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水文地质问题在岩土工程勘察当中起到了越来越关键的作用,并且为加强工程施工的安全与稳定,防止发生人为诱发的岩土工程水文地质危害。其中,在岩土工程勘察中采取科学合理的方法来进行各种水文地质问题的相关参数的测定,并通过行之有效的分析来给出客观准确的评价,是非常重要且又必要的。以下是读文网小编为大家精心准备的:岩土工程勘察中水文地质的应用相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘要:在经济的快速发展下,岩土工程的勘察工作在快速进行中,在岩土工程勘察中水文地质发挥着重要的作用,为工程施工的稳定性和安全性提供了帮助。岩土工程勘察是建筑工程施工建设的基础,在岩土工程勘察中应用水文地质,可以帮助岩土勘察地下水文信息并判断地层的承载力等,为建筑工程的施工提供有力的参考依据,为建筑工程的安全施工建设提供保障。
近几年随着中国经济的发展,建筑行业得到快速的发展,各种各样的建筑工程快速的建立。在建筑工程施工中岩土工程勘察是基础工作,可以为建筑工程的安全施工提供保障,为了将岩土工程的勘察质量提高,需要加强对水文地质的重视,并将其在岩土工程勘察中广泛应用。水文地质在岩土工程勘察中有重要的作用和意义,在勘察中合理有效地利用水文地质,可以促进岩土工程勘察质量的提升。本文从岩土工程勘察中水文地质的应用以及与其相关的内容进行分析。
经济在发展,社会在进步,在这个过程中,人类经历了漫长的历史,在这个过程中,也经历了各种各样的地质灾害,例如地震、洪涝、泥石流、台风、海啸等,在这些灾害中,大部分地质灾害都与地下水文有关。地下水文与岩土结构相互作用,可以产生各种各样危害性较大的地质灾害,这些地质灾害具有复杂性、严重性、广泛性等特征。
地下水文与岩土工程有重要的关系,从以上的地下水文与岩土工程的作用中可以看出,地下水文会对岩土工程产生一些影响,这些影响主要有:
第一,对基础埋深产生的影响。在岩土工程施工中,在基础埋深时,需要的地下水文的条件、动态等情况进行详细的掌握,如果地下水存在时,基础埋深要在地下水以上,如果必须埋深到地下水以下,需要采取降水位措施。在基础埋深时还需要考虑到承压水的作用,以免在基坑开挖时基坑底土被承压水冲破。从基础工程施工现状进行分析,天然地的造价较低,而且施工方便,在工程施工中都会优先考虑,但是在基础沉降过大或者是地基稳定性无法满足设计要求时,就需要对地基进行处理,提高地基的承载力,提高基桩成桩号质量。除此之外,地下水文还会对基础开挖产生一定的影响,如果出现土体软化强度降低等,会影响基础开裂。
第二,对建筑工程产生的影响。地基是建筑工程安全的前提,也是建筑工程施工的基础,在地基受到地下水文影响后,必然会对地上的建筑物产生一定的影响。如果地下水位高,会对地下室等建筑物产生潮湿等影响,还会增加土壤的盐渍化,加强对建筑物自身的腐蚀,进而破坏建筑物。所以在建筑工程施工前,都会先对地下水文可能造成的灾害和产生的影响进行分析。
第三,对支护产生的影响。随着城市的发展,高层建筑成为城市的一个标志,越来越多的高层建筑建起,随着高层建筑不断增加,城市建筑施工,受到施工场地、施工工艺的影响,会采用垂直开挖的方式进行施工。在高层建筑施工的过程中,基坑的开挖,会采用抽水的方法将地下水位降低,减少土侧的压力影响。但是地下水位的突然下降,会对相邻建筑产生影响,引发变形或者是造成地面沉降等,所以在建筑工程施工前进行岩土勘察、水位地质勘测非常重要。
在岩土工程的勘察和施工中,水位地质的勘察发挥着重要的作用,水文与岩体两者是相互作用、相互影响的关系,对建筑物的稳定性和耐久性均会产生较大的影响,所以在岩土工程勘察中,水文地质勘察工作需要得到重视并加强,为建筑工程的施工,提供可靠的水文地质资料,进而减少水文地质对岩土工程产生的危害。
水文地质是岩土工程勘察中需要面对的一个实际性的问题,因为水文地质与岩土工程有着密切的关系,某些地方的水文地质又较为复杂,在没有对水文地质有一个详细的了解下,进行岩土工程施工,则会引发一些水文地质问题,影响工程的正常施工,为了保证工程施工的安全性和稳定性,并对水文地质灾害进行预防,需要在岩土工程勘察中加入水文地质的勘察,并加强勘察和监督管理。
在岩土工程施工中,影响其施工安全性和稳定性的水文地质因素有,地下水文的类型、地下水位、地下水位的变动幅度等,为了提高岩土工程的勘测质量,降低地下水文地质对其产生的危害,需要在岩土工程勘察中加入地下水文地质的勘察。水文地质的勘察内容有:
2.1 自然地理条件的勘察
岩土工程的勘察工作为岩土工程、建筑工程的施工,提供了良好的岩土数据,进行水文地质的勘察,可以为岩土工程和建筑工程的安全施工,提供可靠的水文勘察依据。所以需要在岩土工程勘察中,应用水文地质勘察。水文地质勘察中包含很多内容,自然地理条件的勘察是其中的组成部分,自然地理条件的勘察需要包含的内容有地下水文特征、地形地貌。水文特征主要是指工程建设地区的气候,湿度、热量等,而地形地貌则是工程施工场所周围的水系、平原等的特征,地形是否开阔、地貌是否受到了侵蚀等。
2.2 地质条件的勘察
在岩土工程、建筑工程的施工中,地质条件非常重要,其影响工程地基施工建设的质量,还影响着地面上建筑结构的安全性、耐久性等,所以需要对地质条件进行勘测。岩土工程勘测中水文地质的地质条件勘察,主要是对工程建设所在区域的地质构造特征、基底构造、地层岩性、构造运动等进行勘测,为岩土工程的施工提供地质勘测数据支持。
2.3 地下水位勘察
在岩土工程、建筑工程等施工中,地下水位对地基施工、地上建筑物的安全性均会产生影响,地下水位的变化,会造成建筑物、地基出现下沉、变形等,所以在施工前,对地下水位进行勘测,有重要的意义。地下水位的勘测需要对近3~5年的最高水位、最低水位、水位变化等进行勘测。同时还要对地下水的排泄条件、地表水与地下水的补排水关系等,对地下水位产生的影响进行勘测分析。因为地下水位对岩土工程会产生较大的影响,所以在岩土工程勘察中,地下水位的勘察工作是重点内容。
2.4 隔水层、含水层的勘察
在岩土工程勘测中水文地质的勘察包含了很多的内容,除了以上这些需要勘察之外,隔水层、含水层的情况也需要进行勘察。隔水层和含水层的地下水类型、地下水流向、水位、变化幅度等,都需要进行勘察,其中主要对含水层的厚度、深度、分布进行勘察,还可以通过现场地层渗透系数等水文地质参数,对岩土工程的地下隔水层、含水层进行勘察,进而判断水文地质对建筑材料产生的腐蚀程度进行判断。
水文地质在岩土工程施工中发挥着重要的作用,准确地勘察出地下水文地质,可以为岩土工程的施工提供一个有效的水文地质参数依据,还可以保证岩土工程、建筑工程施工的安全性和稳定性,所以在岩土工程勘察中,水文地质的应用在提高岩土工程勘察质量中,有重要的意义。
在经济的快速发展下,建筑行业取得了显著的发展成绩,然而在建筑行业发展的过程中,各种各样的建筑问题不断产生,沉陷、下降、变形等,这些建筑工程出现的问题与岩土、水文地质有着密切的联系。水位地质在现代建筑工程中的作用越来越重要,在岩土工程勘察中,水文地质发挥着关键性的作用,所以在岩土工程勘察中,加强水文地质的应用,可以为岩土工程的稳定、安全提供水文地质依据,提高岩土工程的勘察质量。
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水是人类的生命之源,与人类的生活息息相关。随着国民经济的不断提升,人们对于水资源的需求也在逐渐的增加。因此,对于水文地质资源的勘察工作逐渐成为了解决当前水资源困难的重要办法。以下是读文网小编为大家精心准备的:水文地质资源勘察探析相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】水是生命之源,水资源在我们生产生活中扮演着不可或缺的角色。伴随着社会的不断发展,我国对水资源的需要越来越大。水文地质资源勘察工作是解决用水需求的一个重要渠道。现笔者就水文地质资源勘察的必要性、工作内容、勘察类型以及其主要查明的问题进行论述。
【关键词】水文地质;工程地质;勘察类型;问题
水文地质勘察根据其工作性质分为综合性的水文地质普查和专门性的水文地质勘探。水文地质勘察的主要目的是为了开发利用地下水资源,此外,也可用作他用。水文地质勘察是工程地质勘察中的重要内容之一,对避免相关的工程问题有很大的帮助。所以,对水文地质勘察工作进行深入剖析是十分有必要的。
一般的工程都要经过工程勘察、工程设计以及施工几个步骤。其中。工程勘察中的水文地质勘察是一项不容忽视的内容。水文地质勘察在工程地质勘察中的重要作用可以从以下两个方面看出来。第一,地下水以工程原料为载体直接影响岩土体的工程特性。地下水是水文地质勘察的内容之一,而岩土体的成分就包含有地下水。岩土体中的地下水的质量直接影响了岩土体的工程特性。第二,地下水作为基础工程的外在环境,通过与工程建筑物直接接触而影响建筑物的使用寿命。由此可见,水文地质勘察工作的重要性。然而,现在好多工程地质勘察过程中对水文地质勘察工作的重视程度并不高,可是,由于地下水引发的问题有增无减,所以,相关部门一定要提高对水文地质勘察工作的重视,以提高工程地质勘察的工作效果。
2.1水文地质勘察内容
勘探是通过一些地面物探方法来寻找抽水试验地点和钻孔的位置。常用的物探方法有自然电场法、电测深法和浅层地震法。水文地质测绘则是通过实地勘测来了解地下水的分布、形成以及岩土的含水性质,以解释一些现象或者寻找水源富足的地方。水文地质试验比较常用的方法是抽水试验。通过试验以获得水质量的相关参数,而这些试验结论可以供其他项目进行参考。水文地质钻探的钻孔常用的有四种形式:水文地质普查孔、水文地质勘探孔、探采结合孔和地热井。地下水动态观测则是为了便于今后进行水文地质计算提供实际性的数据。所以,为了今后能够进行长期的观察,在试验与钻探的时候,要记得预留一定数量的钻孔。
2.2水文地质勘察类型
水文地质勘察类型是依据勘察目的进行分类的,它包括供水水文地质勘察、综合水文地质勘察、特殊项目水文地质勘察和工程水文地质勘察。
3.1地下水的动态类型
地下水有两种分类方式。依据储存介质的不同,有松散岩类孔隙水、火山岩裂隙孔洞水碳酸盐岩类裂隙溶洞水、碎屑岩类裂隙孔洞水和基岩裂隙水。依据水利特征和埋藏条件的差异,有潜水、承压水和上层滞水。
3.2地下水的补给、排泄条件和径流
对于这类问题,常通过抽水试验来查明。抽水试验的深度也依据工程的需要来确定。一般的工程所做的抽水试验,其稳定时间控制在8到24个小时。这样简单的抽水试验所得到的渗透系数并不是十分精确。而对于一些相对更为重要的工程,所做的抽水试验至少为两次,这样的试验是降深抽水试验。其最大降深水位最好和工程设计的水位降深标高一致。其所测出来的参数可以用来作为其他谁水质参数的计算依据。
3.3地下水的静止水位和其变化的幅度
地下水的静止水位和其变化的幅度常常需要通过观测孔、抽水孔和测水管来观测。而我们需要查明地下水静止水位和其变化的幅度主要是为解决一些相关问题提供参考资料。例如,判断砂土是否地震液化,计算地下工程的涌水量以及确定基础深度和膨胀土壤缩深度等工程问题。
3.4预测地下水引起的不良地质作用
对地下水引起的不良地质作用,是依据勘察工作所得数据进行预测的。通过勘察结果所进行的预测,在很大的程度上,能够避免一些事故的发生,降低人们生命财产的损失。某些地下水的不良地质作用有基础上浮、地面沉降、塌陷、沼泽化、盐渍化和海水入侵等。
4.1预防因地下水升降而引起的岩土工程危害
常见的岩土工程危害有流砂、管涌、土壤盐渍化和沼泽化等。对于不同地域其水位升降幅度不同,甚至有很大的差别。对于自然作用引起的水位升降,其变化幅度不是很大。自然作用主要指旱季与雨季的差异。而对于人口比较集中的城镇,由人为的外力因素而导致的水位升降变化幅度一般都是比较大的。对在这种水位变化幅度较大的地区所进行的工程,其安全指数并不高。所以,对这些水位变化幅度较大的地区,在进行工程前,一定要对该地区进行水文地质勘察并做好相关工作。
4.2预防因地下水动水压力作用而引起的岩土工程危害
地下水动水压力变化与自然因素和人为因素有关。在自然状态下的地区,其动水压力作用是可以忽略不计的,也就是说,其变化并不是很明显。这是由于在天然动力处于动力平衡的条件下,自然环境对这种微小的作用是可以进行调节的。然而,对有人为活动参与的地区,由于,天然动力平衡被破坏,在外在压力的作用下,对土壤结构的影响也是十分明显的。所以,对于工程涉及的地方,不仅要做好勘察工作,还要在此基础上做好预测以及预防等工作。
4.3预防地下水位对岩土物理力学性质的影响
由于地下水位对岩土物理力学性质的影响甚大,而岩土作为工程建立的基础,其物理性质对地质的影响直接关系着工程的质量问题,所以,做好水文地质勘察工作对于保证工程质量起着关键性的作用。
随着科学技术的不断发展,工业的不断进步,工程项目的各方面都有着精细化的技术要求。为了做好一个工程项目,每个步骤都要做到精益求精。水文地质勘察在很大的程度上决定着一个项目的好坏,所以,对水文地质勘察的熟练掌握与应用是对每一个相关工作人员的要求。这对勘察水平的提高也有着一定的积极作用。
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摘要:随着社会经济的迅速发展,环境问题日益严重和突出,引起了各国政府首脑、政治家、科学家和公众的广泛关注。从斯德哥尔摩的《联合国人类环境会议宣言》到巴西《环境与发展的里约热内卢宣言》,从4月22日的地球日到6月5日的环境日,从“全球变化”到《21世纪议程》,使人类为了共有一个地球和共同的利益,联合起来对付全球环境恶化和灾害,以保证人类和社会的持续发展。
关键词:地质环境;灾害;突出;严重;问题研究;分析
1我国地质环境和灾害突出和严重性
我国环境地质和灾害地质极为突出和严重,而且有日益恶化之势。例如我国在经济调整增长的同时,灾害的损失也日渐增大。1989年,灾害损失525亿元,1990年为616亿元,1991年达1050亿元,占国民生产总值的1/6。如不考虑物价上涨因素,灾害所造成的经济损失增长1990为17.33%,1991年高达70.45%,问题严重,不容忽视。
要把保护地质环境,减轻地质灾害工作看作是创造财富的工作,其在社会发展中的作用与地矿勘查工作相同。
水资源的开发利用和合理调配是今后我国值得注意的重大问题。此外,地下水日益短缺,水质不断下降,过量开采还引起地面沉降、海水入侵等一系列地质灾害。土地利用不当,带来了水土流失、石漠化和沙漠化问题。一些跨世纪的重大工程,对区域的生态平衡和环境也存在着巨大的影响。因此,开展地下水资源和地质环境研究对我国经济发展和社会稳定具有重大意义。
这方面的研究工作:一是要围绕重要经济区和国土整治区、重要城市、重点工程项目、重要交通干线和重点矿山,开展地下水资源合理开发利用和科学管理水资源与环境协调发展、区域地壳稳定性、地质灾害预测与防治、地质—生态环境效应、污染的防治等方面的研究,为合理利用水资源、改善和保护环境、减轻地质灾害、促进经济建设和社会发展服务;二是加强区域地质—地球化学环境、生物地球化学特征、生态效应与系统控制,为人类健康与发展农业服务。
2我国地质环境和灾害问题研究分析
由于我国地质环境和灾害问题突出,除继续密切结合国土开发整治和国民经济建设需要,进行完善地质环境区划和区域评价,加强发展地质环境和地质灾害监控—预报—减轻系统以外,要重点开展以下几个领域的工作:
2.1干旱地区水资源的调查开发利用与保护研究我国干旱区面积占全国面积1/4以上,主要包括新疆大部,内蒙古、甘肃、青海西部、宁夏等,降水量不足200毫米。这里,土地资源、矿产资源飞能源和气候资源都比较丰富,农业、工矿业发展潜力比较大,但发展中的最大制约因素就是水资源问题。因此,加强西北干旱地区水资源的开发利用与保护研究,具有开发西北超前的战略研究意义。
2.2我国西南岩溶石山生态环境治理与农业持续发展试验基地研究我国西南六省岩溶区是世界上最大的联片裸露岩溶区,是我国重要能源和有色金属基地。然而近年来石漠化发展速度很快,生态恶化,人民生活贫困,是我国当前最贫穷的地区之一,严重制约了当地经济、社会发展,甚至还会威胁到长江、珠江中下游的生态平衡和发展。西南岩溶地区又是我国四大生态脆弱带(黄土、沙漠、红壤土、岩溶)之一,过去国家对其它三个类型的研究,已有较大持续的科技投入,有力地推动了对它们的治理。但对岩溶区,仅“六五”期间组织过一次以治水为主题的攻关,而在基础问题上无重大投入。
为了尽快改变岩溶山区落后面貌,要在这一地区选出的基础问题和应用问题开展多学科、多部门的综合治理试验基地研究,为岩溶石山治理、资源的合理评价开发、促进西南地区持续发展提供可靠的科学基础,对全区乃至全球岩溶石山治理都可起示范作用。
①岩溶地区四层圈之间相互作用规律(碳、水、钙及其它元素环)。②西南岩溶石山的形成演化与人地协调发展关系研究。③岩溶地区资源形成机理和分布规律。④岩溶生态系统的类型、展布规律与经济开发关系。⑤岩溶地区石漠化的形成条件飞机理和演变过程。⑥岩溶石山区人口、粮食、环境、经济持续协调发展战略。
2.3东部沿海地区环境与灾害监测、预报和防治系统研究东部沿海地区作为我国经济改革的窗口,近十几年来获得了迅速的发展,成为我国一个重要而又独特的经济区域。但是,不能不看到,随着沿海经济建设的迅猛发展和对海洋资源的大规模开发,也带来了日益严重的环境问题和灾害的激发,自然环境正在进一步恶化。
20世纪70年代以前,我国只有零星的地区发生海水入侵。随着沿海开发,大量超采地下水、海水入侵范围不断扩大,辽宁、河北、山东、江苏、广东等省的沿海城市均出现了不同程度的海水入侵。北方城市尤为严重,如胶东湾海水入侵速度已从每年数十米增加到每年401米,入侵范围达627平方公里。海水入侵使陆地上的淡水资源遭到破坏,更加剧了水荒。同时,使大片土地变成盐荒地,仅山东莱州地区因海水入侵造成的工农业损失累计就高达50亿元。
过量开采地下水造成的另一灾害是地面沉降。我国东部沿海地区已近20座城市出现地面沉降,上海、天津两城市最大累计沉降量达到263厘米左右,位于长江三角洲的苏州、无锡、常州、嘉兴、肖山地区已发展成数千平方公里的沉降带,沧州、保定等地的城市地面沉降达2000平方公里。地面沉降使一些民用建筑破坏,地下管道断裂,加大了海水入侵和内涝积水的危害。
人工采砂、淡水截流、乱采乱挖珊瑚礁和砍伐红树林造成海岸的侵蚀,如海南清兰港沿岸,近十年来海岸线后退了150~200米。海岸侵蚀使海岸建筑、土地资源、旅游资源遭到破坏,威胁到港口、码头的安全。
在我国海岸带上的一些城市、港口、海湾出现了不同程度的环境污染,有的地区甚至相当严重,大大超过了国家标准。污染不仅给渔业、盐业、旅游业造成损失,而且诱发赤潮灾害的发生。近年来,我国赤潮发生频率增高,每年数十次,给生态环境、渔业生产带来破坏,也威胁到人民身体健康。
特别需要指出的是,沿海地区灾害造成的损失有日益增长的势头。据统计,由海洋灾害造成的损失,20世纪50年代平均每年不足1亿元,80年代初期平均每年5亿元,1992年则高达100多亿元。在某种程度上,海洋灾害已成为制约沿海经济发展的因素之一。
沿海地区在国民经济建设中占有举足轻重的地位,沿海开发正显加速发展态势。而我国海岸带从北向南跨越了不同的古板块,地质环境相当脆弱复杂,一旦遭到破坏,要花很大财力和物力才能恢复。面对这种情况,除了加强对沿海地区开发的综合管理,建立健全资源、环境合理开发、综合利用和保护的法规体系,处理好资源、环境和建设的关系以外,要加强对该区环境与灾害监测、预报和防治系统的研究程度,力求控制重大地质灾害的突然发生和严重危害,减轻地质灾害造成的损失;另一方面,深入研究各类地质灾害的形成机制和发生、发展规律,研制和推广主要地质灾害的调查方面的监测、防治技术。通过这一地区的研究,为全国各地区环境、灾害监测、预报和防治,为减轻地质灾害积累经验提供依据。
2.4地表过程与土地的可持续利用研究最近国际地科联为了参与并推进《21世纪议程》的开展,成立了环境规划和管理地质学专门委员会(COGEOENNIRONMENT),以便更充分地发挥地质学在环境保护中的重要作用,提高公众和决策者对地学在有效地管理和保护环境及其资源的重要性认识。最近,该委员会向环境问题科学委员会(SCOPE)提出开展《地表过程与土地持续利用》研究的建议,作为地科联参加持续发展工作的一个项目,以便在国土利用和规划中发挥地质学家的作用。
最近一系列研究表明,地表过程对土地状况有着极大的影响,它们可以限制或增强土地利用变化和工程建设的可能性。据国际地科联主席W.S·法伊夫(1993)研究,全球表层土壤的年损失率达0.7%,水土流失产生严重地质生态后果甚至已超出粮食供应本身的问题。我国不少地区水土流失的情况日趋严重,不仅使土壤厚度变化剧烈,而且造成土壤养分降低,土质变差。为了协调和持续发展,我们应从对各种地表过程研究入手,并定量评价水土流失现状,进而提出地质上的治理措施和方案,以便探索不同类型地区的地表过程与生态系统和农业持续发展的关系,使土地能为人类的繁荣和社会发展而得到持续的发展。
2.5城市废物的地质安全处置研究目前,城市规模不断扩大,人口集居密度不断提高,从20世纪50年代到20世纪80年代,城市人口由0.6亿增加到2.2亿,城市废物迅速增长。据1985年粗略统计,仅我国城市垃圾量年产已达5188万吨,其增长率超过10%,预计现在年产量已达到1亿多吨。我国城市废物排放量大,而且集中,不但至今基本上未得到妥善处置,而且其数量有大幅度增长趋势,对大气、地表水和地下水的污染非常严重。此外,我国核废料的安全地质处置,特别是高放射性核废物的安全隔离还是一项艰巨的任务。为此,地质学家要与其它自然科学家一起,研究城市废物的地质安全处置技术和方法,实现废物的安全处置。
2.6化学定时炸弹与人类的生存和健康人类活动对地球环境的影响日益加剧。因此,协调人地关系,探讨人地作用机理,揭示人类生存与环境之间的内在联系,已成为维护人类继续繁荣和不断发展的关键,并开始成为人类认识地球新的出发点和突破口。
根据最近国内外的许多研究,人类作为一种重要的地质营力所引起的环境剧变,特别是化学定时炸弹效应,不仅超过自然变率,而且已危及到人类本身的健康和生存发展。许多专家认为,当今人类疾病90%以上与微量元素有关,许多疑难绝症和大面积的地方病都与人体微量元素失衡有关,而人体必需的微量元素只能由体外汲取。因此,地球化学环境背景对人类生存的健康至关重要。对它的研究不仅有理论意义,而且具有非常现实的意义。
我国是世界人口最多的国家。目前,处于经济建设大发展时期,已发生的和潜在的环境突变问题都极为突出。为此,建议从地球化学、生态学、水文学、医学与社会学综合研究入手,通过对地球化学与生物地球化学循环及其对人类和生态环境的影口向与约束,人类活动对地球环境影响的过程与机理,全球与区域水系统循环机理及人类对它的影响的研究入手,探索环境变化对人类生存健康的效应。
2.7重大工程建设对环境生态系统的影响围绕已经开始实施和建成的重大工程建设(如三峡工程、晋陕蒙能源基地、重要铁路干线)及可能实施的重大工程(如南水北调),开展环境地质调查、监控、预测等研究。
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岩土水理性质是指岩士与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩:岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形,而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视,对岩土的水理性质却有所忽视,因而对岩土工程地质的评价是不够全面的。岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质,下面首先介绍一下地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响,然后再对岩土的几个重要的水理性质及研究测试方法进行简单的介绍。
2.1 地下水的赋存形式:地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种,其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。
2.2 岩土的主要的水理性质及测试办法:①软化性,是指岩土体浸水后,力学强度降低的特性,一般用软化系数表示,它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时,在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性上层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。②透水性,是指水在重力作用下,岩土容许水透过自身的性能。松散岩上的颗粒愈细、愈不均匀,其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育,其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示,岩上体的渗透系数可通过抽水试验求取。③崩解性,是指岩浸水湿化后,由于土粒连接被削弱,破坏,使土体崩敞、解体的特性。④给水性,是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水的性能,以给水度表示。给水度是含水层的几个重要水文地质参数,也影响场地疏时间。给水度一般采用实验室方法测定。⑤胀缩性,是指岩土吸水后体积增大,失水后体积减小的特性,岩土的涨缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚,失水变薄造成的。
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由于我国地质环境和灾害问题突出,除继续密切结合国土开发整治和国民经济建设需要,进行完善地质环境区划和区域评价,加强发展地质环境和地质灾害监控—预报—减轻系统以外,要重点开展以下几个领域的工作:
2.1 我国西南岩溶石山生态环境治理与农业持续发展试验基地研究我国西南六省岩溶区是世界上最大的联片裸露岩溶区,是我国重要能源和有色金属基地。然而近年来石漠化发展速度很快,生态恶化,人民生活贫困,是我国当前最贫穷的地区之一,严重制约了当地经济、社会发展,甚至还会威胁到长江、珠江中下游的生态平衡和发展。西南岩溶地区又是我国四大生态脆弱带(黄土、沙漠、红壤土、岩溶)之一,过去国家对其它三个类型的研究,已有较大持续的科技投入,有力地推动了对它们的治理。但对岩溶区,仅“六五”期间组织过一次以治水为主题的攻关,而在基础问题上无重大投入。
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2.2 东部沿海地区环境与灾害监测、预报和防治系统研究东部沿海地区作为我国经济改革的窗口,近十几年来获得了迅速的发展,成为我国一个重要而又独特的经济区域。但是,不能不看到,随着沿海经济建设的迅猛发展和对海洋资源的大规模开发,也带来了日益严重的环境问题和灾害的激发,自然环境正在进一步恶化。
20世纪70年代以前,我国只有零星的地区发生海水入侵。随着沿海开发,大量超采地下水、海水入侵范围不断扩大,辽宁、河北、山东、江苏、广东等省的沿海城市均出现了不同程度的海水入侵。北方城市尤为严重,如胶东湾海水入侵速度已从每年数十米增加到每年401米,入侵范围达627平方公里。海水入侵使陆地上的淡水资源遭到破坏,更加剧了水荒。同时,使大片土地变成盐荒地,仅山东莱州地区因海水入侵造成的工农业损失累计就高达50亿元。
过量开采地下水造成的另一灾害是地面沉降。我国东部沿海地区已近20座城市出现地面沉降,上海、天津两城市最大累计沉降量达到263厘米左右,位于长江三角洲的苏州、无锡、常州、嘉兴、肖山地区已发展成数千平方公里的沉降带,沧州、保定等地的城市地面沉降达2000平方公里。地面沉降使一些民用建筑破坏,地下管道断裂,加大了海水入侵和内涝积水的危害。
人工采砂、淡水截流、乱采乱挖珊瑚礁和砍伐红树林造成海岸的侵蚀,如海南清兰港沿岸,近十年来海岸线后退了150~200米。海岸侵蚀使海岸建筑、土地资源、旅游资源遭到破坏,威胁到港口、码头的安全。
在我国海岸带上的一些城市、港口、海湾出现了不同程度的环境污染,有的地区甚至相当严重,大大超过了国家标准。污染不仅给渔业、盐业、旅游业造成损失,而且诱发赤潮灾害的发生。近年来,我国赤潮发生频率增高,每年数十次,给生态环境、渔业生产带来破坏,也威胁到人民身体健康。
特别需要指出的是,沿海地区灾害造成的损失有日益增长的势头。据统计,由海洋灾害造成的损失,20世纪50年代平均每年不足1亿元,80年代初期平均每年5亿元,1992年则高达100多亿元。在某种程度上,海洋灾害已成为制约沿海经济发展的因素之一。
沿海地区在国民经济建设中占有举足轻重的地位,沿海开发正显加速发展态势。而我国海岸带从北向南跨越了不同的古板块,地质环境相当脆弱复杂,一旦遭到破坏,要花很大财力和物力才能恢复。面对这种情况,除了加强对沿海地区开发的综合管理,建立健全资源、环境合理开发、综合利用和保护的法规体系,处理好资源、环境和建设的关系以外,要加强对该区环境与灾害监测、预报和防治系统的研究程度,力求控制重大地质灾害的突然发生和严重危害,减轻地质灾害造成的损失;另一方面,深入研究各类地质灾害的形成机制和发生、发展规律,研制和推广主要地质灾害的调查方面的监测、防治技术。通过这一地区的研究,为全国各地区环境、灾害监测、预报和防治,为减轻地质灾害积累经验提供依据。
2.3 干旱地区水资源的调查开发利用与保护研究我国干旱区面积占全国面积1/4以上,主要包括新疆大部,内蒙古、甘肃、青海西部、宁夏等,降水量不足200毫米。这里,土地资源、矿产资源飞能源和气候资源都比较丰富,农业、工矿业发展潜力比较大,但发展中的最大制约因素就是水资源问题。因此,加强西北干旱地区水资源的开发利用与保护研究,具有开发西北超前的战略研究意义。
2.4 城市废物的地质安全处置研究目前,城市规模不断扩大,人口集居密度不断提高,从20世纪50年代到20世纪80年代,城市人口由0.6亿增加到2.2亿,城市废物迅速增长。据1985年粗略统计,仅我国城市垃圾量年产已达5188万吨,其增长率超过10%,预计现在年产量已达到1亿多吨。我国城市废物排放量大,而且集中,不但至今基本上未得到妥善处置,而且其数量有大幅度增长趋势,对大气、地表水和地下水的污染非常严重。此外,我国核废料的安全地质处置,特别是高放射性核废物的安全隔离还是一项艰巨的任务。为此,地质学家要与其它自然科学家一起,研究城市废物的地质安全处置技术和方法,实现废物的安全处置。
2.5 化学定时炸弹与人类的生存和健康人类活动对地球环境的影响日益加剧。因此,协调人地关系,探讨人地作用机理,揭示人类生存与环境之间的内在联系,已成为维护人类继续繁荣和不断发展的关键,并开始成为人类认识地球新的出发点和突破口。
根据最近国内外的许多研究,人类作为一种重要的地质营力所引起的环境剧变,特别是化学定时炸弹效应,不仅超过自然变率,而且已危及到人类本身的健康和生存发展。许多专家认为,当今人类疾病90%以上与微量元素有关,许多疑难绝症和大面积的地方病都与人体微量元素失衡有关,而人体必需的微量元素只能由体外汲取。因此,地球化学环境背景对人类生存的健康至关重要。对它的研究不仅有理论意义,而且具有非常现实的意义。
我国是世界人口最多的国家。目前,处于经济建设大发展时期,已发生的和潜在的环境突变问题都极为突出。为此,建议从地球化学、生态学、水文学、医学与社会学综合研究入手,通过对地球化学与生物地球化学循环及其对人类和生态环境的影口向与约束,人类活动对地球环境影响的过程与机理,全球与区域水系统循环机理及人类对它的影响的研究入手,探索环境变化对人类生存健康的效应。
2.6 地表过程与土地的可持续利用研究最近国际地科联为了参与并推进《21世纪议程》的开展,成立了环境规划和管理地质学专门委员会(COGEOENNIRONMENT),以便更充分地发挥地质学在环境保护中的重要作用,提高公众和决策者对地学在有效地管理和保护环境及其资源的重要性认识。最近,该委员会向环境问题科学委员会(SCOPE)提出开展《地表过程与土地持续利用》研究的建议,作为地科联参加持续发展工作的一个项目,以便在国土利用和规划中发挥地质学家的作用。
最近一系列研究表明,地表过程对土地状况有着极大的影响,它们可以限制或增强土地利用变化和工程建设的可能性。据国际地科联主席W.S·法伊夫(1993)研究,全球表层土壤的年损失率达0.7%,水土流失产生严重地质生态后果甚至已超出粮食供应本身的问题。我国不少地区水土流失的情况日趋严重,不仅使土壤厚度变化剧烈,而且造成土壤养分降低,土质变差。为了协调和持续发展,我们应从对各种地表过程研究入手,并定量评价水土流失现状,进而提出地质上的治理措施和方案,以便探索不同类型地区的地表过程与生态系统和农业持续发展的关系,使土地能为人类的繁荣和社会发展而得到持续的发展。
2.7 重大工程建设对环境生态系统的影响围绕已经开始实施和建成的重大工程建设(如三峡工程、晋陕蒙能源基地、重要铁路干线)及可能实施的重大工程(如南水北调),开展环境地质调查、监控、预测等研究。
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