人类活动对地质地貌环境的影响及其效应反馈

三、 人类活动诱发地震灾害 !& 高坝引发地震 人工筑坝蓄水， 往往会诱发浅源地震， 这已是不争 的事实。 在希腊、 美国、 印度、 法国、 中国等国都发生过 这类事件。 据不完全统计， 此类事件在全世界 "$ 多个 国家 !#$ 余座水库发生过， 最大的震级达 ,& * 级。 这是 由于地壳局部荷载增加， 引起深层地下水的循环状态 改变等导致地壳应力状态调整而造成的。 据统计分析， 坝体越高库容越大， 诱发地震的概率也越大。 水库诱发 地震主要发生在库坝范围以内地区， 并对水库的水位 变化有一定的影响， 通常有一定的前震序列出现。 震源 浅， 因而震感强烈， 对于库坝建筑物威胁较大。 #& 人工地下注水诱发地震 !-*# 年美国驻守洛杉矶的陆军为处理化学废料， 用加压泵进行深井灌水， 深至 ",(! 米的风化壳， 一个 月后引起地震。 至 !-,+ 年止， 这里共发生 "& + 级地震 # 次， 震级范围在 $& *—*& " 级之间， 地 #& + 级地震 !* 次， 波及 !! 千米远。 另外， 为了保持油田 震次数 !+$$ 次， 高产稳产， 在世界许多地方的石油钻井普遍采用高压 注水， 在灌水施工中也发生过诱发地震的类似事件， 如 年的任丘油田、 年的胜利油田。 !-(, !-.+ 除此以外， 人类的采矿掘进、 核爆炸等都可导致诱 发性地震。 人类活动是一种地貌营力， 可直接影响地貌或通 过影响地表过程而影响地貌。 随着人类社会经济的发 展， 人类活动对地质地貌的作用也日益增强， 由此引起 的对人类生存环境的影响也更加频繁， 比如地面沉降、 重力地貌灾害、 地震灾害等， 这些已引起世界各国的关 注。 只有充分了解人类活动对地质地貌环境影响及其 反馈过程， 统筹兼顾， 才能更好地制订区域规划， 促进 区域社会经济与生态环境建设的协调发展。
地貌位于地壳的天然表面， 它是自然环境的重要 组成部分， 地貌是在自然力作用下发育。 这些都充分说 明地貌作为一种物质存在的天然性。 然而值得指出的 是， 地貌的这种绝对天然性， 自人类出现以来， 特别是 进入现代文明时期以来， 发生了越来越大的变化。 人口 越来越多， 科学技术越来越发达， 人类对自然界的影响 越来越强烈， 时至今日， 在地貌的形成发展过程中， 除 了内外力两类主要自然动力外， 人类活动已成为塑造 地貌的重要营力。 专门研究人类地貌作用的学科—— — 人类地貌学， 已于 !87$ 年前后出现。 人类活动对地貌形态 和过程的影响范 围非常广 泛， 既包括有意识的挖掘、 采矿等直接过程， 又包括无 意识的耕地的侵蚀、 边坡失稳等所带来的影响； 既有建 设性也有破坏性。 最近有美国专家研究发现， 人类活动 对地球的改造大大超过了自然。 目前人类活动对地球 表面改变的程度， 几乎是自然的地质运动过程对地球 改变程度的 !$ 倍。 人类对地球的改造， 正在以指数的 速度增长。 当前， 人类活动对地球面貌的改造以及由此 引起的对人类生存环境的反馈和影响已经十分频繁， 这已引起了世界各国的关注， 也值得我们深深思考。 一、 高强度人类活动导致的城市地貌形变及其影响 城市是地表最大的聚落， 是受人类活动影响最剧 烈的区域。 城市中的地貌环境是城市环境系统的一个 重要组成部分。 它既是城市的立地条件又是社会经济 发展的依托， 是整个城市社会经济发展的自然物质基 础。 随着城市经济的发展， 工业化及城市化的推进， 作 “承载面 ” “舞台 ” 为城市 和人类活动 的城市地貌也在发 生重大调整和深刻变化。 一方面形成了新的人工地貌 体， 另一方面改变了原有的地表形态， 同时也产生了许 多负面的环境效应， 甚至给城市带来灾害。 引起城市地面沉降 !: 对地下水的大量开采， 大中型城市作为人类经济、 社会活动的中心， 多选 址建设在盆地、 平原、 海岸地势开阔平坦地区， 往往接 近河流、 湖泊或者海洋。 这些地区第四纪松散沉积物厚 度巨大， 地下水储存丰富， 水位也较高， 开采利用方便。 随着城市人口增加， 工业生产规模扩大， 对于地下水， 尤其是承压水的开采量剧增， 地下水位下降形成大面 积的漏斗。 随着时间的推移， 漏斗区不断加深并扩大， 松散沉积物受重力作用而压实， 导致地面发生沉降。 显 ・!"#・
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太原城市职业技术学院学报
总第 78 期
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人类活动对地质大学外语师范学院， 山西 太原 $"$$!#）
E 摘要 F 人类活动是一种地貌营力。 人类活动可直接影响地貌或通过影响地表过程而影响地貌。 人类对地貌的作用是全面的， 既有建设性也有破坏性。 随着人类社会经济的发展， 对地球 表面地貌的作用也日益增强， 由此引起的对人类生存环境的影响也更加频繁， 比如地面沉 降、 重力地貌灾害、 高坝地震等。 这些负面效应已引起人们广泛关注。 E 关键词 F 人类活动； 地貌环境； 影响与反馈； 地面沉降； 重力地貌灾害； 诱发性地震 E 中图分类号 F G8 E 文献标识码 F H E 文章编号 F !<;" ? $$=< C #$$7 D !# ? $!"# ? $# 然， 人为因素诱发的城市地面沉降是叠加在区域新构 造的沉降的过程之中的。 新构造沉降和松散沉积物的 存在是城市地面沉降的基本地质背景， 人为长期超量 开采地下承压水则是直接诱因。 根据数学统计分析， 工 业化、 城市化与地面沉降高度线性相关， 相关系数分别 达到 $: 8;8< 和 $: 87=;。 中国沿海地区地面沉降主要发生在大河三角洲及 沿海平原区， 影响沿海地区地面沉降的因素有新构造 运动、 全球海平面上升、 软土地基自然沉降、 过量抽取 地下流体以及建筑施工造成的局部沉降等。 在诸多影 响因素中 > 人类过量开采地下流体是导致地面沉降发 （!88=） 研究， 位于渤海湾平原 生的主要原因。 据王若柏 的天津地区， 在大量开采地下水之前的 #$ 世纪前半 期， 水准观测表明， 其新构造沉降速率为每年 = ? <@@， !8#" 年开始开采承压水， !8A8 年在天津市区发现地面 沉降的迹象。 <$ 年代后期工农业生产大规模开采地下 地面 水， 地面沉降速率则明显加快； !87< 年关井减采， 沉降就相应减缓。 （#$$A） 李良杰 研究表明， 城市地貌形变与人类地 下水开采活动的密切相关性主要体现在以下几个方 面 B C ! D 地面沉降在时空分布上与地下水开采基本一 致。 以上海为例， 上海开采地下水主要集中在二、 三季 度， 造成二、 三季度地下水位较低， 地面人类活动对地 球的改造沉降量也较大， 而四季度至翌年第一季度， 由 C#D地 于开采量减少， 水位回升， 地面沉降也相应减小。 面沉降速率与地下水位呈明显的相关性。 通过对上海 市区历年地面平均沉降量和第二承压含水层地下水位 表明地面沉降漏 埋深 C 顶板以下深度 D 进行统计分析， 斗与地下水降落漏斗基本一致， 且沉降速率与水位埋 C " D 累计地面沉降量 深有一定的对应规律， 呈正相关。 与地下水累计开采量有较好的相关性。 #: 建筑活动对城市地貌形变的影响 上世纪 <$ 年代， 一般认为， 高层建筑物引起的静 荷载不是引起地面沉降的原因。 但值得注意的是随后 几十年当中， 特别是进入 8$ 年代以来， 城市经济高速 发展， 高层建筑 C 八层以上 D 数量也急剧增加。 以上海为 例， 中心城十区高层建筑有 ;$A 幢， 其中 #$ 层 !88$ 年， 以上 !A! 幢； 而到了 #$$" 年底， 上海中心城九区共有 高层建筑 "8A7 幢， 其中 #$ 层以上的建筑则达到 !A""
幢。 上海市已成为世界上高层建筑最多的城市。 由于高 层建筑主要集中于内环线以内， 中心城区不堪重负。 如： 浦东陆家嘴金融区高楼林立， #$$# 年平均下沉了 是上海地面沉降最严重的地区之一。 同时高层 "$ %%， 建筑高度密集于地面下沉严重的中心城区， 本身也带 “高处不胜寒” 来了巨大的风险， 可谓 。 "& 城市地貌形变带来的负面环境效应 城市的地貌环境是自然营力与人类造貌作用共同 形成的， 它的演变和发展已不再是单纯的自然过程， 而 带有人类活动的深刻烙印。 城市中高强度的人类活动 扰动了自然地貌系统存在的稳定性， 改变了其自然过 程的方向、 强度、 速度， 使城市地貌环境变得脆弱， 负面 效应增强。 人类活动引起的城市地面沉降， 常常具有局部成 漏斗状分布， 多中心不均匀沉降， 并且伴有地裂缝产生 的特点， 其沉降速度高达每年 !$ ’ !$$%%， 对于城市建 筑、 交通和地下管线具有破坏性的影响。 若是处在沿海 平原上的城市， 地面沉降则会大大增加海平面相对上 升造成的灾害性影响， 尤其是在城市防洪和排污方面 会带来极大的危害。 例如： 位于渭河第二级阶地面的西 安市城区， 地面沉降已经发展到了相当严重的地步， 与 之伴生的地裂缝等严重地影响着城市的发展。 许多楼 房建筑物遭到破坏， 多处道路、 煤气和输水管道被错 断， 某些古建筑受到明显影响。 由于地面沉降， 天津市 区、 上海市区相继频繁出现了污水外溢， 海河、 苏州河 河道泥沙大量淤积， 汛期排洪不畅， 沿河两岸出现沼泽 化， 海水倒灌， 水质恶化， 市区安全高程丧失， 风暴潮灾 害剧增等问题。 这一系列的环境问题， 严重影响着当地 经济、 社会的持续发展。 黄土高原上的太原市是全国能 源基地的中心城市， 由于水资源匮乏， 地下水严重超 采， 日超采地下水 "( ) !$* %" 。 由于大量超采地下水， 太原市地下水位每年以 # ’ " % 的速度下降， 第一承压 水岩组已被疏干， 大批中浅井报废， 地面下沉严重， 泉 水流量大幅度衰减。 缺水己成为城市建设与社会经济 发展的首要制约因素。 二、 人类活动影响边坡稳定， 加剧重力地貌灾害 在高原、 丘陵和山区， 许多自然边坡都处于极限平 衡状态。 这些地区在城镇建设、 工矿建设、 铁路公路和 水利工程建设中， 都存在着边坡开挖、 堆砌土石、 改变 斜坡形态、 改变斜坡水文地质条件、 干扰斜坡稳定性等 问题。 这些往往会引发滑坡、 崩塌、 泥石流等现象， 导致 各种工程设施被破坏， 交通受阻， 威胁人民生命财产安 全。 主要表现有 !& 公路、 铁路线沿斜坡布设， 施工中大 量开挖路堑或修筑路堤， 人工形成高边坡。 在不利的岩 性和构造条件下， 遇上多雨的年份就会发生滑坡等灾 害。 破坏 #& 在一些古老的滑坡带修建交通线和建筑物， 了天然斜坡的平衡， 导致古老滑坡体复活。 通常， 在坡 脚开挖取土， 会使推动型的古老滑坡失去支撑而重新 滑动； 在坡脚堆土增加负荷， 则会使牵引型的古老滑坡 复活。 大 "& 沿边坡修建输水渠道或进行黄土塬面灌溉， 量水分渗入坡体， 地下水位升高， 水力坡度增大， 使斜 坡体黏性土层饱水膨胀， 形成滑动面， 产生新滑坡。 *& 矿山地下采空区扩展而引起崩塌、 塌陷。 +& 矿区建设过 程中人为固体松散堆积物引发的矿山泥石流。 ,& 在古 老滑坡台地上建设厂矿和居民点， 增加古滑坡体载荷， 或者就地排放污水， 诱发古老滑坡再次滑动。 随着经济的发展， 人类越来越多的工程活动破坏 了自然坡体， 因而近年来滑坡、 崩塌、 泥石流等重力地 貌灾害的发生越来越频繁， 我们一定要加以重视。