1、1海岸带地质环境问题海岸带地质环境问题环境地质学分论 若干地质环境问题的论述2 广义的海岸带广义的海岸带包括从沿海低地到陆架坡折带的广大地域，包括从沿海低地到陆架坡折带的广大地域，是水圈、岩石圈、生物圈和大气圈相互作用的交汇地带，也是水圈、岩石圈、生物圈和大气圈相互作用的交汇地带，也是人类经济活动最活跃、人为环境影响最严重的地区。是人类经济活动最活跃、人为环境影响最严重的地区。1、概述、概述3砂质海岸带的范围砂质海岸带的范围1、概述、概述41、概述、概述北纬北纬30以南以南，化学风化强烈，风化产物中粘土含量高，高价铁多于低，化学风化强烈，风化产物中粘土含量高，高价铁多于低价铁，普遍发育红壤；价
2、铁，普遍发育红壤；北纬北纬30往北往北，化学风化显著减弱，红壤亦为棕壤和黑壤所取代。实践，化学风化显著减弱，红壤亦为棕壤和黑壤所取代。实践证明，气候和植被同地形一样，也是影响沉积物的性质、输运方式和扩证明，气候和植被同地形一样，也是影响沉积物的性质、输运方式和扩散途径的重要因素。散途径的重要因素。因此，中国海岸带的特征与演变存在着显著的南北差异。因此，中国海岸带的特征与演变存在着显著的南北差异。中国大陆东西地形差异和南北气候分带，是控制中国海岸带发育的宏观中国大陆东西地形差异和南北气候分带，是控制中国海岸带发育的宏观地质背景，也是影响中国海岸带稳定性的主要因素。地质背景，也是影响中国海岸带稳定
3、性的主要因素。u中国大陆复杂的地球化学过程中国大陆复杂的地球化学过程52、中国海岸带的主要类型、中国海岸带的主要类型 按照板块构造理论，我国的海岸带可以分为按照板块构造理论，我国的海岸带可以分为板块前缘碰撞海板块前缘碰撞海岸带岸带和和陆缘海海岸带陆缘海海岸带。（1 1）台湾岛东侧的海岸带属于）台湾岛东侧的海岸带属于板块前缘碰撞海岸带板块前缘碰撞海岸带，发育，发育有陡峭的断层崖，几乎没有陆架，海岸带直接与深海沟相邻。有陡峭的断层崖，几乎没有陆架，海岸带直接与深海沟相邻。（2 2）我国其它海岸属于）我国其它海岸属于陆缘海海岸带陆缘海海岸带，有宽广的陆架，除，有宽广的陆架，除局部断层海岸外，岸坡平缓
4、，大河三角洲发育。局部断层海岸外，岸坡平缓，大河三角洲发育。62、中国海岸带的主要类型、中国海岸带的主要类型 根据第四纪以来内动力作用的特点，我国的根据第四纪以来内动力作用的特点，我国的陆缘海海岸陆缘海海岸带带又可分为又可分为沉降海岸带沉降海岸带、稳定稳定-上升海岸带上升海岸带和和火山海岸带火山海岸带。我国主要河流的入海口大多在我国主要河流的入海口大多在沉降海岸带沉降海岸带的范围内，的范围内，发育了巨大的三角洲体系。由北向南我国的沉降海岸带为：发育了巨大的三角洲体系。由北向南我国的沉降海岸带为：下辽河平原、渤海湾的西岸、黄河三角洲、莱州湾、苏北、下辽河平原、渤海湾的西岸、黄河三角洲、莱州湾、苏
5、北、长江三角洲、珠江三角洲、北部湾的北岸及海南岛北部。长江三角洲、珠江三角洲、北部湾的北岸及海南岛北部。73、海岸带的资源、海岸带的资源渔业资源渔业资源矿产资源矿产资源景观资源景观资源湿地资源湿地资源海洋产业海洋产业 8n 海岸带的物质平衡海岸带的物质平衡是建立在海陆相互作用的基础上的。海是建立在海陆相互作用的基础上的。海陆任何一方的重大改变都会引起一系列的连锁反应，并最终陆任何一方的重大改变都会引起一系列的连锁反应，并最终导致物质平衡的破坏，其表现形式就是海岸的异常进积和蚀导致物质平衡的破坏，其表现形式就是海岸的异常进积和蚀退。退。n 自自2020世纪世纪7070年代以来，由于降水量的减少，
6、水利工程的建年代以来，由于降水量的减少，水利工程的建设，工农业用水的增加，流域植被的破坏、河床采沙等人类设，工农业用水的增加，流域植被的破坏、河床采沙等人类活动因素的影响，主要河流入海水量和输沙量都有不同程度活动因素的影响，主要河流入海水量和输沙量都有不同程度的减少，其结果是我国的的减少，其结果是我国的沙泥质海岸普遍出现了侵蚀后退沙泥质海岸普遍出现了侵蚀后退的的现象。现象。4、中国海岸带的物质平衡、中国海岸带的物质平衡 河流从陆地上带来的泥沙是海岸带物质的主要来源河流从陆地上带来的泥沙是海岸带物质的主要来源 9我国主要河流年平均入海输沙量为我国主要河流年平均入海输沙量为201374.84万吨或
7、万吨或 467吨吨/平方公里平方公里年，正是这一泥沙量维持着我国海岸带的稳定年，正是这一泥沙量维持着我国海岸带的稳定和平衡。和平衡。我国在西部实施了一系列大型的工程项目，如三峡枢纽工程、黄河我国在西部实施了一系列大型的工程项目，如三峡枢纽工程、黄河上游水库建设、西部大面积退耕还林等。上游水库建设、西部大面积退耕还林等。这些工程项目都有一个共同效果，就是这些工程项目都有一个共同效果，就是改变由西向东的泥沙输运过改变由西向东的泥沙输运过程，减少河流入海的泥沙量，从而打破现有的海岸带物质平衡。程，减少河流入海的泥沙量，从而打破现有的海岸带物质平衡。4、中国海岸带的物质平衡、中国海岸带的物质平衡10u
8、 海岸生态环境破坏海岸生态环境破坏滩涂湿地破坏严重，围垦、养滩涂湿地破坏严重，围垦、养殖虾蟹、工程影响殖虾蟹、工程影响红树林的生存状况令人担忧。红树林的生存状况令人担忧。物种消失、护岸作用减弱、海物种消失、护岸作用减弱、海岸侵蚀岸侵蚀海岸带的珊瑚礁生存现状亦岌海岸带的珊瑚礁生存现状亦岌岌可危。岌可危。海底沉积物污染问题日益受到海底沉积物污染问题日益受到关注关注5、中国海岸带地质灾害的主要类型、中国海岸带地质灾害的主要类型11u 海岸侵蚀、港湾河口淤积、海平面上升、沿岸土地盐渍化、海水入海岸侵蚀、港湾河口淤积、海平面上升、沿岸土地盐渍化、海水入侵、沿海地面沉降等。侵、沿海地面沉降等。中国海岸带生
9、态地质环境具有中国海岸带生态地质环境具有“与生俱来与生俱来”的的脆弱性，海平面稍有上升，地质灾害大幅度增脆弱性，海平面稍有上升，地质灾害大幅度增强。据预测，强。据预测，2050年，海岸上升引起的年，海岸上升引起的淹没损淹没损失失及及护岸费用护岸费用可能达到可能达到881.41504.7亿。亿。我国入海大河中上游兴建的大型工程，加剧了我国入海大河中上游兴建的大型工程，加剧了海岸带地质灾害海岸带地质灾害。人类对海岸带的不合理开发，造成海岸带地质人类对海岸带的不合理开发，造成海岸带地质环境进一步恶化，环境进一步恶化，河口、港湾淤积河口、港湾淤积，影响航运，影响航运生产。生产。2001年灾害直接经济损
10、失年灾害直接经济损失100亿元，是亿元，是1980年的年的20倍。倍。5、中国海岸带地质灾害的主要类型、中国海岸带地质灾害的主要类型12第一阶段：开展长江三角洲经济区、第一阶段：开展长江三角洲经济区、珠江三角洲经济区和环渤海经济区珠江三角洲经济区和环渤海经济区海岸带调查工作和评价工作，初步海岸带调查工作和评价工作，初步建立我国海岸带环境地质数据库和建立我国海岸带环境地质数据库和海岸带灾害评价系统。海岸带灾害评价系统。第二阶段：开展海南第二阶段：开展海南-广西的生物广西的生物海岸和厦漳泉经济区的港湾海岸和厦漳泉经济区的港湾-基岩基岩质海岸带的环境地质调查和地质灾质海岸带的环境地质调查和地质灾害评
11、价工作，同时，完善数据库和害评价工作，同时，完善数据库和系统。系统。u 阶段目标任务阶段目标任务6、中国海岸带地质灾害的防治、中国海岸带地质灾害的防治13课题海洋灾害课题海洋灾害 课题地下水砂矿资源调查课题地下水砂矿资源调查 课题课题 信息技术研究信息技术研究 课题生态地质环境课题生态地质环境 u 主要工作主要工作航空激光测绘多波束测量卫星遥感及航空摄影6、中国海岸带地质灾害的防治、中国海岸带地质灾害的防治14一、海水入侵的概念一、海水入侵的概念二、中国海水入侵现象的发展现状二、中国海水入侵现象的发展现状三、海水入侵的原因三、海水入侵的原因四、海水入侵的形成机制四、海水入侵的形成机制五、海水入
12、侵的调查评价五、海水入侵的调查评价六、海水入侵的防治六、海水入侵的防治主要内容主要内容15第一节第一节 海水入侵的概念海水入侵的概念u 基本概念基本概念 由于自然和人为原因，沿海地区地下水水动力条件发生变化，由于自然和人为原因，沿海地区地下水水动力条件发生变化，使含水层中的使含水层中的淡水与海水的平衡状态被破坏淡水与海水的平衡状态被破坏，导致海水或与海水有直，导致海水或与海水有直接动力联系的高矿化地下咸水沿含水层或导水构造向陆方向扩侵，使接动力联系的高矿化地下咸水沿含水层或导水构造向陆方向扩侵，使地下地下淡水资源遭到破坏淡水资源遭到破坏的危害。的危害。地质灾害分类分级地质灾害分类分级(试行）试
13、行）DZ0238-2004DZ0238-2004 海水入侵海水入侵是指沿海地区，由于海平面上升或陆地人为采水，陆地是指沿海地区，由于海平面上升或陆地人为采水，陆地地下水位相对降低而引起海水沿含水层向陆地方向潜入的现象和过程。地下水位相对降低而引起海水沿含水层向陆地方向潜入的现象和过程。16u 概念概念海水入侵海侵图7-1海水入侵与海侵的不同海水入侵：强调含水层的变化海水入侵：强调含水层的变化 海侵：海水沿陆地表面的扩张海侵：海水沿陆地表面的扩张 时间尺度相对较小时间尺度相对较小 地质演化的时间尺度大地质演化的时间尺度大 区域范围有限区域范围有限 区域范围广大区域范围广大海侵（海进）海侵（海进）
14、：由于海面上升或陆地下降造成海水面积扩大，陆地面积缩：由于海面上升或陆地下降造成海水面积扩大，陆地面积缩小，海岸线向陆地方向推进的地质现象。小，海岸线向陆地方向推进的地质现象。第一节第一节 海水入侵的概念海水入侵的概念17第一节第一节 海水入侵的概念海水入侵的概念 海水入侵与地质学中所讲的海水入侵与地质学中所讲的“海侵海侵”是两个不同是两个不同的概念。的概念。与海水入侵不同的是，海侵发生的时空尺度要大得多，往与海水入侵不同的是，海侵发生的时空尺度要大得多，往往发生在一个广大的区域上，一般认为，海侵面就是一个不整往发生在一个广大的区域上，一般认为，海侵面就是一个不整合面，也是一个典型的穿时面。海
15、侵的过程往往用地质演化的合面，也是一个典型的穿时面。海侵的过程往往用地质演化的时间尺度来表达，另一个不同之处是海侵是海陆界线的变化，时间尺度来表达，另一个不同之处是海侵是海陆界线的变化，更注重的是海水沿更注重的是海水沿陆地表面陆地表面向内陆扩张的过程，而不进一步追向内陆扩张的过程，而不进一步追究是否有部分海水从地下含水层通道进入内陆究是否有部分海水从地下含水层通道进入内陆。18第一节第一节 海水入侵的概念海水入侵的概念u 危害危害l陆地含水层咸化陆地含水层咸化l机井报废机井报废l淡水供应量减少淡水供应量减少l土地盐渍化土地盐渍化l地方病地方病191 1 存在海水与陆地含水层的水力联系存在海水与
16、陆地含水层的水力联系 海洋是陆地地表水、地下水的最终排泄区，海平面则是海洋是陆地地表水、地下水的最终排泄区，海平面则是地球表面的最低排泄基准面。如果沿海地区存在着裂隙、岩地球表面的最低排泄基准面。如果沿海地区存在着裂隙、岩溶和松散的孔隙介质含水层，而且这些含水层延伸到海中，溶和松散的孔隙介质含水层，而且这些含水层延伸到海中，就有可能成为就有可能成为海水入侵的通道海水入侵的通道。u 海水入侵发生的条件海水入侵发生的条件第一节第一节 海水入侵的概念海水入侵的概念20第一节第一节 海水入侵的概念海水入侵的概念2 海水压力大于陆地含水层的水头压力海水压力大于陆地含水层的水头压力 水的流动是在存在压力差
17、的情况下发生的。由于陆地地下水的流动是在存在压力差的情况下发生的。由于陆地地下水的密度（比重）小于海水，要避免海水潜入，就必须具有水的密度（比重）小于海水，要避免海水潜入，就必须具有较高的水头压力。较高的水头压力。在没有发生海水入侵的沿海地区，可能存在在没有发生海水入侵的沿海地区，可能存在两种情况两种情况，一是，一是没有水力联系的通道，二是有通道，但陆地地下水水头高，没有水力联系的通道，二是有通道，但陆地地下水水头高，压力值大于海水，此时，陆地地下水可不断地从海面以下出压力值大于海水，此时，陆地地下水可不断地从海面以下出口排向大海。口排向大海。21图7-2海水入侵示意图陆地表面潜水面陆地含水层
18、咸淡水分界隔水底板淡水海下出口海平面需要说明的是，海水和淡水存在着密度差，即使在陆地含水层的水头压力需要说明的是，海水和淡水存在着密度差，即使在陆地含水层的水头压力大于海水压力且存在水力联系通道的情况下，海水也只会呈楔状体插入到大于海水压力且存在水力联系通道的情况下，海水也只会呈楔状体插入到含水层的底部，楔状体的上方则是陆地地下水的排泄通道。含水层的底部，楔状体的上方则是陆地地下水的排泄通道。22l 中国海岸带背靠西部中国海岸带背靠西部大陆，面向全球规模大陆，面向全球规模最大的西太平洋边缘最大的西太平洋边缘海。海。l 中国大陆海岸线北起中国大陆海岸线北起辽宁鸭绿江口，南至辽宁鸭绿江口，南至广西
19、北仓河口，全长广西北仓河口，全长超过超过18,000 km，大小，大小岛屿岛屿6,500座，大陆岸座，大陆岸线和岛屿岸线总长达线和岛屿岸线总长达32,000 km。第二节第二节 中国海水入侵现象的发展现状中国海水入侵现象的发展现状23 我国海岸线长度为我国海岸线长度为3.23.2万万kmkm，其中大陆岸线，其中大陆岸线1.81.8万万kmkm。沿海地区是我。沿海地区是我国目前经济开发的重点地区。这些地区在以下方面为海水入侵提供了条国目前经济开发的重点地区。这些地区在以下方面为海水入侵提供了条件：件：随着经济发展，对水资源的需求日益增长，随着经济发展，对水资源的需求日益增长，过量抽取地下水过量抽
20、取地下水，其，其结果会使沿海地区地下水水位下降，量减少。结果会使沿海地区地下水水位下降，量减少。拦蓄截取地表水拦蓄截取地表水，使入海量减少，使地表水补给地下水量减少，使入海量减少，使地表水补给地下水量减少，地下水位下降。地下水位下降。沿海地区是松散堆积物的沉积区，主要是冲洪积和海相沉积成因。沿海地区是松散堆积物的沉积区，主要是冲洪积和海相沉积成因。陆相物质的搬运堆积，主要靠地表径流。河床堆积物相对粗大，并一直陆相物质的搬运堆积，主要靠地表径流。河床堆积物相对粗大，并一直延伸到大海。延伸到大海。第二节第二节 中国海水入侵现象的发展现状中国海水入侵现象的发展现状u 我国海水入侵现状的主要原因我国海
21、水入侵现状的主要原因24第二节第二节 中国海水入侵现象的发展现状中国海水入侵现象的发展现状我我国国海水入侵的主要分布海水入侵的主要分布25第二节第二节 中国海水入侵现象的发展现状中国海水入侵现象的发展现状我我国国海水入侵的主要分布海水入侵的主要分布26第二节第二节 中国海水入侵现象的发展现状中国海水入侵现象的发展现状我我国国海水入侵的主要分布海水入侵的主要分布27 海水入侵是陆地地下水的压力与海水压力失衡造成的。海水入侵是陆地地下水的压力与海水压力失衡造成的。l海平面的相对上升海平面的相对上升 海水量的变化（气候、冰川消融等）海水量的变化（气候、冰川消融等）海洋盆地容积的变化（大洋中脊扩张、陆
22、源物质堆积等）海洋盆地容积的变化（大洋中脊扩张、陆源物质堆积等）滨海地区地面沉降（构造沉降）滨海地区地面沉降（构造沉降）l陆地地下水头下降陆地地下水头下降 沿海地区开采地下水沿海地区开采地下水 筑坝建水库等拦截地表水筑坝建水库等拦截地表水 气候干旱气候干旱l其他原因其他原因 修建盐田、近海河道清淤、沿海城市建设等修建盐田、近海河道清淤、沿海城市建设等第三节第三节 海水入侵的原因海水入侵的原因28海水入侵过程海水入侵过程海（咸）水楔形体不断扩大，即楔形体移动的动力海（咸）水楔形体不断扩大，即楔形体移动的动力学过程学过程由多个时间段分析海水与陆地地下水分界面的位置和形态变化过程，由多个时间段分析海
23、水与陆地地下水分界面的位置和形态变化过程，分析是否处于正常涨落。分析是否处于正常涨落。u 咸淡水分界面的理论解咸淡水分界面的理论解第四节第四节 海水入侵的形成机制海水入侵的形成机制陆地表面潜水面陆地淡水咸淡水分界隔水底板淡水海下出口海平面海水楔一、稳定分界面的静力平衡模式二、稳定分界面的动水压力平衡模式29p 遥感解译遥感解译 海水与淡水水域，分析海水入侵地下淡水的分布范围。海水与淡水水域，分析海水入侵地下淡水的分布范围。p 水文物探水文物探 查明海水入侵范围，咸水、淡水分界面。查明海水入侵范围，咸水、淡水分界面。电测深法、电剖面法、自然电场法、激发极化法、瞬变电磁法、电测深法、电剖面法、自然
24、电场法、激发极化法、瞬变电磁法、井中井中CT。p 地下水监测网地下水监测网 监测地下水水位、水质动态及地面水体的水位变化，分析咸淡水监测地下水水位、水质动态及地面水体的水位变化，分析咸淡水入侵程度或确定淡水的临界开采量。入侵程度或确定淡水的临界开采量。第五节第五节 海水入侵的调查评价海水入侵的调查评价30p 综合分析研究综合分析研究 根据地质背景调查、遥感解译、地下水监测、水文物根据地质背景调查、遥感解译、地下水监测、水文物探资料，综合分析造成海水入侵的自然因素和人为因素。探资料，综合分析造成海水入侵的自然因素和人为因素。查明海水入侵途径，根据水化学分析、物探成果，进查明海水入侵途径，根据水化
25、学分析、物探成果，进行海水入侵程度分区，分析海水入侵发展趋势。行海水入侵程度分区，分析海水入侵发展趋势。第五节第五节 海水入侵的调查评价海水入侵的调查评价31l海水入侵化学指标与入侵程度等级划分海水入侵化学指标与入侵程度等级划分32u 海水入侵的防治海水入侵的防治第六节第六节 海水入侵的防治海水入侵的防治海水入侵的发生需具备两个基本条件：海水入侵的发生需具备两个基本条件：海平面上升或陆地地下水位下降，海水和陆地淡水间动水海平面上升或陆地地下水位下降，海水和陆地淡水间动水压力平衡；压力平衡；存在联系海水与地下淡水的存在联系海水与地下淡水的“地下通道地下通道”。33 在当前科学技术水平下，人类对海
26、平面的升降运动仍难在当前科学技术水平下，人类对海平面的升降运动仍难以操控，只能通过调整地下水流动系统的结构使海水和陆地以操控，只能通过调整地下水流动系统的结构使海水和陆地地下水间达到压力平衡，即通过地下水间达到压力平衡，即通过改变地下水的源、汇条件改变地下水的源、汇条件，使渗流场形态发生改变，从而防止海水入侵，甚至使入侵的使渗流场形态发生改变，从而防止海水入侵，甚至使入侵的咸水退回海洋。由于这类方法改变的是地下水渗流场结构，咸水退回海洋。由于这类方法改变的是地下水渗流场结构，我们形象地称之为我们形象地称之为地下水系统软结构的调整地下水系统软结构的调整。6.1 地下水系统软结构的调整地下水系统软
27、结构的调整34限制淡水开采量（削弱人工汇的强度）限制淡水开采量（削弱人工汇的强度）地下水位抬升防治海水入侵的示意图35进行人工回灌，提升陆地淡水水位（建立人工源）进行人工回灌，提升陆地淡水水位（建立人工源）人工回灌防治海水入侵的示意图 36设置抽水槽，抽出咸水（重建咸淡水的区域汇）设置抽水槽，抽出咸水（重建咸淡水的区域汇）抽水槽防治海水入侵示意图 376.2 地下水系统硬结构的调整地下水系统硬结构的调整 将采用工程措施切断海水和地下水通道的方法称为地下将采用工程措施切断海水和地下水通道的方法称为地下水系统硬结构的调整。水系统硬结构的调整。38隔水槽，阻断咸水的入侵途径隔水槽，阻断咸水的入侵途径隔水墙防治海水入侵示意图
