构造变动, 因而形成复杂 多样的构造形式, 主要有褶皱构造和断裂 构造。 褶皱构造在烟台市区不甚发育, 典 型的褶皱构造有巨屯—上夼复背斜、车家
F ig . 1
向斜、马踢夼背斜、张格庄向斜等。烟台市区断裂构造发育, 因处于近海地带, 第四系发育, 致使 一些
断裂构造出露不齐全, 研究程度不高。 胶东地区的新构造运动总体表现为掀翘运动, 即东 部沿海抬升, 南部沿海下降, 烟台市以上升为主, 局部表现沉降。 中更新世, 地壳曾出现一次沉 降, 近海地带出现海侵, 海相堆积有砂砾、粉砂、细砂、淤泥等厚达 70 余米, 芝罘区当时海岸位 于南大街一带, 随着地壳上升、海退, 使海岸线处于现在的位置, 目前海岸线仍在后退。 第四纪 以来, 尤其是全新世以来, NW 向的蓬莱—威海断裂带, 北盒下降, 南盒抬升, 形成翘断, 使陆地 北部不断抬升, 有的海蚀洞已离海帄面高达 40 余米。 由于翘断作用, 使陆地北部较陡, 南部较 缓, 目前区内仍以差异性上升运动为主, 上升值 3. 3 mm /a 。 1. 4 地形地貌
烟台市地势总的趋势是南高北低, 由南向北依次为低山区、丘陵区、帄原区, 区内绝对标高 大于 300 m 的低山分布在南部、西南部, 如南老庙顶、花顶、塔顶和前庵等, 全区最高的山峰在 塔顶, 绝对标高 630. 4 m , 切割深度 200～ 300 m , 地形坡度一般为 15～ 30°。 纵观东西两端地
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第 10 卷 第 2 期
张绍河、李相然: 烟台市区主要环境工程地质问题及防治对策研究
势, 西端有磁山, 绝对标高 528. 9 m , 中间为岱王山, 绝对标高 401. 0 m , 东端有卢山, 绝对标高 422. 6 m , 其间有两大水系 (大沽夹河、辛安河—泌水河) 形成冲积、海积帄原。根据本区的地貌
成因类型, 将全区分为 5 个区, 再根据地貌形态类型划分为 7 个亚区, 即构造剥蚀地貌 (低山亚 区、剥蚀丘陵亚区)、火山地貌 (熔岩丘陵亚区)、岩溶地貌 (岩溶丘陵亚区)、流水堆积地貌 (山前 河谷帄原亚区、山前帄原亚区)、海成地貌 (海积帄原亚区)。 1. 5 水文地质条件
本区主要河流有大沽夹河、辛安河、鱼鸟河及泌水河等, 皆发源于半岛中部山区, 由南向北 独流入海, 特点是源短流浅, 丰、枯期河水流量相差悬殊, 雨季河水暴涨, 水流湍急, 旱季干枯断 流。其中, 大沽夹河为主要河流, 发源于栖霞艾山东麓, 长 78 km , 河流中修建有门楼水库, 水质 较好, 是烟台市的主要供水水源 3 。
市区的地下水, 根据地质地貌、水文地质及地下水开采条件, 分为松散岩类孔隙水、碎屑岩 类孔隙裂隙水, 碳酸盐岩岩溶裂隙水, 变质岩盐类裂隙水、岩浆岩类裂隙水, 水文地质特征见表 1。 低山丘陵区大部分是贫水或缺水区, 而山间谷地和冲积、海积帄原为粗砂砾质松散层, 储水 条件较好, 补给来源充足, 地下水较丰富, 是本区地下水主要开采地段。 表 1 烟台市地下水类型与水文地质特征
T y p e s o f un de r g r o u n d w a t e r an d h y d r o geo lo g ic ch a r ac t e r i st i c s in th e d i st r i c t o f Yan ta i c i ty T ab le 1 1. 41 3 1. 26
0. 68
0. 53 0. 86
地 下 水 类 型 分 布 地 区 水位埋深 (m ) 富水 程度 渗透系数
(m /d ) 水化学类型 矿化度
(g /l )
松散 岩类 孔隙 水
粉细砂、中细砂含 水岩组
北部沿海海 积 和 冲 积 帄 原 最上层
1. 5～ 2
. 5
弱
3. 48～ 23. 85
C l - N a ;
C l
. H CO 3- N a , C a
0. 74～
九寨沟旅游宣传片中粗砂、砂砾石含 水岩组
山 间 谷 地、山 前 帄 原, 现 代
河床、河漫滩
1～ 4
强
51. 88～ 192. 62
H CO .
C l- C a M g;
C l - H CO 3- C a , N a
0. 32～ 0. 85
砂砾石、卵砾石含 水岩组
山前冲积帄原、沿海海积帄
原下层
2. 5～ 4. 0
极强
31. 93～ 244. 49
C l . H CO 3- C a . N a; H CO 3. C l - C a , N a ;
0. 22～ 1. 75
含土砂砾石碎石、 粉土含水岩组
坡麓谷缘
1～ 4
极弱
0. 55～ 6. 80
H CO 3 - C a , M g
0. 28～
碎屑 岩类 孔隙 裂隙 水, 碳酸 盐岩 岩溶 裂隙 水
凝灰角砾岩、凝灰 岩含水岩组 石灰岩含水岩组
西 部 水 道 观、胡 珠 泊, 中 部 陈家镡以北丘陵地带
西部燕地南桥等丘陵地带
1±
5～ 22
极弱
极强
H CO 3 - C a
H CO 3 - C a , M g
< 0. 5
< 0. 4 大理岩含水岩组
石 墨 大 理 岩 硅 化 石 墨 大 理 岩 含 水 岩组
白云质、硅质大理 岩岩组
西部、西南李博士夼等低山 丘陵区
分布较广, 以中西部低山丘 陵居多
西部、西南部低山丘陵地带
1. 0～ 2
. 5
0. 5～ 11
1. 5～ 10
中等
不均匀
不均匀东部华侨城门票怎么买便宜
9. 92～ 11. 67
20～ 40
5. 49～ 71. 96
H CO 3 - C a , M g
H CO 3 , C l - C a , M g
大理古城门票
H CO 3 - C a , M g ; 局部
C l
. H CO 3- C a , M g 0. 5～
0. 49～
0. 28～
4
地质灾害与环境保护 1999 年
续 表 1
0. 77 0. 67 0. 76
烟台市区位于胶东断块北缘, 地震发生与断裂活动有直接关系, 震中分布呈带状, 与活动 构造一致。 烟台市区周围地震活动主要集中在以下三个区域: 蓬莱—龙口沿海地震区, 威海西 北海域地震区和乳山、牟帄间巫山地震区。根据历史中记载 (表 2) 和有关地震台网观测结果表 明, 区内地震层浅源地震多发生于康氏面附近。 由于胶东断块的边界、地壳结构和断裂划分性 强, 断块内部被构造切割较破碎, 块体之间以滑动或振动进行能量的均衡与释放, 不易积累大 量能量, 加之区内继承性差异运动, 使本区孕育地震 (M s > 7) 的条件不复存在, 但根据地震站 资料, 烟台市区附近处于中强地震活动期, 地震活动频度高, 震级低, 一般为 3～ 4 级, 最大达
4. 6 级 (1980 年 4 月的威海地震)。1668 年郯城 8. 5 级地震, 影响市区的地震烈度达VI 度, 1948
年威海 6 级地震影响区内的地震烈度为I 度, 1969 年渤海 7. 4 级地震, 影响区内的烈度为I 度。1976 年中国地震烈度图圈定烟台市区的基本烈度为) 度。烟台市的地震危险性分析结果 表明, 在未来 50 年内, 遭受大体上相当于或超过地震烈度) 度影响的概率为 10% , 因此, 在一 定时期内发生具有破坏性地震的可能性不容忽视。
表 2 烟台市区历史记载的中强地震
1. 6 T ab le 2 M o d e r a t c- st r o n g ca r t h q uak c in h isto ry reco rd s in th e d i st r i c t o f Yan t a i c i ty 时
间
震
级
相 隔 时 间
(a )
地
点
构 造 位 置
( 年. 月. 日) ( 级) 495. 3. 31
1046. 4. 18
1548. 9. 13 福山吴阳泉 蓬莱海滨 蓬莱近海 5. 5
5. 0
6. 0 吴阳泉近 E W 向断裂
蓬莱- 威海断裂与北林院- 下朱潘断裂交汇处 蓬莱- 威海断裂与北林院- 下朱潘断裂交汇处 金牛山断裂与 N WW 向隐伏断裂交汇点附近 蓬莱、威海断裂带与 N W 及 N N E 向断裂交汇处
551
502 乳
山
1939. 1. 18
5. 5 391 威海海中
1948. 5. 23
6. 0
黄陂锦里沟风景区门票
9
烟台市区主要环境工程地质问题分析
烟台市面临的环境工程地质问题, 主要表现在以下几方面:
2 (1) 超采地下水形成地面开采漏斗:
由于水源短缺, 城市供水和工业水源地集中强力开
地 下 水 类 型
分 布 地 区
水位埋深
(m )
富水
程度 渗透系数
(m /d )
水化学类型
矿化度
(g /l )
变质
岩类 裂隙 水
板岩、石英含水岩 组
西部丘陵地带
弱
H CO 3. C l - C a , N a ;
H CO 3. C l - C a , M g
< 0. 5 片岩、变粒岩含水
岩组
分布较广、中西部居多
1～ 8
极弱
0. 96～ 2. 15
H CO 3. C l - C a , N a ; H CO 3. C l - C a , M g 0. 28～ 片麻岩含水岩组
南部低山丘陵区
1. 2～ 6
极弱
0. 5～ 5
H CO 3. C l - C a , N a ;
C l
. H CO 3- C a , N a 0. 24～ 岩浆岩
裂隙水
遍布全区的岩浆岩
1. 42～
12. 85
极弱
1. 36～
3. 62
H CO 3. C l - C a , N a ;
H CO 3. C l - N a , C a
0. 21～
5
第10 卷第2 期张绍河、李相然: 烟台市区主要环境工程地质问题及防治对策研究
采地下水, 造成各主要供水地段的地下水超采。到1992 年, 全市累计超采地下水超过10×108
m 3 , 使地下水水位迅速下降, 地面形成开采漏斗。烟台市主要供水地段有6 个水源地已形成开采漏斗区, 总面积约45 km 2 , 单个漏斗区最大面积20 km 2 , 漏斗中心的水位最大埋深超过18 m , 水位标高最低达- 12. 69 m 。在1986～1990 年期间有5 个漏斗区的漏斗面积和漏斗中心水位都有扩大和急剧下降趋势, 给烟台市的供水带来严重影响, 特别是在枯水期, 供水不足, 水位大幅度下降, 严重制约烟台市经济发展, 给人民生活带来严重影响。
(2) 海水入侵: 自70 年代以来, 由于过量开采地下水, 在滨海帄原和河谷帄原形成地下水漏斗区, 海水趁机而入, 污染地下水, 使本来就紧张的水资源因海水污染而更加严重。烟台市根据对工农业生产及人畜用水造成不良影响的程度, 确定以C l- 含量大于或等于250 m g/l 来衡量海水入侵的标准, 截止到1995 年, 海水入侵总面积已发展到495. 21 km 2 , 其中, 烟台市区共计45. 7 km 2 , 最大入侵距离8. 25 km ,
主要分布在北部沿海夹河两岸和牟帄城区北部, 特点是海水上溯入侵, 已严重影响城市的国民经济发展。
(3) 水质污染: 烟台市区由于人口稠密, 工业比较发达, 排污处理相对不足, 地下水污染较严重。如芝罘区工厂企业废水和生活污水都通过区内9 条河流排泄入海, 自东向西为虹口路河, 解放路河、西南河、大海阳河、通伸河、通伸西河、幸福河及区河。据市监测中心站的资料, 对几条主要河流的有毒物质含量列于表3。从表3 中可看出, 废水中的有毒物质含量十分惊人, 已成为名符其实的排污河, 排放的有害元素污染了沿河两岸的地下水, 使水质恶化。
七星山风景区表3 芝罘区几条主要河流污染物质年排放总量
T ab le 3 T o ta l ann ua l d i sch a r gc o f po llu tan t in m a i n r i ve r s in Zh ifu d i st r i c t
河流流量名称( ×104 m 3/s)pH 值化学耗
氧量(t)
总磷
( t)
石油类挥发酚砷
( t)
汞
(k g)
六价铬
( t)
氨氮
( t)
硝酸盐亚硝酸
氮(t) 盐氮(t)
( t)( t)( t)
解放路河西南河通伸西河幸
福河区河
921 7. 66 449. 2 1. 621 9. 47 2. 041 2. 269 0 1. 843 2. 921 85. 8 61. 85 3. 10 1 444 7. 10 847. 8 4. 074 9. 76 0. 482 0. 321 0 3. 849 0. 209 116. 3 81. 78 12. 28 402 7. 31 135. 7 0. 281 7. 40 0. 058 0. 008 0 1. 515 0 14. 9 3. 64 3. 97 939
3 265
7. 36
7. 06
313. 0
396. 7
0. 660
1. 761
7. 12
10. 76
0. 063
0. 272
1. 068
0. 082
8. 925
2. 306
42. 21
39. 4
626. 8
1. 62
囝囝囡囡怎么读60. 87
0. 68
39. 06
区内地下水污染分为两个地段, 即近海地段和远离海岸不受海水影响的地段。近海地段地下水污染最严重的地段为大沽夹河入海口、化肥厂水源地一带海水入侵区, 另外幸福镇一带和初家舞台一带地下水也遭受严重污染, 主要是生活污水和工业废水及海水入侵综合污染造成; 远离海滨地段地下水污染, 主要是人类活动所产生的生活、工业废水和废物造成的, 最严重的地段是黄务村、永福园和马家村、解甲庄等地。
(4) 滨岸侵蚀: 烟台市区也存在滨岸侵蚀, 主要分布在牟帄养马岛东部和烟台山宾馆附近。牟帄养马岛向东直至威海西郊的双岛湾是26 km 长的非砂坝帄直砂岸, 近数百年来, 由于风沙强烈堆积, 原岸线曾持续淤长, 形成宽1～2 km 的沙滩, 其上沙丘连绵, 高达10 m 以上; 但近20 年来, 海滩和其上的沙丘不断被海水带走, 侵蚀切割成2～3 m 高, 延伸10 km 以上的前滨海蚀坎、坎麓, 出露海滩沙的下伏晚更新统黄褐坡洪积土层。牟帄上庄镇以北海滩上渔屋(图2) 的向海一侧, 1978 年尚存25 m 宽的帄坦草地,
到1984 年已蚀退成13 m 宽的沙岸, 岸线蚀退率约2 m /a 以上。烟台山宾馆前原有一块很好的沙滩供做游泳场, 由于管理不善, 许多
