秦皇岛地质环境综述

臧文学，张希中，贡长青，孙娟

（1.河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队，秦皇岛 066000；2.河北省地矿局保定地质工程勘察院，保定 071051）

秦皇岛地质环境综述

臧文学1，张希中2，贡长青1，孙娟1

（1.河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队，秦皇岛 066000；2.河北省地矿局保定地质工程勘察院，保定 071051）

通过大量野外调查和对已有成果的分析，发现该地区地质环境破坏严重，并有恶化的趋势。该地区主要地质环境问题包括地质灾害、水环境污染、海水入侵和海岸蚀退，多数为人为因素引发，自然灾害是次要灾害。最后针对不同的地质环境问题提出综合保护建议。

秦皇岛；地质环境；地质灾害；保护措施

1 引言

地质环境是由岩石圈、水圈和大气圈组成的体系。有人认为，地质环境只有岩石圈及其风化产物——土壤两个组成部分。人类和其他生物赖以地质环境而生存和发展，同时又不断地改变着地质环境的化学成分和结构特征［1］。秦皇岛地区地质环境条件复杂，山区、丘陵、冲积平原区、海岸等地貌类型皆有之。随着人口增长和经济发展，开采矿山、修路建房等人类工程活动也在加剧，使得秦皇岛地质环境问题日渐突出，势必成为秦皇岛市社会经济持续发展的障碍。因此，研究和了解秦皇岛地区地质环境状况，对导致地质环境恶化的现象采取积极有效的防治措施，对促进区域经济可持续发展具有十分重要的意义。

2 自然环境概况

2.1 自然地理与气象水文

秦皇岛市位于河北省东北部，北依燕山，南临渤海，西、北分别与唐山、承德接壤，东与辽宁省为邻，面积7812.4 km2。秦皇岛市属暖温带半湿润季风型大陆性气候，多年平均气温10.9℃；多年平均降雨量635.05 mm，降雨多集中在6～9月份，约占全年降雨量的80%。全市主要大型河流有滦河、青龙河，还有一些独流入海型的较小河流，如洋河、戴河、汤河、石河等。

2.2 地形地貌

秦皇岛地区经过地质史上的多次地壳运动和地质营力作用形成了地形地貌的多样性，其地势是北高南低，形成山地、丘陵、平原、浅海逐次分布的态势。山地主要分布于长城一线及其以北地区，属燕山山脉东段，海拔一般在200～1500 m之间，面积4540 km2，山地占全市陆地面积的58.09%；丘陵主要分布于抚宁县、卢龙县北部，海拔一般在100～200 m之间，著名的柳江国家地质公园即在其中，丘陵面积1863.8 km2，占全市总面积的23.86%；昌黎县、抚宁县南部是地势平坦的冲洪积平原，海拔0～20 m，面积1410.2 km2，占全市总面积的18.05%。

2.3 地质概况

2.3.1 地层与岩性

秦皇岛地区出露地层属华北台型，除普遍缺失中奥陶至下石炭统、三叠系、白垩系及第三系之外，其他时代地层发育较好，出露较全，各地层单位划分标志明显，化石丰富，很具有代表性。全区范围内出露的地层有下－中太古界迁西群、单塔子群和朱杖子群，上元古界青白口系，下古生界寒武系、下奥陶统，上古生界石炭统、二叠系，中生代侏罗系以及新生代第四系［2］。上述地层中，片麻岩、混合花岗岩、花岗岩等变质岩、岩浆岩等普遍大面积出露；灰岩、白云岩、沙岩沉积岩分布范围较小。

2.3.2 构造

本区地质构造复杂、断裂发育，主要包括纬向构造、新华夏构造、华夏构造三大构造体系［3］。纬向构造体系是区内活动时间最长、展布较广的主体构造之一，表现为褶皱、断裂的多期活动，如丰润－滦县－昌黎断裂，卢龙－抚宁断裂等；新华夏构造体系断裂性质为压性及张性顺扭，其特点是规模大，如桃园（青龙）断裂、榆关断裂和七里海断裂等；华夏构造体系多分布在山区与平原区的交接部位，是区内控制二级单元的主要构造界线，活动性较强，如昌黎－滦南断裂，大泥河－古城断裂。

2.3.3 水文地质条件

本区地下水按地貌分布、存储介质及水化学类型大致分为中低山裂隙孔隙水区、低山丘陵孔隙、裂隙、岩溶水区和冲洪积平原松散岩类孔隙水区。前两者分布于北部低山丘陵区，水化学类型分别是HCO3—Ca·Mg型水和HCO3·SO4—Ca型水；冲洪积平原松散岩类孔隙水区主要分布于本区内南部一带，水化学类型以HCO3—Ca·Na型水为主。平原区孔隙水含水层厚度大、富水性好，第四系厚度最大可达560 m。地下水主要接受大气降水和河流侧向补给，向海岸方向径流，局部区域地下水开采强烈，形成地下水开采漏斗并改变了地下水流向。人工开采排泄是地下水主要排泄方式，蒸发排泄次之。

3 地质灾害类型

秦皇岛地区地质环境问题主要有地质灾害、水环境污染、海水入侵及海岸蚀退等，其中多数是人为因素引发的环境破坏，自然灾害是次要灾害。

3.1 地质灾害

3.1.1 泥石流

主要分布于北部低山区，已发现大小型泥石流隐患65处。泥石流的形成一方面受地质、地貌和降雨等自然因素的影响；另一方面，人类对自然资源的开发程度和规模不断扩大，加剧了泥石流发生的频率和强度。北部低山区构造侵蚀强烈，沟谷纵横交错，地形坡度大；一般侵蚀切割深度大于300 m，沟谷纵坡降大于120‰，坡度一般在40°以上。广泛分布的太古界变质岩、岩浆岩其风化残积物是泥石流的天然物源，一些地方开采矿山废弃的废石堆、尾矿等又为泥石流制造了人工物源。泥石流因来势迅猛、爆发突然给人们的生命财产安全造成极大威胁。据统计，近些年秦皇岛地区已发生泥石流32处，共计造成46人死亡、冲毁房屋249间、农田34.67 hm2，直接经济损失达943.6万元。

3.1.2 崩塌

崩塌是秦皇岛地区地质灾害类型之一，全市已查明崩塌隐患110处，其中岩质崩塌35处，土质崩塌75处。自20世纪50年代以来全市共发生崩塌地质灾害54起，累计毁坏房屋219间、农田11.33 hm2，直接经济损失283.8万元。绝大多数崩塌是由修建公路或房屋时开挖山体和坡脚形成的高陡边坡在重力失稳的情况下突然塌落造成的。区域内崩塌多数属小型崩塌，但处于不稳定状态，尤其是土质崩塌，雨季期间容易发生。

3.1.3 地面塌陷

秦皇岛地面塌陷包括采空区塌陷和岩溶塌陷，主要集中于抚宁县柳江盆地。

柳江盆地是秦皇岛重要产煤区，开采历史至少在60 a以上。多年开采导致煤矿采空区塌陷严重。塌陷是以塌陷坑和地面沉降的形式出现，地面沉降又导致地裂缝等次生灾害。塌陷坑或零星分布或呈串珠状排列，其地面平面形态一般呈圆形或椭圆形，直径一般1～6 m，剖面形态呈竖井状或漏斗状，深度1～10 m。无论是塌陷坑还是地面沉降给人们造成的危害是严重的，其后果是耕地林地破坏、火车出轨、房屋开裂受损。例如：仅上庄坨村地面沉降就造成13户民房严重开裂，裂缝最宽处有90 mm，部分房屋已有摇摇欲坠之势。另外，还有42户村民房屋轻度受损，受损户数约占全村总户数的25%。

岩溶塌陷分布于柳江盆地水源地范围内，该水源地在1987年建成前后出现塌陷坑286个，塌陷区面积343800 m2［4］。塌陷坑形态多呈椭圆形、圆形，长条形较少，直径一般2～8 m，深2～5 m，最大塌陷坑长达18 m，宽2 m。岩溶塌陷的形成与超采地下水密不可分，也与塌陷区地质条件有关。水源地建成前由于矿坑排水、农田灌溉等因素已有塌陷现象，水源地建成后明显加剧了塌陷灾害的发生频率。水源地的生产加大了地下水开采强度，导致地下水垂直渗漏速度增加，进而对岩溶之上第四系松散层产生强烈潜蚀作用，松散物质被渗流带入溶洞，长此以往，松散层与基岩接触部位形成土洞，随着土洞扩大，在负压吸蚀、土层自重及降雨入渗等作用下演变为岩溶塌陷。岩溶塌陷的危害不亚于采空区塌陷危害，同样会造成农田、道路、交通、建筑物损毁，如位于塌陷区内石门寨中学教学楼因地基沉降导致楼体多处开裂而成为危楼。

3.2 水质污染

地下水的污染主要分布于人口密度大、工农业经济较发达的市区及抚宁县、昌黎县平原区。据1996～2000年地质环境监测报告，以总硬度、SO42－、CL－、NO3－、NH3＋、Cr、苯酚等为监测项目所监控的污染面积是306.44 km2；与人民生活密切相关的柳江和枣园两处水源地也处于轻微污染之中，其水质质量为Ⅱ～Ⅲ级。上述污染区污染源主要来自工业及生活污水排放，2000年仅工业废水排放总量就达4679.37×104m3，COD排放量为18451.48 t。排放污水直接污染了地表水体，资料表明，全市主要河流青龙河、石河、汤河、戴河、洋河和饮马河6条河流除青龙河属清洁级外，其余5条河流部分河段水质不能满足指定功能标准的要求［5］。污染水域包括饮马河全程河段、洋河下游河段（抚宁县城至洋河口）、汤河口河段及石河下游河段（铁路桥至石河口），这些水域水质质量已达到Ⅴ类水质标准，属严重污染。污染的河水直接排入渤海还造成部分海域污染，监测结果表明，部分河口及港口附近海域个别污染物超标。

3.3 海水入侵

众所周知，海水入侵是海岸地区的普遍问题［6］，在我国多个沿海城市和地区已发现海水入侵现象。秦皇岛市海水入侵现象始于20世纪70年代末。位于滨海平原地区的枣园水源地，由于常年大量开采地下水致使地下水水位低于海平面而引起海水入侵，入侵面积由1986年的22.0 km2扩大为1993年的87.8 km2；水源地中心区域静水位标高低于－3.0 m，氯离子含量最高达1276 mg/l。引起海水入侵的另外一个重要因素是地表水对地下水的补给减少。秦皇岛区域内的主要河流如滦河、洋河、戴河、汤河、石河等在20世纪60～70年代相继建设多座大中型水库，地表水被拦截导致下游径流量锐减，遇干旱年份甚至断流。地下水在入不敷出、水均衡被破坏的情况下发生海水入侵不可避免。近年来，随着经济发展和城市规模扩大，对水资源的需求愈来愈多。因此，如对地下水的开采不加以控制，滨海地区遭受海水入侵的规模和程度会越发严重。

3.4 海岸蚀退

秦皇岛海岸蚀退现象始于20世纪50年代，据20世纪50～90年代的四期航卫片解译资料和1991～1994年海岸调查实测资料，秦皇岛海岸近几十年来处于侵蚀后退中，同时海滩变窄、坡度增大［7］。例如，位于汤河口与归堤寨河口之间的中湾北岸段，1954年以来海岸线最大退距190 m，海滩宽度普遍减少8～20 m，海滩坡度由4.5°～1.7°增加为9°～3.9°。海岸蚀退导致海岸建筑物被毁、土地侵蚀以及旅游生态环境恶化。研究认为，海岸侵蚀来自于两个方面。一是全球性气候变暖导致海平面上升、风暴潮频发。风暴潮形成的强大的垂直环流或侵蚀裂流把海岸泥沙卷入其中，日积月累海岸泥沙越来越少，逐步发生海岸蚀退现象。据有关资料，一次强风暴潮侵蚀量相当于正常天气全年的侵蚀量。二是海滩以及河流人为挖沙取沙等工程活动导致海岸淤积物补给匮乏，形成侵蚀量大于补给量的局面。调查表明，仅北戴河一天采砂量就达2000 t以上。

3.5 其他

秦皇岛市石材和水泥灰岩等非金属矿山众多，资源也极为丰富，这些矿山大多露天开采，由此带来一系列的诸如水土流失、土地损毁以及地质遗迹和地貌景观遭破坏等地质环境问题。数据显示［8］，2002年全市剧烈水土流失面积达29.88 km2，这与露天采矿有着直接的关系。露天采矿不仅侵蚀土地而且还对地貌景观造成永久性的破坏。更有甚者，在一些旅游景区和国家地质公园，露天采石采矿行为大行其道，仅燕塞湖景区附近就有4个露天采石场，柳江国家地质公园区域内露天矿山众多。无序的开采使地形地貌景观破坏严重，遍布景区的大小采坑和开采剖面让地貌景观变得千疮百孔、满目疮痍，而且许多珍贵的地质遗迹遭到破坏。例如，以本地山名“亮甲山”命名的华北地区奥陶世晚期地层“亮甲山组”其剖面岌岌可危，多年开采石矿的结果使整个山体的平面面积不足原来的1/3。

4 地质环境保护建议

（1）自然因素引起的地质环境问题如泥石流等地质灾害应采取搬迁、工程治理、生物治理等多种举措加以应对和治理。在科学论证的基础上，权衡搬迁与工程治理的经济对比，进行可行性论证，决定采取哪一种解决方法。工程治理方法一般有修建排洪渠、挡土墙、拦沙坝等工程以达到阻止和减缓泥石流的冲击作用。泥石流工程治理措施尽管有工期短、见效快等优点，但必须与生物治理措施相结合。植树造林、恢复生态平衡可以稳固边坡土壤、减少水土流失，对于减少泥石流发生长期有效［9］。

（2）崩塌地质灾害多是人为引起，应加强预防地质灾害的宣传教育工作，避免在高边坡下和山脚下开挖建房；已在崩塌隐患处建房的住户有条件的搬迁避让，或者削减边坡使其达到一定的安全坡度；公路边坡威胁公共安全，对不稳定的公路边坡必要时采取锚喷、格构、挂网防护等工程处理措施。

（3）改变传统煤矿开采模式，引进“绿色开采技术”减少因采矿引起的地面塌陷等地质环境问题。统计表明［10］，平均每采万吨煤地表塌陷面积约为800m2。“绿色开采技术”内容包括：水资源保护，形成“保水开采技术”；土地与建筑物保护，形成离层注浆、充填与条带开采技术；煤层巷道支护技术与减少矸石排放技术；地下气化技术等。例如，开发利用煤矸石，化害为利，利用煤矸石充填塌陷区，充填的塌陷区可再种植或其他用途，这样可大大减少塌陷区和废石堆对环境的污染［11］。

岩溶塌陷应在查明其塌陷区水文地质条件的基础上，掌握开采地下水与岩溶塌陷的关系；供水水源地必须制定科学合理的地下水开采方案，应根据不同季节、不同年份的降水情况对地下水的开采量实行动态管理，以控制水位降深，保持覆盖层的稳定性。

（4）采取行政管理、科学研究及工程施工等多种手段加大对海岸蚀退现象的整治力度。各职能部门应加大执法力度，禁止在河道、海滩非法采砂；同时运用工程施工方法如修建离岸堤、丁堤、海底堤坝等护岸工程防止因海流的冲击造成海岸沙滩的流失。

（5）转变经济发展方式，关停污染严重、水资源消耗大的小造纸厂、小淀粉厂等中小企业；同时加大环保投入，兴建污水处理厂解决城镇居民生活污水问题；为防止海水入侵，滨海水源地严格控制地下水开采量，科学合理开发水资源。必要时投入一定的工程措施，比如，在河流入海口上游修建拦潮坝以阻止海潮通过河道侵入内陆。

（6）认真贯彻执行《中华人民共和国矿产资源法》等相关法律，规范矿产资源开发秩序，杜绝私挖滥采；对地质环境破坏严重的矿山企业加大处罚力度，特别是对旅游景区、地质公园内的主要地质遗迹的保护更要严格管理，建议制定出台《柳江国家地质公园地质遗迹保护管理办法》，为地质公园长期有效管理奠定坚实的制度基础。

5 结语

秦皇岛地区地质环境比较脆弱，其主要原因是人类的工程活动等人为因素对环境的破坏较大，有些地质环境一旦遭到破坏是不可恢复的。因此，必须通过完善立法、政策引导及科学技术等手段推动全社会的环境保护意识。矿山管理必须纳入法律轨道，通过政策引导，转变经济发展方式，降低企业资源消耗；加强和普及人民群众的地质灾害防治知识和宣传教育，制定地质灾害防治规划，对现存地质环境问题开展科学研究和治理，只有这样，才能使影响社会经济发展的地质环境问题得到有效控制。

［1］李鄂荣，刘海阔，张义勋.地质词典（四）［S］.地质矿产部《地质辞典》办公室编辑，地质出版社，北京：1986.

［2］王建国.秦皇岛地区区域地质考察［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2000：4.

［3］孟凡杰，谢亚琼，臧文学.河北省秦皇岛市地质环境监测报告［R］.秦皇岛：河北省地质矿产局秦皇岛矿产水文工程地质大队，2001.

［4］姜忠，徐绍武，邸志成，等.秦皇岛市柳江盆地石门寨水源地岩溶塌陷调查报告［R］.河北省地质矿产局秦皇岛矿产水文工程地质大队，1988.10.

［5］秦皇岛市环境保护“十五”计划及2015年规划［R］.秦皇岛市环境保护局，2000.10.

［6］Custodio E.Groundwater problems in coastal areas［C］.UNESCO，Belgium，1987.

［7］杨燕雄，贺鹏起，吴青，等.秦皇岛海岸侵蚀特征及发展趋势研究［J］.河北地质情报，1994，（4）：63－67.

［8］田静毅，林年丰，王立新，等，秦皇岛市水土流失遥感调查与监测［J］.安徽农业科学，2006，34（16）：4175.

［9］胡茂焱，刘大军，郑秀华.地质灾害与治理技术［M］.武汉：中国地质大学出版社，2005：9－10.

［10］张国华，李凤仪.矿井围岩控制与灾害防治［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2009：272－272.

［11］潘懋.环境地质学［M］.北京：高等教育出版社，2003：102－103.

AN OVERVIEW OF THE GEO－ENVIRONMENT IN THE QINHUANGDAO REGION

Zang Wen－xue1，Zhang Xi－zhong2，Gong Chang－qing1，Sun Juan1
（1.Qinhuangdao Brigade of Mineral ＆Hydrogeology ＆Engineering Geology，Hebei Provincial Bureau of Geological Exploration and Mineral Development，Qinhuangdao 066000，China；2.Baoding Institute of Geology Engineering Exploration，Hebei Provincial Bureau of Geological exploration and Mineral Development，Baoding 071051，China）

Through an analysis of field surveys and previous results，the geo－environment of the region is found to be severely damaged with a deteriorating tendency.Main geo－environmental problems there include geo－hazards，water environment pollution，seawater intrusion and coastal erosion－retreat，caused mostly by human rather than natural factors.Finally，comprehensive protection recommendations are made for different geo－environmental problems.

Qinhuangdao；geo－environment；geo－hazards；protection measures

X141

:A

1006－4362（2012）02－0032－04

臧文学（1961－ ），男，水文工程地质工程师，主要从事水文工程地质及环境地质工作。

2011－11－01改回日期:2012－03－12