淺析武漢市環(huán)境地質(zhì)問題

1、淺析武漢市環(huán)境地質(zhì)問題武漢市勘測設(shè)計研究院 官善友 彭漢發(fā)提 綱武漢地區(qū)區(qū)域地質(zhì)概況武漢市工程地質(zhì)概況武漢地區(qū)水資源概況武漢市主要環(huán)境地質(zhì)問題相關(guān)防治措施結(jié) 語一、武漢市區(qū)域地質(zhì)概況武漢市位于江漢平原東部，長江中游與長江、漢水交匯處。東經(jīng)1134111505,北緯29583122。武漢市總體規(guī)劃分為市域、城鎮(zhèn)地區(qū)和主城三個層次，市域規(guī)劃范圍即武漢市行政區(qū)域，面積8467平方公里；城鎮(zhèn)地區(qū)規(guī)劃包括主城、外圍7個重點鎮(zhèn)及其間的農(nóng)業(yè)和生態(tài)用地，面積2256平方公里；主城規(guī)劃范圍以三環(huán)以內(nèi)地區(qū)為主，面積約850平方公里。武漢市城市規(guī)劃區(qū)以規(guī)劃的外環(huán)公路為基本界線，結(jié)合自然地形、行政區(qū)劃，東面到陶家大湖

2、至葛店一線，南面到羅漢山至赤磯山一線，西面到永安至李集一線，北面到天河至灄口一線，面積約2252平方公里。 一、武漢市區(qū)域地質(zhì)概況武漢市大地構(gòu)造跨及揚子準(zhǔn)地臺和秦嶺褶皺系兩個一級構(gòu)造單元。以襄（樊）廣（濟）深大斷裂為界，中南部隸屬揚子準(zhǔn)地臺的四級構(gòu)造單元武漢臺褶束，北部為秦嶺褶皺系之四級構(gòu)造單元新洲凹陷之南緣。區(qū)內(nèi)斷層較為發(fā)育，主要見有四組不同方向（北西西或近東西、北西、北北東、北東向）及不同性質(zhì)（主要為逆斷層、正斷層、平推斷層）和不同規(guī)模的斷層，其中北西西向或近東西向、北西向斷層較為發(fā)育。挽近期主要表現(xiàn)為和緩振蕩式和以掀斜為主的構(gòu)造運動，在第三系、第四系（全新統(tǒng)除外）均產(chǎn)生了新斷層，較為典型

3、的有青山紅鋼閘斷層和陽邏水泥廠裂隙。武漢市區(qū)未發(fā)現(xiàn)全新世（距今約1萬年）活動斷裂。 二、武漢市工程地質(zhì)概況武漢城區(qū)地處江漢平原與鄂東南丘陵、山地的交接地帶，具有明顯的丘陵平原地形的特點，分為堆積平原、剝蝕堆積平原及剝蝕丘陵三種基本類型，地面高程介于18150米之間。境內(nèi)最高峰為武昌頂冠峰，高程197.7m；最低陸地高程約為18.0m；長江、漢江河床地勢最低，河底標(biāo)高分別為-16.8m和-7.70m。（地貌圖）二、武漢市工程地質(zhì)概況剝蝕丘陵區(qū)，主要分布在武昌、漢陽地區(qū)。丘陵呈近東西向的線狀或殘丘狀分布，山頂高程60.0197.7m。剝蝕堆積平原區(qū)，主要分布在武昌、漢陽、黃陂的平原湖區(qū)與殘丘之間。

4、地形波狀起伏，壟崗與坳溝相間分布。高程2545m左右。堆積平原區(qū)，分布于漢口城區(qū)及武昌、漢陽、東西湖區(qū)沿江一帶，地面標(biāo)高1923m左右，局部達25m左右。 返回二、武漢市工程地質(zhì)概況根據(jù)工程地質(zhì)分區(qū)原則，武漢市區(qū)可劃分為四個工程地質(zhì)區(qū)，其中區(qū)分為二個工程地質(zhì)亞區(qū)：區(qū)：長江沖積一級階地區(qū)1區(qū)：一級階地沖積平原亞區(qū)2區(qū)：一級階地湖積亞區(qū)區(qū)：長江沖積二級階地區(qū)（隱伏老粘性土區(qū)，局部分布有裸露老粘性土）區(qū)：長江沖積三級階地區(qū)（老粘性土區(qū)，局部分布有隱伏老粘性土）區(qū)：剝蝕丘陵區(qū) 各分區(qū)情況詳見后表。二、武漢市工程地質(zhì)概況武漢市區(qū)分布古生界至新生界地層。古生界地層地表出露不廣，多隱伏于新生界地層之下。新生

5、界上第三系地層地表未見出露，埋于第四系松散堆積物之下。松散堆積物分布廣泛，約占武漢市區(qū)總面積的三分之一。此外，武漢市區(qū)北部和南部還零星分布有大別期、揚子期、燕山期的侵入巖和產(chǎn)于白堊下第三系東湖群地層中的噴出巖。第四紀(jì)以來，武漢地區(qū)地殼運動處于沉降時期，因此大面積覆蓋了第四紀(jì)地層。下更新統(tǒng)為洪沖積的砂礫石、粘性土；中更新統(tǒng)為洪沖積粘性土；上更新統(tǒng)為洪沖積砂礫石、粗砂、粉細砂、粘性土；全新統(tǒng)下部為沖積砂礫石、粗砂、粉細砂，上部為一套湖積沖積堆積形成的粉土、粉質(zhì)粘土、粘土、淤泥質(zhì)土、淤泥。 （地層簡表） 三、武漢地區(qū)水資源概況武漢市江河縱橫，河港溝渠交織，湖泊庫塘星羅棋布，漢江、灄水、俯澴河、倒水、

6、舉水、金水、通順河、東荊河等從長江南北兩岸匯入長江，形成以長江為干流的龐大水網(wǎng)?，F(xiàn)有水面總面積2117.6km2，占全市國土面積25.01%，水面率居全國各大城市之首。武漢市5km以上的河流有165條，境內(nèi)總長2166.4km，水面面積471.31km2，河道水面率為5.57%。 三、武漢地區(qū)水資源概況全市共有大小湖泊166個，水面面積779.56km2。其中：全市中心城區(qū)湖泊和遠城區(qū)面積大于0.1km2的湖泊有147個（包括中心城區(qū)湖泊38個，遠城區(qū)面積大于0.1km2湖泊109個），遠城區(qū)小于0.1km2有19個湖泊。湖泊總?cè)莘e為19.53108m3。全市湖泊水面率為9.21，同比遠高于全

7、省、全國水平，居全國各大城市首位。 （地表水圖）在全市湖泊中，面積大于0.5 km2湖泊有83個，面積大于1km2湖泊有58個，面積在3.33k以上的有31個。較大的湖泊有梁子湖、斧頭湖、魯湖、漲渡湖、武湖、東湖（蔡甸區(qū)）、東湖、湯遜湖等。 （湖泊主要特征表） 返回三、武漢地區(qū)水資源概況武漢市區(qū)被長江、漢江分割，形成三個大的相對獨立的水文地質(zhì)單元，各區(qū)段內(nèi)發(fā)育的地層巖性有所不同，相應(yīng)形成不同的地下水賦存空間。根據(jù)武漢市地下水的賦存情況，分為四種地下水類型，八個含水巖組。 （表） 武漢市多年平均地下水資源量為11.01108m3 。其中江夏2.39108m3，黃陂2.85108m3，新洲2.28

8、108m3，蔡甸1.59108m3，漢南0.35108m3，東西湖0.49108m3，中心城區(qū)1.07108m3。 三、武漢地區(qū)水資源概況按行政分區(qū)，多年平均地表水資源量大小依次是：黃陂11.95108m3，江夏10.77108m3，新洲8.10108m3，蔡甸4.97108m3，中心城區(qū)4.42108m3，東西湖2.29108m3，漢南1.22108m3。全市合計地表水資源總量43.71108m3。（19912000年 資料） 四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題由于武漢地區(qū)位于長江、漢江交匯處，處于剝蝕丘陵、剝蝕堆積平原以及長江、漢江沖積平原地貌單元。加上武漢地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，基巖種類繁多，巖性

9、變化較大，碳酸鹽巖在一定范圍內(nèi)分布；長江、漢江沖積平原地區(qū)軟土廣泛分布，且厚度較大；一級階地地下水與長江、漢江水力聯(lián)系密切，造成這些地區(qū)地下水動水力條件季節(jié)性變化等等。從而造成了武漢地區(qū)以巖溶地面塌陷為主的地質(zhì)災(zāi)害，因軟土引發(fā)的地基不均勻沉降等不良地質(zhì)問題，以及水土污染等主要環(huán)境地質(zhì)問題。四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題（一）巖溶地面塌陷地表巖、土體在自然或人為因素作用下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的地質(zhì)現(xiàn)象稱為地面塌陷。由巖溶造成的地面塌陷稱為巖溶塌陷；由開采造成的地面塌陷稱開采塌陷 。產(chǎn)生巖溶地面塌陷的條件：1、基巖為可溶性碳酸鹽巖類，淺層巖溶發(fā)育；2、上覆第四系松散砂土；覆蓋層厚度不大（一

10、般小于30米）3、地下水動力條件：基巖與土層接觸面附近地下水的流速和水力梯度產(chǎn)生較大的動水壓力，具有較強的潛蝕能力，土顆粒隨水流帶走。四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題武漢城區(qū)分布有近東西向條帶狀隱伏碳酸鹽巖（CT)（見附圖），且多呈緊閉型褶皺，厚度均不大（黃龍組灰?guī)r厚約30m，棲霞組灰?guī)r厚約150m），巖石傾斜較陡，局部直立甚至倒轉(zhuǎn)。巖溶較發(fā)育的地層以棲霞組中厚層灰?guī)r為主，其次為黃龍組或大冶組灰?guī)r。巖溶發(fā)育的深度從基巖面直至-100m以內(nèi)，最深者達- 127.5m；其間可劃分為35個溶洞層，每層厚110m不等；局部巖溶連通性較好，特別是碳酸鹽巖和碎屑巖的不整合接觸部位。長江低階地或高漫灘，灰?guī)r上覆

11、全新統(tǒng)松散砂土層。長江一級階地或高漫灘，地下水動力條件隨江水漲落而變化；局部地段開采巖溶裂隙水或巖溶水。上述條件造成武漢市多起巖溶地面塌陷，且大部分集中在沿江一帶。（見附圖）。上覆老粘土造成巖溶地面塌陷的機理有待研究。返回四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題武漢市屬鄂東南巖溶地面塌陷易發(fā)區(qū)，近幾十年發(fā)生過11起巖溶地面塌陷災(zāi)害。有記載最早于1931年6月13日（農(nóng)歷），武昌丁公廟發(fā)生巖溶地面塌陷，陷坑大量涌水，造成長江大堤潰口，形成倒口湖；漢陽中南軋鋼廠堆料廠，1977年9月20晚突發(fā)地面塌陷，其中1號坑直徑在4小時內(nèi)擴展到14米，塌陷可見深度8米；3號坑直徑15米，坑邊1500噸煙煤、600噸鋼坯不

12、見蹤跡。1983年7月14白沙洲碼頭附近的阮家巷發(fā)生地面塌陷，陷坑長24米、寬13米，可見陷深6米，周圍民房基礎(chǔ)及墻底產(chǎn)生裂縫。1988年5月10日武昌陸家街發(fā)生地面塌陷、涌水，陷坑直徑23米，深約10米，累計陷下民房10間，一株15米高的楊樹下陷后不見蹤跡。另在武昌青菱鄉(xiāng)毛坦村、市司法學(xué)校、青菱鄉(xiāng)烽火村，江夏區(qū)馬鞍山井田、范湖鄉(xiāng)金水村、烏龍泉京廣線先后發(fā)生大面積地面塌陷，造成了很大的經(jīng)濟損失，社會影響很大。武漢市主要巖溶地面塌陷分布圖返回四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題 最近發(fā)生的巖溶地面塌陷 2006年4月9日開始，位于武昌武金堤白沙洲段的長江紫都花園小區(qū)2處發(fā)生地面塌陷，樓角處陷坑長約5米，

13、寬約3米，數(shù)根混凝土樁外漏，陷坑深約10多米。據(jù)稱，第2次塌陷將正在進行處理的鉆機埋入，不見蹤影。武昌陸家街巖溶地面塌陷武昌青菱鄉(xiāng)巖溶地面塌陷2006年4月9日發(fā)生的巖溶地面塌陷四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題（二）其它地質(zhì)災(zāi)害：滑坡、崩塌主要分布于新洲、黃陂、江夏、蔡甸、洪山、漢陽等區(qū)內(nèi)采石場、山丘等地形起伏、高差較大地段，在地質(zhì)構(gòu)造、降雨、風(fēng)化等自然因素及切坡建房、開山采石等人為因素作用下產(chǎn)生，災(zāi)害規(guī)模較小（體積最大僅2104m3）。滑坡發(fā)生16個，崩塌發(fā)生7處。四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題（三）軟土引起的環(huán)境地質(zhì)問題1、局部地面沉降由于大幅度降低地下水水位，形成較大范圍的地下水位降落漏斗；或

14、由于基坑止水不當(dāng)，造成淺部水土流失，從而引發(fā)地面沉降（一般為局部地區(qū)）。如某住宅小區(qū)，由于與其相距不遠的基坑降水不當(dāng)，多棟住宅樓幾乎在同一時期出現(xiàn)沉降速率加快、不均勻沉降加速、沉降縫拉開及女兒墻開裂等現(xiàn)象。在監(jiān)測過程中，發(fā)現(xiàn)武漢城區(qū)基準(zhǔn)點遭受破壞也很嚴(yán)重，很大一部分淺埋的基準(zhǔn)點都處于動態(tài)之中，不同程度的出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題2、軟土地基沉降由于多層建筑以軟土為天然地基持力層，或建筑物、道路的軟土地基處理不當(dāng)，造成建筑物沉降長期不穩(wěn)定，沉降過大（有的超過1000mm）；或造成建筑物差異沉降過大，甚至導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)破壞；或造成路基不均勻沉降，如白沙洲長江公路大橋漢陽連接線近4公里

15、的路面，由于軟土處理不當(dāng)，公路建成僅一年多，路基即發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致路面起伏不平，出現(xiàn)大量裂縫，先后三次治理，每次耗資幾千萬元，效果并不明顯，不但造成了很大的經(jīng)濟損失，還損害了武漢市城市形象。 四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題3、軟土引發(fā)的其他不良工程地質(zhì)問題由于軟土低強度、高壓縮性、流變性、觸變形等特點，在工程建設(shè)過程中易引發(fā)基坑失穩(wěn)、滑移或坑底剪切隆起，如最近新華下路某基坑工程發(fā)生的邊坡滑移和基底剪切隆起，造成近50根預(yù)應(yīng)力管樁剪斷，坑邊出現(xiàn)多級裂縫；易造成基樁偏位過大、短樁、縮徑等樁基質(zhì)量事故，最典型者為三眼橋18層樓，240根樁偏位300mm以上，個別達1.7m，最終導(dǎo)致樁基整體失穩(wěn)，不

16、得不爆破拆除；擠土樁施工過程中還易造成因擠土產(chǎn)生地面隆起；在強地震時，易產(chǎn)生軟土振陷等。四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題（四）老粘土收縮、膨脹引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問題武漢地區(qū)高階地廣泛分布第四系上、中更新統(tǒng)，局部地區(qū)分布下更新統(tǒng)粘性土，其脹縮性一般具有以下特點：1、Q3老粘性土的各項脹縮指標(biāo)一般都大于Q2老粘性土；2、老粘性土脹縮特性分布很不規(guī)律、很不均勻，同一土層的脹縮性差異也很大；3、除個別地區(qū)老粘性土的脹縮變形總量S大于15mm外，絕大部分地區(qū)老粘性土S小于15mm。老粘性土引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問題主要有：1、對于荷載輕、排水條件差、淺埋基礎(chǔ)（以老粘土為持力層）的建（構(gòu)）筑物，易因老粘土脹縮變形造成變形

17、或開裂；2、老粘性土地區(qū)基坑，如地下水處理不當(dāng)，易造成基坑邊坡失穩(wěn)；3、老粘土逾水軟化性，經(jīng)常造成人工挖孔樁承載力降低，也有造成鉆孔樁縮徑的現(xiàn)象。四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題（五）水土污染1、河流全市11條主要河流符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)類別如下： 水質(zhì)符合類標(biāo)準(zhǔn)的有6條河流：長江武漢段、漢江武漢段、倒水、舉水、金水河、沙河；水質(zhì)符合類標(biāo)準(zhǔn)的有4條河流：灄水、青山港、東荊河、螞蟻河；水質(zhì)劣于類標(biāo)準(zhǔn)的有1條河流：府河。 四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題2、湖泊全市67個主要湖泊符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)類別如下： 水質(zhì)符合類標(biāo)準(zhǔn)的有3個湖泊：梁子湖、斧頭湖、道觀河水庫；水質(zhì)符合類標(biāo)準(zhǔn)的有6個湖泊：

18、魯湖、湯遜湖、嚴(yán)東湖、蔡甸南湖、陶家湖、官蓮湖；水質(zhì)符合類標(biāo)準(zhǔn)的有17個湖泊：木蘭湖、漲渡湖、后湖、柴泊湖、楊春湖、蔡甸西湖、蔡甸高湖、小奓湖、日光湖、月光湖、沉湖、安仁湖、朱家湖、七湖、兌公咀、硃山湖、川江池；水質(zhì)符合類標(biāo)準(zhǔn)的有9個湖泊：青菱湖、黃家湖、后官湖、三角湖、木鵝湖、北太子湖、星光湖、武湖、三寶湖；其它32個湖泊水質(zhì)較差，均為劣類 （東湖屬此類）。四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題3、地下水、土壤污染第四系全新統(tǒng)孔隙承壓水中因鐵、錳、砷及總硬度原生含量較高，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)超過國家地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中類標(biāo)準(zhǔn)值；因受人類活動（廢水、廢物、農(nóng)藥、化肥）的影響，地下水中氨氮、揮

19、發(fā)酚、砷、硫酸根、礦化度呈小面積或點狀污染。武漢市區(qū)土壤和水體中既存在普遍的鎘、汞、鉛、鋅、鎳、銅、錫、鉬、鉻、銻、銀等重金屬污染，又存在著磷、硒、硫、氮、碳、砷、氟的污染。據(jù)有關(guān)資料，污染總面積達4581.6平方千米，占武漢市總面積的53.1% 。 四、武漢地區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題（六）其它環(huán)境地質(zhì)問題砂土液化：在7度及以上地震作用下，武昌青山蔣家墩至任家路沿江一帶、巡司河至白沙洲沿江一帶、中南軋鋼廠至腰路提沿江一帶等地區(qū)飽和粉土、粉砂層屬于液化土層，液化指數(shù)一般大于15。管涌、突涌：由于武漢地區(qū)第四系孔隙承壓水水頭較高，當(dāng)基坑施工減小其上覆不透水層厚度，且超過臨界值時，承壓水頭壓力將造成坑底突

20、涌或管涌。洪水引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問題：主要有散浸、管涌、翻砂鼓水等。據(jù)1998年統(tǒng)計，武漢市轄區(qū)800km堤防段重大險情達4000多起，其中具重大影響的有：鼓水8處、管涌75處；堤基沉陷5處，散浸200多處，堤面開裂15處；潰口則是堤防的最終災(zāi)害，據(jù)歷年統(tǒng)計，武漢市區(qū)發(fā)生重大潰口16次，總長6131m。 五、相關(guān)防治措施（一）開展武漢城市綜合地質(zhì)調(diào)查，為城市規(guī)劃提供地質(zhì)依據(jù)城市綜合地質(zhì)調(diào)查是一項服務(wù)于城市可持續(xù)發(fā)展的前期性、基礎(chǔ)性、公益性地質(zhì)工作，可系統(tǒng)查明武漢地區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件，在編制城市總體規(guī)劃和土地利用總體規(guī)劃，以及城市的建設(shè)和管理時，最大限度地利用地質(zhì)環(huán)境條件適宜、基本適宜區(qū)，避開最高風(fēng)險區(qū)，酌情改造和治理中等風(fēng)險區(qū)。城市綜合地質(zhì)調(diào)查成果還可應(yīng)用于城市抗震減災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害防治、環(huán)境影響評價、重大項目選址決策、工程勘察招投標(biāo)等領(lǐng)域 。 五、相關(guān)防治措施（二）開展地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，規(guī)避、減小建設(shè)風(fēng)險地質(zhì)災(zāi)害危險性評估具有規(guī)范人類工程活動，有效減輕地質(zhì)災(zāi)害造成的損失，并起到防災(zāi)減災(zāi)的作用。在地質(zhì)災(zāi)害危險性評估的基礎(chǔ)上，建立健全武漢市地質(zhì)災(zāi)害，特別是重點區(qū)域地質(zhì)在災(zāi)害防治、監(jiān)測體系。五、相關(guān)防治措施（三）提高環(huán)境地質(zhì)信息化程度，建立城市環(huán)境地質(zhì)信息系統(tǒng)可在武漢地區(qū)多年地質(zhì)工作成果的基