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1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/第10卷第3期2001年5月长江流域资源与环境Resources and Environment in the Yangtze BasinVol.10 No.3May 2001文章编号:100428227(2001)0320279205长江安徽段及巢湖水患区防洪治水的环境地质问题杨则东,鹿献章(安徽省地质调查院,安徽 合肥230001)摘 要:长江安徽江段及巢湖水患区环境地质问题突出,因洪涝诱发引起的地质灾害十分频繁,特
2、别是在每年汛期持续的高水位影响下,形成堤基管涌、边岸崩塌、软土变形、散浸等,造成溃口成灾或渍水成涝,形成大面积的洪涝灾害。这一地区的水患问题的形成和发展受地质环境影响和控制。通过收集有关资料,对长江安徽江段及巢湖水患区环境地质特征及存在的主要问题进行了初步分析,提出水患区的形成主要受控于地质作用,泥沙淤积与地貌演化作用,人类活动及岸带变化和堤基变形作用。为有效地进行防洪治水规划,应开展与洪涝灾害发生与发展有关的环境地质调查研究,特别是对江湖关系、第四纪地质和新构造运动与洪涝灾害的关系需要进行重点调查研究,为防洪治水规划提供依据。关键词:水患区;环境地质问题;调查研究文献标识码:A安徽沿江及巢湖
3、水患区,跨安庆、贵池、铜陵、芜湖、巢湖、六安、合肥等地市,是安徽省长江水系以洪涝灾害为主的主要水患区及与水患衍生的各种地质灾害的易发区。安徽境内长江水量丰富,最大洪峰流量92 600 m3/s(1954208201,大通站),最高水位16.64 m(1954,大通站),最小平均流量21 400 m3/s(1978,大通站),正常年平均流量29 200 m3/s(大通站)。根据安徽省78个气象站建国后50 a观测资料,沿江及巢湖地区严重的洪涝年份有:1954、1959、1969、1980、1983、1991、1998、1999年。建国后(19591999年),平均受涝87104hm2(1 305
4、万亩),占常年播种面积10.8%。1954、1991、1998、1999年长江安徽段全线超过警戒水位,许多圩堤发生管涌、溃口、崩岸及洪涝诱发其他的地质灾害,洪涝灾害给沿江和巢湖地区带来了严重的损失。仅1991年,沿江及巢湖地区,圩堤溃塌,农田淹没,庄稼卷走,受灾范围之广、程度之深,为安徽近百年所罕见。1 安徽江段基本特征安徽境内沿江地势南北高、中间低,自西南向东北倾斜,境内湖泊众多,河流成网。长江干流在该省境内401 km,流域面积66 000 km2,占全省面积的一半。此外,两岸的巢湖、泊湖、官 收稿日期:2000-08-14;修回日期:2000-12-04基金项目:中国地质调查局国土资源大
5、调查项目前期论证课题.作者简介:杨则东(1953),男,教授级高工.1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/湖等大小湖泊25个,总面积3 303.78 km2。发育有皖河、滁河、青弋江、水阳江、秋浦河、裕溪河等一级支流。地貌为大别山中低山区、皖南中低山区和沿江平原区。长江安徽段在本地区内作近东西向和南北向的曲流运动,直角拐弯就有十多处,河床总的走向大致呈北东向,由一系列近北东向河段与南北向河段相接,平面上为分汊型河段与单一型河段相间分布,呈宽窄相间的藕节形。但河
6、道南北两岸物质组成与形态却有很大不同。北岸,由于大别山的强烈抬升所形成长期的掀斜运动引起山前平原自北向南倾斜,把沿江河道推向南岸,发育的阶地与近代冲积平原较宽广,湖泊星罗棋布,河床中江心洲众多,多为土质堆积河岸。由于断裂和新构造运动影响,南岸形成了贵池、铜陵、繁昌等地的低山丘陵,明显地阻止长江河道的南移,且临江的基岩对长江水流有巨大的顶冲作用,常成为河床发育的节点,对河床的演变往往起着控制作用。长江安徽段干堤长750 km(左岸424 km、右岸326 km),分布有同马干堤、广济圩堤、枞阳江堤、无为干堤、马当江堤、芜湖江堤。保护59.8104hm2(897万亩)农田和1 000余万人口,并保
7、护着安庆、池州、铜陵、芜湖、马鞍山等工矿城市和淮南、宁铜、皖赣铁路线的安全。近百年来,长江干堤已发生的地质灾害有溃堤、江岸崩塌与淤积、边坡失稳(滑坡)、散浸、水土流失、冷浸田、岩溶塌陷和渗漏、管涌、堤基变形等。目前长江干堤堤身一般高69 m,堤顶普遍超设计洪水位12.5 m。这些干堤修筑时间较早,大都未进行系统工程地质勘查,堤基土体结构多为二元结构,上部为粘性土,下部为细粉砂、砂砾石层,渗透性强,易形成流沙和管涌,甚至决口溃堤。1.2 安徽江段水患的环境地质问题1.2.1 水患严重 长江安徽段是安徽省以洪涝灾害为主的的严重水患区,因洪涝诱发引起的地质灾害十分频繁,特别是在汛期持续的高水位影响下
8、,沿岸干堤地基稳定性差,形成堤基管涌、边岸崩塌、软土变形、散浸等,造成溃口致灾或渍水成涝,形成大面积严重的洪涝灾害。这一地区的水患问题的形成和发展是受地质环境影响和控制。长江安徽段干堤土体多为二元结构,上为粘性土,下为粉砂,在高洪水位形成的渗透压力长期作用下,堤基产生变形破坏,导致溃堤。同时影响河道变迁的地貌演化以及活动性断裂等都是造成水患和地质环境变化的重要因素。过去在沿江和巢湖地区曾开展过一些环境地质工作,但限于不同目的和任务在局部地区有针对性地做了少量工作,缺乏区域性的系统勘查和调查研究,亟待查清水患区环境地质问题的分布、发育规律、形成机制,以及对水患区作出科学的规划整治。1.2.2 崩
9、岸发育 近百年来长江安徽江段崩岸发育,根据调查,长江安徽江段崩岸已达250km。河床淤积加快,岸带变化突出,给防洪带来严重威胁。如芜湖大拐,左岸迅速崩塌后退,百年来已左移7.5 km,从航片上可看到,该段岸线1954年至1969年,左岸后退率73.33 m/a,1969年至1975年后退率116.67 m/a,1975年至1986年间的后退率为18.18 m/a。无为安定街江岸近百年已崩退1112 km,1950年塌入江中,安定街至刘家渡多年平均崩岸率50100m/a,安定街1954年大水曾溃堤,并倒入江中。1977年刘家渡一次崩岸即达150 m,毁坏大量农田、房舍。无为大堤青山圩段平均年崩岸
10、率50100 m,繁昌县新埂关段年崩岸率104 m/a,最大达240 m/a;小江坝崩岸宽200300 m,长4 km;马鞍山江段的最大崩岸率竟高达400 m/a。因此,需要彻底查清沿江岸带崩岸分布、形成机制以及防治对策。崩岸不但发生在洪水期,在枯水期也有,而且大多数崩岸是洪水期以外的时间内发生。1998年大水,安徽段发082 长江流域资源与环境 第10卷 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/生较严重的崩岸7处,分布于巢湖、马鞍山、芜湖地区。其中和县大黄洲崩
11、岸造成破圩,淹没15个村庄,2 700多人被水围困,马鞍山小黄洲崩岸造成整个洲466.6 hm2(7 000亩)土地及房屋全部被淹和倒塌。崩岸的产生主要与岸带介质及江水流向有关,崩岸均发生于土质岸带,由于土质松软,受洪水长期浸泡或受江水冲刷掏蚀,岸带土体产生崩塌。崩岸段大堤前一般无边滩,突发性崩岸的危害性极大,尤其在汛期容易造成破堤。由于高水位时江水补给地下水,受江水浮托,岸基掏空后,并不立即崩塌,到枯水期时失去江水浮托,加之地下水的渗透作用(地下水补给江水),往往产生崩岸。如同马大堤六合圩沟口1989年12月3日距堤脚50 m处,突然发生窝崩,长达235.5m,体积0.6104m3,堤身17
12、 m高程处出现裂隙,给大堤安全带来极大影响。据不完全统计,安徽境内长江两岸,崩岸73处,崩岸长度250 km,崩岸占堤长约33%左右。1.2.3 人类活动频繁 长江沿岸经济发达、城镇化水平较高,已初步形成了马鞍山 芜湖、铜陵 贵池 安庆等城市化带,并且都为港口城市,已成为地域性中心城市。城市的发展,产生大量的环境地质问题,如城市地面变形、水资源污染与短缺,三峡、引江济淮等大型建设项目和人类工程 经济活动频繁,由此引发的地质灾害和环境问题已严重影响到人民生命财产的安全,也需要进行系统调查研究,提出合理治理意见。安徽省水旱灾害频繁,多年平均水旱灾害120104hm2(1 800万亩),其中洪涝灾害
13、66.7104hm2(1 000万亩)。同时安徽省水资源总量仅为675108m3,人均水资源占有量为1 100 m3,不足全国平均水平的一半,淮北地区则只有全省平均水平的一半。遇到中等干旱年份,全省缺水170108m3。工农业迅速发展,“引江济淮工程”迫在眉睫,根据安徽省委省政府的安排,开辟沟通长江与淮河水运的时机已经成熟。但需要论证从何处开辟“江淮运河”,研究可能带来的环境地质问题。沿江地区是重点农业综合开发区,但特殊的地质环境产生诸如洪涝灾害、冷浸田等不利于农业生产发展的环境地质问题,且存在大面积的地方病分布,需要提出有效的防治措施。2 巢湖水患区环境地质问题2.1 巢湖基本特征巢湖是我国
14、五大淡水湖泊之一,面积820 km2,流域面积1.42104km2。巢湖湖底平坦,高程一般在58 m之间,最低为4.61 m,最高为9 m左右(吴淞标高)。巢湖多年平均水位8.38 m,湖容20.7108m3。巢湖在防洪调蓄、航运、农业灌溉、水产养殖、城市供水和旅游观光等方面有着极其重要的作用。2.2 巢湖水患的环境地质问题2.2.1 灾害频繁 巢湖为一半封闭的湖泊,进入80年代以来由于巢湖流域森林植被遭到严重破坏、水土流失加剧,生态环境不断恶化。目前流域森林覆盖率仅9%,严重水土流失面积达1 773 km2,造成巢湖湖盆严重淤积,水位抬升,并诱发一系列灾害。如受湖浪的冲刷,湖岸崩塌严重,据初
15、步调查,目前湖岸崩岸达64.4 km,其中严重崩岸达44.38 km,占湖岸线总长的24%。每年因洪水塌入湖中的土地25.93 hm2(389亩),造成沿岸村民房屋倒塌、农田被毁,加速了湖盆淤积和岸线演变。同时由于泥沙淤积,巢湖容量变小,河床加高,水位抬高,严重影响调蓄功能。据1986年测量,24 a来总淤积量为124104m3,平均淤高湖盆15.4 mm。182第3期 杨则东等:长江安徽段及巢湖水患区防洪治水的环境地质问题 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http
16、:/在汛期经常产生洪涝灾害,决堤时有发生。1991年华东地区大水,巢湖沿岸多处决口,淹没农田、冲毁村庄、城镇,损失惨重。巢湖地区洪涝灾害十分频繁,建国以来严重洪涝灾害的年份就有5次,分别为1954、1969、1983、1991和1998年。2.2.2 污染严重 由于上游合肥市工业和生活废水及农业面源污染等,巢湖水质严重污染。据环保部门测定,巢湖流域年排放工业废水和城市生活污水量1.8108t,其中工业废水1.4108t,生活废水0.4108t;年施用化肥量50104t,其中流失量约2025104t,以致整个湖区富营养化,严重影响沿湖及合肥市人民生活和工农业生产。由于上述原因,现代巢湖正在发生一
17、系列变化,加速了演化进程。2.2.3 地质作用明显 巢湖受地质作用影响明显,为一断陷湖泊,郯庐断裂斜贯整个湖区,沿断裂两侧湖区升降作用明显。长期的地质构造升降运动使得湖盆正在发生一系列的变化,近年来洪灾不断正是一系列地质作用长期演变和人为综合影响造成。由于巢湖地区开展的环境地质工作甚少,地质、水利许多重大环境问题尚不清楚,因此迫切需要开展该地区环境地质调查,分析巢湖地区湖盆淤积现状,调查该区第四纪地质、新构造运动对巢湖湖盆的演化和控制作用,查明其区域环境地质背景,提高抗洪能力,促进社会经济可持续发展。顺应江湖关系的发展规律,理顺河湖变迁的内在因素,探讨避免可能发生区域性重大洪涝灾害的宏观决策和
18、重大环境地质问题。3 长江安徽江段及巢湖水患区环境地质工作设想安徽江段及巢湖水患区的形成主要受控于地质作用(如构造沉降、掀斜及断裂活动)、泥沙淤积与河床地貌变迁与演化作用、人类活动及引起崩岸的成因机制和堤基堤身变形等作用。需要查清这些作用的环境地质背景,通过充分收集利用已有资料,二次资料开发利用。在分析查明区域地质环境背景的基础上,对水患的地质作用与人为作用开展专题性调查研究,通过综合分析研究,最终提出建立人与自然相互协调的地质环境系统及防洪治水的方针与对策。即由工程水利向资源水利转变,由传统水利向现代水利转变,也就是要从无序、无节制地与洪水斗争转变为有序、可持续地与水环境和谐共处。3.1 洪
19、水成生与发展的环境地质背景调查调查研究安徽江段及巢湖水患区成生的地质环境背景,尤其是与洪涝成生有关的江湖堤岸背景,如崩、滑、管涌、软土沉陷,岩溶塌陷等。同时调查湖泊现状、新构造运动与断裂活动和其它地质作用对洪涝灾害的影响和相关关系。3.2 巢湖岸带演变和长江河道变迁与洪涝灾害关系研究主要调查研究巢湖演变及其对环境的影响,查明巢湖历史变迁和新构造运动、第四纪地质与巢湖(淤积)沉降的关系;另外,利用多时相遥感资料分析研究长江河道变迁,鹅头颈的形成与发展和长江古河道演变历史,第四纪地质和构造升降运动与长江洪涝灾害的关系,评价其对江岸稳定性和河床演变的作用及影响。3.3 开展典型江段崩岸调查研究选择重
20、点江段典型岸段,调查研究岸带地质结构,江岸变形破坏的形式、发生和发展规律及其稳定性和崩岸形成机制及堤防加固工程与防洪对策的研究。282 长江流域资源与环境 第10卷 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/3.4 防洪治水的环境地质对策研究调查沿江湖泊群、湿地围垦现状,利用多时相遥感资料分析湖泊变化,为退田还湖恢复生态环境和防洪规划提供依据。在查明沿江、巢湖地区环境地质问题和地质灾害发生、发育规律的基础上,提出防洪治水对策建议,同时查明人类工程 经济活动与地质环
21、境的适宜性关系,因势利导,全面规划,为这一地区的防洪治水提供依据。3.5 建立动态监测系统充分利用3S技术建立沿江及巢湖水患区地理信息系统,以Arc/Info、MAPGIS平台,按环境地质要素分别建立该地区地质环境背景数据库、图形库及遥感数据库,分析监测水患区环境动态变化。使该系统集数据库管理、系统分析和决策支持于一体,具有多层次查询、检索、更新、分类、叠加和拓扑处理的综合分析能力,为政府决策和防洪治水规划服务。参考文献:1 段永侯,罗元华,柳 源,等.中国地质灾害M.北京:中国建筑工业出版社,1993.214215.2 杨则东,徐小磊,谷 丰.巢湖湖岸崩塌及淤积现状遥感分析J.国土资源遥感,
22、1999,(4):17.PRELIMINARY DISCUSSION ON THE ENVIRONMENTAL ANDGEOLOGICAL PROBLEMS FOR WATER CONTROL IN THEFLOOD AREA OF CHAOHU LAKE AND THE SECTIONALONGYANGTZE RIVER IN ANHUI PROVINCEYANG Ze2dong,LU Xian2zhang(Anhui Geological Survey,Hefei 230001,China)Abstract:Based on the collected data,the environme
23、ntal and geological features and current majorproblems in the flood area of Chaohu Lake and the section along Yangtze River in Anhui were an2alyzed.It is indicated that the formation of flood area is substantially controlled by geological pro2cess,stream load silting,landform evolution,human activit
24、y,bank zone change and deformation ofdykes foundation.To make an effective water control plan environmental and geological surveysmust be conducted on the generation and development of flood,especially on the relationships be2tween the river and the lake,and between Quaternary geology and neotectonic movement withflood.Key words:flood area;environmental geological issue;survey382第3期 杨则东等:长江安徽段及巢湖水患区防洪治水的环境地质问题