环境地质问题研究方法论文

苏晶文1 刘红樱1 沈莽庭1 梁合诚2 李东红3 周建伟2 龙浔莲3

（1.南京地质矿产研究所，南京210016；2.中国地质大学＜武汉＞，武汉430074；3.江西省地质环境监测总站，九江330012）

摘要：通过对九江市城市建设用地地质环境质量评价方法的试点研究，拟建立一整套城市建设用地地质环境质量评价方法及指标体系，以求对不同类型城市的地质环境做出客观合理评价，从而为城市规划、建设、管理提供相应的地质环境信息方面的决策支持，最大限度实现城市建设与地质资源环境的优化配置，达到城市建设安全、合理、经济的目的。

关键词：城市建设用地；评价方法；九江

江西九江市位于长江中下游南岸，以长江为界，与湖北和安徽相邻，是一座具有2200多年历史的江南文化名城和旅游城市，集名山（庐山）、名江（长江）、名湖（鄱阳湖）于一体，总体地形南高北低，由庐山的中低山过度到丘陵、垅岗和冲积平原。地表水体主要有长江、鄱阳湖、赛湖和七里湖等。随着社会经济的快速发展，城市化不断加速，九江市城市建设用地资源日益紧张，原有的建设用地地质环境质量也呈现出错综复杂的情况，因此拟尝试建立一整套城市建设用地地质环境质量评价方法及指标体系，以求对城市的地质环境作出客观合理评价，从而为城市规划、建设、管理提供相应的地质环境信息方面的决策支持，最大限度地实现城市建设与地质资源环境的优化配置，达到城市建设安全、合理、经济的目的是具有十分重要意义的。

1 评价方法的确定

工作流程

对于本次城市建设用地地质环境质量评价的方法研究工作步骤见图1所示。

评价指标体系分析

评价城市建设用地地质环境质量的影响因素主要有：(1)气象的如气温、降雨量、蒸发量、气压带、气候分区、风力等；(2)水文的如地表水体面积、流域面积、地表径流量、水力特征、水位、水体污染情况如污染物质成分、污染源、污染途径、污染程度、污染范围及污染的发展趋势等；(3)地形如类型、地表高程、地面坡度、地形切割密度等；(4)地貌如微地貌形态、地貌单元、总体地势等；(5)地层岩性如第四系堆积物厚度、岩石成因类型等；(6)地质构造如断层、褶皱、节理裂隙等；(7)地震的烈度、动峰值加速度、历史地震活动情况等；(8)水文地质诸如地下水赋存类型、含水层的埋藏条件、水位埋深、单井涌水量、地下水类型、矿化度、腐蚀性等级、地下水开采现状、水位变幅、地下水的补给、径流和排泄等；(9)工程地质的方面如区域地壳稳定性、基岩埋深、主要持力层岩性、承载力、岩土体工程地质分区、不良地质与特殊性岩土等方面的因素。地下水环境问题主要包括水资源短缺、利用不合理、水质恶化、管理落后等因素；地质灾害问题主要包括地面沉降、地裂缝、地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、咸水入侵、斜坡不稳定性、港口侵蚀与堆积、砂土液化、黄土湿陷、水土流失等地质因素；矿山环境地质问题；放射性污染问题以及江海岸坍塌与河口海岸的冲淤变化等的影响评价因子体系。

图1 城市建设用地地质环境质量评价流程图

要建立一个包含所有地质环境因素的模型来评价地质环境质量在实际工作中几乎是不可能的。因为，一方面某些因素的参数难以取得；另一方面，参数过多存在错综复杂的协同或相互影响。这就要求在进行评价时根据具体问题进行具体分析，尽量找出影响地质环境的主要因素，舍去次要因素。因此按照地质环境因子对地质环境影响的敏感性程度一般划分为：敏感因子、重要因子和一般因子。通过对九江的地质环境条件的调查与实际情况分析，认为其敏感因子主要有：地形坡度、地质灾害、已有资源，河流侵蚀作用（表1）。

表1 敏感因子及其评价标准

重要因子主要涉及地形地貌、工程地质、水文地质、土地利用、地质灾害、河流侵蚀和人类活动对环境的影响等方面（表2）。

表2 重要因子及其评价等级划分

注：δ表示最高洪水位。

一般因子包括：地基土均匀性、地下水的腐蚀性问题等。另外表中还对其评价标准作了规定。

评价因子定权方法的确定

在地质环境质量评价中，往往要选择多个环境要素和环境因子一起参与评价，在这些评价因素综合时，对各个变量具有权衡轻重作用的数值，即称为“权重”。权值所要反映的“重要”程度本身就有着明显的不确定性。权值的获取过程就是一种对不同评价因子间“重要性”程度进行分析的过程。合理确定各参评因子的权重系数是城市建设用地地质环境质量评价工作的关键环节之一。确定权重系数的方法有经验法、统计法（算术平均统计法和加权平均统计法）、回归分析法、层次分析法等。本次评价工作根据实际情况选择“专家－层次分析法”方法来最终确定评价因子的权重。其大致经过以下几个步骤：

（1）明确问题

分析城市建设用地多目标综合评价主要影响因子以及由这些影响因子构成的相互联系和制约关系，并将其所包含的影响因子进行分类，每类作为一个层次。一般而言，包括最高层A（目标层）、中间层B（准则层1，准则层2……）以及最低层C（候选方案层），建立评价问题的递阶层次结构。

（2）构造判断矩阵

设有评价目标的若干个影响因子Xl，X2，…，Xn，它们重量标度为M1，M2，…Mn。若将同层因子两两比较，其比值可构成n×n阶矩阵A：

华东地区地质调查成果论文集:1999~2005

评价矩阵影响因子的重量标度值根据表3来确定。表中的标度确定是根据心理学家的研究，人们区分信息登记的极限能力为7±2。例如i因子与j因子同样重要时，标度为1，i因子比j因子略重要时，标度为3，介于其间的可以标度为2等。

表3 相对重要评价因子标度值

（3）计算判断矩阵被比较评价影响因子的权重

实质是计算各判断矩阵的特征向量。假设有一同阶正规向量W，存在AW＝λW，解此特征方程所得到最大特征值λmax和其所对应的特征向量W，将W经归一化处理后则分别代表本层各评价影响因子权重值。步骤包含两个方面：

(1)归一化处理

华东地区地质调查成果论文集:1999~2005

式中wi代表判断矩阵的特征向量。

(2)计算判断矩阵的最大特征值（λmax）

计算并比较特征值λ得到判断矩阵最大特征值λmax是为检验矩阵的一致性。为了防止构造的判断矩阵偏离一致性过大，导致一些问题的产生，定义检验公式CI＝（λmax－n）/（n一1），＝CI/，式中为一致性指标，为平均随机一致性指标（对1－9阶矩阵，取值见表4）。当＝0，可判定为完全一致，值愈大，判断矩阵的完全一致性愈差，一般只要求不大于，就认为判断矩阵的一致性是可以接受的，否则必须重新进行构造矩阵直至满意为止。

表4 层次分析法中的取值

通过以上层次分析法最终得出九江市各评价因子权重值见表5。

表5 九江市确定的权重

隶属关系的确定

隶属关系的确定就是建立模糊矩阵的过程，这是开展模糊聚类评价的基础。隶属函数的确定方法有很多种，如矩形分布隶属函数、r型分布隶属函数、正态型分布隶属函数、柯西分布隶属函数、梯形分布隶属函数、半领型分布隶属函数等。

在地质环境评价的实际工作中，梯形分布的隶属函数应用最为广泛，且获得了较好的效果，研究中选择梯形分布的隶属函数来构建模糊矩阵。求解公式如下：

华东地区地质调查成果论文集:1999~2005

评价数学模型确定

经过实际工作的检验，在确定九江城市建设用地地质环境质量等级时，采用多目标决策的敏感因子－模糊聚类综合评判法能够得出较为切合实际的结果［1］［2］。下面介绍模糊聚类评判的具体过程。

（1）通过对评价区地质环境系统分析，对其构成要素和环境因子进行定性描述，将它们分为敏感因子、重要因子和一般因子。

（2）划分评价单元。

（3）选择敏感因子进行敏感因子评价。对评价区就所有的敏感因子逐个进行检验评价，凡是评价单元中有一个敏感因子存在，其检验就不予以通过，判定该单元为不适宜或极不适宜城市用地，不存在敏感因子的单元则参与下一步评价。

（4）对不存在敏感因子的单元，选择重要因子进行模糊聚类综合评价。

（5）综合敏感因子和重要因子的评价结果，将相同等级的评价单元合并，编制评价图。

其评价流程见图2所示。

进行完敏感因子评价后，选定加权平均型数学方法开展重要因子的模糊聚类综合评价。其分析公式为 ，其中权重系数和为 rij评价因子实际贡献隶属度。此模型考虑了各种因素对最后结果的贡献，经过诸多实践，证明该法对于影响因素众多的地质环境评价是一种行之有效的评价模型。研究中选定加权平均模型来进行模糊聚类综合评价。具体的评价过程如下：

设有4个因子参与模糊聚类分析（Y1、Y2、Y3、Y4），

对评价结果分为5个等级（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）

模糊矩阵为：

华东地区地质调查成果论文集:1999~2005

假设4个参与评价因子的权重为：

A=(A1 A2 A3 A4)

则模糊聚类评价结果为：B＝A·R

图2 模糊聚类综合评价法流程图

华东地区地质调查成果论文集:1999~2005

经过计算得到B＝（b1b2b3b4b5）

结果判断：

如果max（b1b2b3b4b5）＝b1，则此评价单元为Ⅰ级；

如果max（b1b2b3b4b5）＝b2，则此评价单元为Ⅱ级；

如果max（b1b2b3b4b5）＝b3，则此评价单元为Ⅲ级；

如果max（b1b2b3b4b5）＝b4，则此评价单元为Ⅳ级；

如果max（b1b2b3b4b5）＝b5，则此评价单元为Ⅴ级。

2 评价结果与分析

在本次九江的建设用地地质环境质量评价计算中，因数据相当多，且整个计算过程较为繁琐，我们主要通过编好的计算程序CityGeology来进行计算，将结果统一整理汇总。

在MapGIS平台上形成城市建设用地地质环境质量评价分区图，以体现规划区内的城市用地的地质环境对城市建设适宜性的差异。最终的评价结果、等级划分及说明见表6。

表6 九江市城市建设用地地质环境质量评价结果的等级划分及说明

3 结束语

通过运用敏感因子－模糊聚类综合评判法对九江市建设用地地质环境质量评价，获得比较满意的结果，此数学模型能够反映出建设用地质量评价的优劣好坏，是解决城市建设用地质量评价问题一种好的理论方法和手段。

参考文献

［1］许嘉巍，刘惠清.长春市城市建设用地适宜性评价.经济地理，1992，19（6），101～104

［2］陈桂华，徐椎利.城市建设用地质量评价研究.自然资源，1995，5（4）：22～30

Research of Geological Environmental Quality Evaluation of Urban Development Land

Su Jingwen1, Liu Hongying1, Shen Mangting1,Liang Hecheng2, Li Donghong3, Zhou Jianwei2, Long Xunlian3

(1. Nanjing Institute of Geology and Mineral Resources, Nanjing 210016; 2. China University of Geosciences, Wuhan 430074; 3. Jiangxi General Monitoring Station for Geo-environment, Jiujiang 330012)

Abstract: Through the experimental research of geological environmental quality evaluation of urban development land of JiuJiang, a suit of evaluation method and index system are trying to establish. So the geological environment of different type of cites can be evaluated objectively. The research will provide the decision-support in the aspect of geological environment information for city-planning, city-construction and city-management, and the optimizing configuration between city-construction and geological environment in the largest extent will be realized. The intention of secure, reasonable and economic city-construction also will be achieved.

In this research, the mathematics model of fuzzy clustering evaluation is used. In this model we choose four sensitive factors and eleven important factors. All these factors are the main influencing factors of geological environment of urban development land. Sensitive factors can negate construction suitability directly. The weighing of important factors is decided by the method of “expert-arrangement analysis”.

Because of the large number of data, we use the program CityGeology to calculate these data. Then the results form a subarea map of city construction suitability on the platform of MapGIS.

It is proved that the method of fuzzy clustering evaluation can attain relatively satisfactory result. The result can reflect the geological environment quality of urban development land. It is a good theoretical method and means to solve the problem of geological environment quality evaluation of urban development land.

Key words: Urban development land; Evaluation method; Jiujiang

林军

（福建省地质调查研究院，福州350003）

摘要：海岸侵蚀、淤积是改造沿海地质环境的主要因素，在当前世界海平面上升的总体情况下，海岸侵蚀将成为全球性海岸带最主要的自然灾害，海湾淤积影响着港口城市的可持续发展。利用遥感技术和时空对比分析等监测手段来揭示地质环境的这种深刻变化，以及对人类生存环境所产生的客观影响，是未来环境地质学研究的热点和难点问题。本文在系统总结现代海岸地质地貌特点，全新世以来海岸线变迁概况的基础上，对福建南部沿海地区海岸变迁的现状与发展趋势进行探讨，并提出有关环境地质问题及防治对策。

关键词：海岸变迁；海岸侵蚀；海湾淤积；环境地质；福建南部

1 现代海岸地质地貌特点

福建南部沿海地区海岸线总体呈NE—SW方向展布，岸线曲折蜿蜒，总长度约（包括岛屿岸线），其中，人工堤岸线长，约占海岸总长度的％。本区地质构造复杂，NNE与NE向的主干断裂控制着海岸的展布方位，NW向的张性断裂与前者复合部位，海湾、港澳发育。滨海陆地地貌以圆缓低丘、红土台地和河口平原为主。海岸呈现岬角与海湾相间，低丘与平原交错等特点。海岸带基岩有侏罗—白垩系火山岩类、燕山期花岗岩类、上三叠—侏罗系变质岩类和上第三系玄武岩类，岩石风化作用强烈；在河口和港湾地带第四系松散堆积物比较发育。根据构成海岸岩性的成因、形态和抗侵蚀能力，本区海岸可分为基岩海岸、砂质海岸和淤泥质海岸3大类型。

基岩海岸

基岩海岸主要分布在惠安崇武、晋江围头、龙海流会、漳浦六鳌和古雷、诏安宫口等半岛区域。在这些区段由于海岸直接遭受海水动力的强烈冲蚀和岸流的磨蚀作用，海蚀现象发育，几乎没有海滩堆积。基岩海岸按风化程度及抗蚀强度，还可进一步划分为岩质（新鲜基岩）海岸和风化壳海岸。

砂质海岸

砂质海岸多形成于滨海低丘或基岩岬角之间开阔的海湾内侧，如惠安大港、晋江深沪湾和围头湾、龙海港尾湾和隆教湾、漳浦浮头湾和将军湾，东山乌礁湾、诏安大埕湾等地，沿岸沙堤、沙坝、沙嘴，海成阶地和平原地貌发育，岸线较为平直。

淤泥质海岸

淤泥质海岸主要分布于宽阔海湾顶部，以及河流入海区域，按其物质来源和地理位置可分为港湾型和河口型。

（1）港湾型：主要分布于湄洲湾、厦门港、漳浦旧镇湾、东山湾和诏安湾等地。这些港湾的共同特点是：陆域由低丘或台地环绕，湾口常有岛屿屏障，往往湾中有湾，呈半封闭状态；因此，波浪作用微弱，岸坡低缓，滩涂开阔。其物质主要来源于周围基岩风化壳，经暂时性地表水流搬运或沿岸海流、潮流、波浪等搬运、沉积。根据野外调查，福建南部港湾型淤泥质海岸，目前仍处于充填、淤涨状态。

（2）河口型：主要分布于晋江口和九龙江口等较大河流湾口两岸，常形成宽阔的河口淤积平原。这些平原系断陷盆地在溺谷河口长期河、海等外动力交互作用下，逐渐回填发育而成，地形平坦，地貌类型单一，目前多数处于淤涨之中。

在港湾、河口的滩涂湿地，往往有零星、片状的红树林分布，目前保护较好的主要见于东山湾内、漳江口竹塔和九龙江口草埔头。红树林具有促进滩地淤积和防风固岸，以及净化海水的功能；建议加强对现有红树林海岸的管理和保护，在某些侵蚀岸段可进行人工种植，以改善海岸带的地质生态环境。

2 全新世以来海岸变迁概况

全新世早期（12000～8000a，.）

气候开始转暖，随着全球性第四纪末次冰川的消融，海平面大幅度持续上升。距今12000～9500a，沿海再次遭受海侵，平均海面高程约－（黄海高程，下同），海岸线比现在略偏东，距今8000a左右，海平面又出现小幅波动。

全新世中期（8000～2500a，.）

气候继续向暖，海平面高位震荡。距今约7500年是全新世最大的海侵，海面高程可达～，海水沿江入侵内陆，岸线位于现海岸线以西数千米至数十千米；距今约6000年，由于新构造断块差异升降运动，使全部岸段海水退出，平均低海面高程约－。随后，大约5400～3100年，海平面又开始上升，高海面高程约，稳定时间较长，海陆交接地带发育泥炭层及贝壳堤，古海岸线比现在略偏西；此后又发生小范围海退。

全新世晚期（2500a，.以来）

这是近代河床演变及滩涂发育时期，区域海平面基本稳定，但局部也存在升降问题，最后一次海退大约发生在距今1400～700年间。可见，全新世虽是一次海进，但不是直线式上升，而是存在多次海平面波动和岸线变迁的过程（表1，图1）。史志记载及测试资料表明，本区沿海大部分平原是近千年形成的。泉州平原是明朝（1368年）以后逐渐堆积而成的；龙海平原，根据沙头农场表层14C测年分析，距今约600年。晋江深沪湾（1987年）、漳浦前湖湾（1999年）、东山马銮湾（2001年）、石狮沙湖湾（2005年）等地，相继在潮间带发现原始古森林遗迹，说明近期海面有上升趋势，由于各岸段所处地质环境不同，内、外动力作用差异及人为因素影响等，现海岸线仍在不断发展演变过程之中。

表1 福建南部沿海全新世古海面标志物及14C测年一览表

续表

图1 福建南部沿海地区全新世古海岸变迁状况示意图［6］

3 海岸变迁的现状与趋势分析

海平面变化

海岸变迁是海平面和陆地升降的综合反映。近年来，各国科学家不断发出警告，由于二氧化碳所造成的温室效应和工业上大量使用氯氟烃等，导致大气臭氧层破坏，引起全球气候暖化，海水温度和海平面呈上升趋势。根掘国家海洋局发布的资料，以及我国数十个海洋观测站和验潮站长期监测数据表明，我国大部分沿岸海域的海水温度和海平面呈上升趋势。特别是20世纪60年代以来，全球海水温度逐渐升高，海平面在过去的百年中平均上升了，我国东南沿海平均上升了，相当于年平均上升速率，预测福建沿海上升速率可达～。其中，厦门30年间上升了，平均上升速率。

陆域地壳变化

本区陆域地壳形变的背景，主要受菲律宾板块与欧亚大陆板块碰撞的影响，在NWW向地应力场的作用下，NE向政和～大埔深大断裂南段的NW盘呈下降态势，SE盘则呈上升态势；故地壳形变总体特征呈现由内陆向沿海，并且由北向南掀斜。由于断裂的活动性，在NW向断陷洼地区，在掀斜状态之中仍然存在局部相对下降的地段，如漳浦、东山湾附近。根据地震部门观测，地壳形变幅值（间隔年），北部惠安、晋江为＋30～＋20mm，上升速率～；向南漳州、厦门为＋25～＋20mm，上升速率～；而到漳浦、东山为－10～－30mm，下降速率～。关于东山湾一带呈明显下降趋势的佐证还有：东山岛南部陈城镇有一明万历年间刻在基岩上的石碑，现已被海积砂掩埋；城关西埔20世纪60年代筑起的防潮海堤，早已报废；据澳角村渔民反映，原高潮线以上的民房，现在大潮可以淹到左右的高度；东山县渔民在兄弟屿海域不断打捞到砖块、瓦片，以及鹿、熊等大型脊椎动物骨骼；东山县“沉东京”的传说，在县志上有记载，从另一个侧面反映，居住在该地区的古人，也感受到了海岸变迁与沧海桑田的变化。

海岸线变迁

本区海平面上升势态在不同地段有不同的表现。宏观上，对于地壳形变呈上升趋势的地段，因地壳上升速度与海平面上升速度基本相等，故呈相对静止状态，海平面上升对该区影响相对较弱；对于地壳形变呈下降趋势的地段，因地壳下降速度与海平面上升速度基本相等，二者叠加造成海平面上升速度增加一倍，即可达～，使海岸线发生显著变化，构成对沿岸地区的严重威胁。微观上，由于海岸陆域升降、海平面变化，以及海洋和河口动力作用往往是交织进行的，工作区从北到南沿海各段的海岸线进退变迁也是各有差异的。现通过实测地形图（1959～1981年）和遥感手段（1986～2000年），以黄海高程零米线的变化为依据，将福建南部沿海地区海岸线变迁类型划分为蚀退海岸、淤涨海岸和稳定（平衡）海岸三种类型。

（1）蚀退海岸：开阔海域的岛屿、半岛或岬角，与波浪垂直的岸段，海湾内迎风浪一侧等，均可直接遭受风浪、潮汐的强烈侵蚀作用。关于海岸蚀退率的大小，除与外动力地质作用强度有关外，还受到组成海岸岩性的控制。岩质海岸抗蚀力较强，蚀退速度缓慢，短期内不易觉察其变化，其形态多为陡崖峭壁或水下岩滩，主要分布岛屿、半岛的东北部和南部，如崇武半岛大砟、镇海—流会角、东山岛澳角等地；强风化—剧风化的风化壳海岸抗蚀力相对较差，其形态常呈陡或直立状的海蚀土崖，由于受海浪营力的强烈侵蚀不断被夷平，常形成堆积沙滩或沙岸，如南安石井桥头、深沪圭庵寮等处。

因人工围垦或采砂等工程活动，造成物源中断或补给不足的砂质海岸，蚀退现象亦比较突出。如围头湾东石塔头一带，砂质岸滩原属于微涨或基本稳定；但自1956年以后，由于沿岸小湾河口建闸、围垦，加之人为大量挖沙，导致入海泥沙中断，物源补给不足，海岸强烈蚀退。近20年来，海岸蚀退～，高潮滩面蚀低～，沿岸沙堤冲蚀殆尽，已建石堤等护岸工程也屡遭破坏。区内代表性蚀退海岸零米线变化速率，参见表2。

表2 福建南部沿海地区蚀退海岸零米线变化速率统计表

全区蚀退海岸累计约，占岸线总长度的％，主要分布于强风化－剧风化基岩海岸与砂质海岸。

（2）淤涨海岸：主要分布泉州湾、安海港、同安湾、厦门港、旧镇湾、东山湾、诏安湾和宫口港。港湾型淤涨岸，主要分布于半岛两侧及岛屿西南侧，这类海湾虽无河流携带大量泥砂入湾，但由于近期海面上升，来潮快，退潮慢等水动力条件控制，使岸流及波浪带来的泥沙因水动力减弱而产生堆积，尤其是腹大口小及岸坡平缓的海湾更有利于淤积，那些物质来源丰富的海湾将逐步成陆，零米线向湾口及浅海扩展。河口型淤涨岸，由于泥砂来源丰富，水动力较弱，滩面宽阔平缓，组成物质较细，具有十分有利的沉积环境，零米线淤涨速率可达～，积高率～。

此外，围海造田，堵湾截流，修堤建闸等海岸工程活动，客观上阻碍了海流的畅通，减少了纳潮量，促使港湾加速淤积。如泉州湾洛阳江口段，从1972年开始，相继在洛阳桥建闸，随着“五一”围垦、城东围垦和白沙围垦等工程相继实施，使该区的纳潮面积相应减少了1：3以上，致使水道流速减缓，泥沙大量淤积，潮滩不断淤高，航道严重淤塞。从1969～2000年，后渚港零米线两侧向航道推进总和达，平均约。区内淤涨海岸零米线向外推移变化情况，祥见表3。

全区淤涨海岸累计约，占岸线总长度的％。其中，自然淤涨状态的岸线长，因海岸工程促进淤涨的岸段长约，占淤涨海岸总长度的％。

（3）稳定（平衡）海岸：系指长期以来，海岸冲淤动态变化基本平衡；或原为蚀退海岸，现采取工程或生物防护措施后，岸线基本趋于稳定。基岩稳定海岸，一般分布在地形比较隐蔽的港湾内；砂质稳定海岸，主要分布在与波浪作用方向平行或近于平行的开敞岸滩。如深沪湾南部，砂质海岸尽管季节变化明显，局部有冲淤现象；但岸外水深流急，物质来源比较有限，常年冲刷、淤积动态基本平衡，岸滩保持稳定。

本区稳定海岸累计约，占岸线总长度的％。其中，自然冲淤平衡岸段长；采取工程加固措施后，冲淤平衡岸段长约。

表3 福建南部沿海地区淤涨海岸零米线变化速率统计表

4 海岸变迁环境地质问题

海岸蚀退危及沿岸居民与基础设施的安全

在当前世界海平面上升的总体情况下，海岸侵蚀将成为全球性海岸带最主要的自然灾害。随着海水入侵、海岸冲刷、侵蚀后退，往往破坏沿岸公路、堤防、缆线等基础设施，威胁港口、码头等岸边工程的安全，加剧港口淤积，影响沿海地区经济发展。

（1）福建沿海每年都有强台风登陆，海啸、风浪、潮汐等外动力作用，强烈侵蚀着厦门大学一带海岸，有数百米海岸公路遭受毁坏；钟宅至同安海底缆线也曾被冲断；英厝至鳌冠红土台地，因长期遭受海岸侵蚀、土崖发育，不断引发海岸崩塌、滑坡，水土强度流失，大量泥沙入海，进一步加剧了厦门港的淤积问题。

（2）海岸侵蚀还常常毁坏海堤、防风林带等护岸工程，造成海水倒灌、吞没大片良田，引起土壤盐渍化和风沙活动，恶化滨海地质生态环境，并严重威胁着沿岸居民的生命、财产安全。厦门岛东岸曾厝安－港仔埔，有250m海堤全部毁坏，与白石炮台之间的护岸工程也遭到严重破坏，还有青礁1000m海堤也遭到同样破坏，堤内几十公顷良田，千余户居民及10多家工厂，面临着海水倒灌、浸没的危险。

（3）有的虽然没有明显的海岸蚀退现象，但由于海滩不断被侵蚀降低，从而引发岸坡变形、位移、失稳，影响港口、码头等工程的稳定与安全。随着海峡西岸经济区建设的深化，沿海岸边工程建设还将继续增加，海岸侵蚀将成为危害岸边工程建设的主要因素。按照发达国家经验，当前防护海岸侵蚀最有效的途径是海滩喂养，并辅以导堤促淤和外防波堤掩护等工程措施。当然，这些措施仍需视海岸地质环境特点而定，也可采用海滩人工砂补给法等。

海湾淤积影响港口城市的可持续发展

厦门、泉州、漳州均属滨海港口工贸城市，特别是泉州历史悠久，区域经济的兴衰发展与海岸变迁关系密切。

（1）泉州港在宋、元时期（公元960～1368年），曾经是世界性大港、“海上丝绸之路”的起点，有15000多艘大海舶，外港包括洛阳江口之后诸港、大盈溪口之安平港和泉州湾口的獭窟岛港等，通航日本、朝鲜、南亚、西亚及东非等几十个国家和地区。元二十九年（公元1292年），意大利旅行家马可波罗，奉元朝皇帝忽必烈之命，护送科克清公主远嫁波斯，就是从泉州港起航的；1974年在后诸港出土的宋代木构远洋船（现保存于泉州古船陈列馆），就是泉州港辉煌历史的见证。然而，明成化十年（公元1474年），从北宋到明朝建立了380余年的泉州市舶司因港口淤塞而迁往福州，泉州也从中国最大的港口城市变为“历史文化名城”。关于泉州港的衰退，不少论者都从社会因素着眼，但港口的严重淤积、海岸线的不断外推，仍是铁一般的事实。漳州月港（海澄）兴起在明朝中叶，主要是替代正在衰落中的泉州港。这里曾经商贾云集，洋船停泊，市镇繁华；永历十五年（公元1661年），民族英雄郑成功就在这里集结军队，整编东征，一举收复了台湾。但好景不长，随着海湾淤积、航道淤浅，“五口通商口岸”厦门港的开通，漳州月港也衰落了。

（2）港口选址应以岸线稳定，港内航道水深、淤少、避风、浪小等为原则。从海岸变迁角度看，崇武半岛岸段、石狮祥芝、晋江深沪、金门东北岸及大小金门海峡、漳浦六鳌、下寨、东山港等岸线比较稳定，具备建港条件。然而，有些岸段就目前状况看，似乎可以建港；但从海岸变迁发展趋势看，若不采取有效措施加以控制是不适宜的。例如，九龙江口厦门海沧－钱屿段，北心滩岸线淤涨速率达，海门岛东侧淤涨速率也达，积高率为，若照此速度发展30～40年后，黄海高程零米线可能到达钱屿。随着零米线向前推进，海湾滩底逐渐淤高，水深变浅，对建港十分不利。

滩涂淤涨给水产养殖业带来新的问题

通常认为滩涂淤涨有利于发展水产养殖业，但本区滩涂积高率大于海平面上升率，故海岸滩涂面积仍在不断扩展，水动力条件也在不断减缓。发展水产养殖除需要考虑滩涂面积的发展趋势外，还必须考虑滩涂地质环境的污染问题。

（1）由于河口、海湾滩涂的不断淤涨，每年都有新的沉积物覆盖在老的沉积物之上，致使底栖生物和浮游微生物的地质生态环境发生变化，有的生物难以继续适应并繁衍生存，生物多样性受到严重威胁。如厦门同安湾，由于河口建闸，湾内丙州、东坑大面积围垦等因素，导致落潮流速大减，泥质沉积物快速回淤，滩地与水道积高率～，淤泥层积厚达10～100cm，使得原来栖生于此的珍稀鱼类－厦门文昌鱼（由无脊椎向有脊椎动物过度的典型标本），因生态环境破坏，数量锐减，面临绝迹的危险，被迫迁移到厦门黄厝沙质海域。

（2）随着工农业生产的发展，“三废”排放量与日俱增、环境污染负荷加重，河流或海流带来的污染物质，往往在河口、海湾顶部水动力条件较弱的地方富集，致使滩涂淤涨区域水中缺氧或有害物质元素含量剧增；这样，将会改变原生滩涂的地质生态环境，使水中生物难以继续生存或产生恶性循坏，继而不适宜于水产养殖。这是今后水产养殖业不得不面临，需要研究解决的新问题。

5 结束语

（1）福建南部岸线长，海岸划分为基岩海岸、砂质海岸和淤泥质海岸三大类型。其中，基岩海岸又分为岩质海岸和风化壳海岸；淤泥质海岸分为港湾型和河口型。滨海红树林具有促淤、防风、固岸和净化海水的功能；建议加强管理与保护，在某些侵蚀岸段可进行人工种植，以改善海岸带的生态地质环境。

（2）全新世虽是一次海进，但存在多次海平面波动和岸线变迁的过程。史志记载及测试资料表明，本区沿海大部分平原是近千年形成的。晋江深沪湾（1987年）、漳浦前湖湾（1999年）、东山马銮湾（2001年）、石狮沙湖湾（2005年）等地，相继在潮间带发现原始古森林遗迹，说明近期海面仍有上升趋势，由于各岸段所处地质环境不同，现海岸线仍处在发展演变过程之中。

（3）海岸变迁是海平面与陆地升降的综合反映。全区蚀退海岸累计，占岸线总长％，主要分布强风化－剧风化基岩海岸与砂质海岸；淤涨海岸累计，占岸线总长％，主要分布河口、港湾淤泥质海岸；稳定（平衡）海岸累计，占岸线总长％。其中，自然淤涨海岸，工程促淤海岸，占淤涨海岸％；自然冲淤平衡岸段，采取工程加固措施后，冲淤基本平衡岸段。

（4）海岸侵蚀往往破坏沿岸公路、堤防、缆线等基础设施，威胁港口、码头等岸边工程的稳定与安全，加剧港口淤积，影响沿海地区经济发展。当前防护海岸侵蚀最有效的途径是海滩喂养，并辅以导堤促淤和外防波堤掩护等工程措施，亦可采用海滩人工砂补给法等。

（5）厦门、泉州、漳州等港口城市，经济发展与海岸变迁关系密切。港口选址应以岸线稳定，港内航道水深、淤少、避风、浪小等为原则。从海岸变迁角度看，崇武半岛岸段、石狮祥芝、晋江深沪、金门东北岸及大小金门海峡、漳浦六鳌、下寨、东山港等岸线比较稳定，具备建港条件。

（6）本区滩涂积高率大于海平面上升率，故海岸滩涂面积仍在不断扩展，水动力条件也在不断减缓。发展水产养殖除需要考虑滩涂面积的发展趋势外，还必须考虑滩涂地质环境的污染问题。

参考文献

［1］谢再团等.台湾海峡西岸晚更新世以来的海侵及海平面变化特征.台湾海峡及其两岸地质地震研讨会论文集.北京：海洋出版社，1991

［2］陈承惠等.闽南沿海全新世地质年代学研究.台湾海峡，1982（2）

［3］广州地理研究所.闽南晚第四纪海平面变化初步研究.1987

［4］郑晓云.闽南沿海晚更新世以来的海平面变化.国家海洋局厦门海洋三所，1995

［5］郭允谋，李庆年.福建湄洲湾的演变.热带海洋，1987，6（6）

［6］陈峰.古雷半岛海滩岩的形成及闽南沿海海平面变化.中国海平面变化.北京：海洋出版社，1986

［7］陈伟光.华南沿海14C同位素年代测定数据.华南地震，1982，4（4）

［8］王绍鸿，杨建明，曾从盛等.中国东南沿海五万年来的海平面变化.福建省地学论文集.福州：福建省地图出版社，1996

［9］蔡丽珠.厦门员当港ZK3702钻孔第四纪微体古生物群及海侵初探.福建地质，1988，7（3）

［10］潘国轩，林敦宇等.福建省海岸带地质地貌（陆地）综合调查报告.福建省第二水文地质工程地质队，1986

The Environment Geology Problem of Coast Line Changes in South Fujian

Lin Jun

( Fujian Institute of Geological Survey, Fuzhou 350003)

Abstract: Under the global sea-level rising condition, coast erosion is the main natural disaster and gulf accumination influence on sustainous development of the port city. Therefore coast erosion and gulf accumination are considered as the major problem to be solved in improment of coast geological environment. Based on the summary of characteristics of modem coast geography and coast line change since the Holocene , the present situation and development tendency of coast line changes in South Fujian have been studied.

Key words: The coast changes; The coast erodes; The gulf accumulations; Environment geology; South Fujian coust areas

论地下工程引起的地质问题及防治措施论文

摘要：随着城市建设的大力发展，地下工程建设越来越多，由此引发的各类工程地质问题也逐渐显现出来，根据城市地下工程的特点，对地下工程开挖引起的工程地质问题进行了分析并提出了预防措施。

关键词：地下工程；工程地质问题；预防

城市地下工程具有现场环境条件复杂、施工难度大、技术要求高、工期长、对环境影响控制要求高等特点，是一项相当复杂的高风险性系统工程。但是，地下工程建设一般都在市区内，在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应，对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害，已经出现并且孕育诸多工程地质问题。

1地下工程开挖引起的工程地质问题

地面沉降

地层初始应力状态的改变引起的地表沉降：地下工程开挖是在存在初始应力场的地层中进行的，开挖引起地层初始应力状态的改变，即二次应力场，它是由地层初始应力场与开挖引起的附加应力场的叠加应力场，对应二次应力场开挖的位移场仅是由开挖引起的附加应力场。地表沉降的主要机理是由开挖面的应力释放，附加应力等引起地层的弹塑性变形。引起初始地应力状态改变的主要原因有：

（1）地下工程开挖引起的附加应力；

（2）地下工程施工对地层的扰动和地层损；

（3）地下水渗流引起的地下水位的变化。

土体的固结沉降：地下工程施工引起的地表沉降与时间有关。土体内部含水渗出，体积逐渐减少，这一现象成为土的“固结”。随着土体的固结，土体的压缩变形和强度逐渐增长。因此，土的固结所产生的沉降是城市地下工程施工中最值得注意的问题之一。根据地下工程施工的特点总结固结沉降的主要原因有：

（1）地下水位下降引起的固结沉降；

（2）土体空隙水压力变化，引起土体的固结沉降；

（3）土体扰动后，重新固结后产生沉降；

（4）土体的次固结和流变。

洞室围岩失稳

地下开挖后，洞壁围岩由于失去了原有的岩体的支持而向洞内产生松胀变形，如果变形超过了围岩所能承受的能力，围岩就会被破坏。围岩的变形破坏程度常取决于围岩的应力状态、岩体结构和洞室的断面形状等。洞室开挖使地下原来的应力状态被破坏，围岩应力重分布，产生变形位移。

均质岩土体中应力未达到或未超过其强度以前，在开挖过程中的变形，以弹性变形为主，变形速度快，变量小，瞬时完成，一般不易察觉；当应力达到或超过岩土体强度时，塑性变形十分明显，发生压碎、拉裂或剪破。当岩体强度主要由结构面控制时，与上述情况基本一样，但当结构面组合构成围岩不稳定条件时，岩体除了弹性变形外，塑性变形也比较明显，它表现为围岩分离体（岩块）的相互错动，围岩松动时围岩稳定性降低，为进一步松动创造了条件。

斜坡破坏

斜坡破坏主要发生在山区城市，除直接经济损失外，还可能造成人员伤亡，其原因主要是:由于自然地质作用和工程地质作用引发的，而工程地质作用造成的斜坡破坏较自然地质作用频率大。当然决非任何斜坡破坏都能称为地质灾害，但斜坡破坏确属重大的地质灾害类型之一。

斜坡破坏主要形式为滑坡，其影响因素主要有岩性、构造、地形、地震、降雨及人类活动等。其中，许多山体滑坡现象是由地下工程活动引发的，即主要是由于地下工程的开挖或采掘影响到了上部的山体，使岩体开裂，地面倾斜，并在一定条件的配合下，导致山体失稳形成滑坡。在隧道建设中，滑坡现象主要发生在浅埋、偏压及进出口等地段，其危害常常比较严重。为评价斜坡岩土的稳定性，预防斜坡破坏导致的地质灾害，认识引起斜坡破坏的内在原因与外部条件，掌握其运动发展规律显得非常重要，尤其是当前在城市这个人类经济活动的密集区，斜坡破坏造成的经济损失和人员伤亡都是巨大的`，都是由于工程活动不合理造成的。 地下水污染

在城市环境地质中地下水的不良作用主要表现为地下水的侵蚀。地下水的不良作用和地下水污染主要由人为引起。随着经济持续稳定发展，人类活动加剧，对地下水的污染越来越严重，主要表现为：多数城市垃圾随意堆放；工业废水和废液不经处理或初步处理后任意排放。首先污染地表水，经地表水补给地下水或渗入地下水，再污染地下水，使地下水具有侵蚀性，对城市的建筑物基础及地下工程不断侵蚀破坏。

2防治措施

开展详尽的工程地质勘察

工程地质勘察资料是地下工程施工的重要依据，通过详细的工程地质勘察，为设计施工提供需要的参数和指标，确定合理的开挖方案、开挖步骤，如果地下工程建设所涉及勘察资料不详细、不准确，势必给支护工程带来事故隐患。

做好开挖方案的优化选择

地下工程的开挖方法很多，以基坑工程为例，有分层全开挖、中心岛式开挖等等。开挖顺序不同，引起的位移不同，中心岛法的开挖顺序就比从一个方向按顺序向另一个方向的开挖方法，对基底隆起和桩后地面沉降有一定程度地减少。因此，基坑开挖时应做好开挖方案的优化选择。

实行科学的降水设计

水是影响基坑工程稳定的重要因素之一，从实际统计资料来看，约有70%的基坑事故与地下水有关，因此，地下工程建设中应特别注意地下水的影响。地下工程建设绝大多数都需要进行人工降低地下水。要降低地下水位，就要合理地选择降水方法，在此基础上进行人工降水的方案设计，以及进行降水方案的水位预测，通过预测进行降水方案的优化，从而达到最佳的降水方案。

做好现场监测，开展信息化施工技术

地下工程是土体与围护结构体相互共同作用的一个动态变化的复杂系统，仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂的开挖和降雨等条件下支护结构与土体的变形破坏，也难以完成可靠而经济的开挖设计。通过施工时对整个工程进行系统的监测，可以了解变化的态势，利用监测信息的反馈分析，就能较好地预测系统的变化趋势。当出现险情预兆时，可做出预警，及时采取措施，保证施工和环境的安全；当安全储备过大时，可及时修改设计，削减围护措施。

积极采用新技术、新方法

工程实践证明，采用基坑内降水、坑内侧土体加固（化学灌浆、石灰桩加固等）、及时支撑并预加轴力、增加挡墙的入土深度、墙外地层中筑帷幕、坑内降水坑外注水、分步开挖、逆作法施工、信息反馈施工法的采用等，对改善基坑变形、提高其稳定性有重要意义。计算机技术方法应广泛地应用到地下工程建设中，如进行数据分析与计算、计算机制图、计算机辅助深基坑设计、信息施工与管理等领域具有十分广阔的前景。

结语

地下空间资源正越来越多被开发利用于各种领域，如地下轨道交通工程、地下街、地下室、地下车库等各类地下工程，已经成为现代城市功能转入地下的重要载体。但是，地下工程建设一般都在市区内，在其施工过程中常常会引起周围地层的位移、变形、沉降与塌陷等环境地质效应，对周围地面建筑物及基础、地下早期人防和其他构筑物、公共地下管线和各种地下设施以及城市道路的路基、路面等都可能构成不同程度的危害。因此，研究城市地下建设工程引起的地质问题及其防治措施具有相当重要的现实意义。