1、http:/城市地质环境问题分析与评价以山东省聊城市为例杨丽芝1，王国明2，3，韩 博2，3，李 状2，3*，陈 瑶4（1.山东省地质调查院,济南 250014；2.中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170；3.华北地质科技创新中心，天津 300170；4.聊城市自然资源和规划局，聊城252001）摘要：本文基于聊城市不同精度的基础地质、水工环地质资料以及InSAR解译成果等数据，对聊城市中心城区目前存在的地面沉降、土壤盐渍化、水土污染等环境地质问题进行了分级评价，并分析了环境地质问题的发育特征与分布范围。结果表明：聊城市中心城区20082018年的地面沉降比较均匀，没有明显的沉降漏
2、斗中心，2016年以来，地面沉降速率逐渐变缓，地面沉降发育程度逐渐从中等发育转变为弱发育；研究区大部分土壤处于未盐渍化状态，土壤盐渍化现象基本消失；研究区郊区地下水污染程度很轻，城区及附近浅层地下水污染较重，主要受三氮和半挥发性有机指标苯并a芘等指标影响；研究区良好级水（II、III类）、较差级水（类）和极差级水（类）分别约占全区总面积的0.6%、53.4%和46%，部分水样硝酸根、Cl-、SO42-等单项指标达到类或类；研究区广泛分布易液化砂土，但对建筑未造成危害。本次研究成果可为聊城市规划建设和可持续性发展提供地质依据和技术支撑。关键词:环境地质问题；分级评价；发育特征；城市地质调查；聊城
3、市中图分类号：X141;X821文献标识码：A文章编号：20970188（2023）020051-12收稿日期：2023-05-05资助项目:山东省地质调查项目“聊城市中心城区城市地质调查（No.SDGP371500000202202000055）”作者简介：杨丽芝（1966-），女，博士，研究员，主要从事水工环地质、城市地质调查与研究工作，Email：；*通讯作者：李状（1995-），男，硕士，助理工程师，主要从事水工环地质、城市地质调查与研究工作，Email：li-。第46卷 第2期vol.46 no.22023年06月northchinageologyjun.2023聊城市地处中原腹地、
4、山东省西部，临河南、河北，位于华东、华中、华北三大区域交界处，是国家历史文化城，中国优秀旅游城市1。黄河与京杭大运河在此交汇。聊城是京九铁路与胶济铁路、胶济邯铁路、济郑高铁在山东省内的交汇点，横跨冀鲁豫三省的最大交通物流枢纽。聊城是中国重要的能源基地、内陆口岸，是辐射冀鲁豫交界地区的中心城市，中原经济区东部的核心城市。聊城市作为“江北水城”1，其地质环境条件复杂，随着经济迅速增长，工农业用水不断增加，地下水超采，导致地面沉降，加之土壤盐渍化、水土污染及砂土液化等使研究区环境地质问题日益突出，严重制约当地社会经济的发展。因此，揭示地面沉降、土壤盐渍化、水土污染及砂土液化等环境地质问题的分布特征和
5、成因，是当前聊城市中心城区城市地质调查的重要内容，也是城市发展的基础地质工作。本文基于聊城市不同精度的基础地质、水文地质、环境地质、工程地质资料以及InSAR解译成果等数据，依据 地质灾害危险性评估规范（GBT 40112-2021）1、盐渍土地区建筑技术规范（GB/T 50942-2014）2、地下水污染调查评价综合研究技术要求3和 地下水环境质量标准（GB/T 14848-2017）4等规范标准，对聊城市中心城区环境地质问题进行综合评价，并对环境地质问题评价结果和分布特征进行讨论分析，为聊城市中心城区城市地质调查和规划建设提供地质依据及技术支撑。1 区域地质环境概况1.1 自然地理条件1.
6、1.1 地理位置研究区位于聊城市中心城区，根据 聊城市城市总体规划（20142030年）（2018年发布），中心城区北至规划北苑路、西至德上高速公路，东至机场东路，南至规划南苑路。研究区面积为606.43 km2，地理坐标：东经：11610 2011630 38，北纬：372040374040（图1）。1.1.2 地形地貌研究区地势较平缓，地面有微倾斜，倾斜方向基本自西南向东北倾斜，最高海拔37.5 m，最低海拔31.0 m5。研究区地貌类型为第四纪全新世黄河泛滥DOI:10.19948/j.12-1471/P.2023.02.08http:/冲积平原，由于历史上黄泛影响，形成了地表局部起伏的
7、岗、坡、洼相间的地貌（图2）。微地貌类型有河滩高地、浅平洼地和缓平坡地。河滩高地为黄河故河道河漫滩沉积而成，多呈南西-北东向带状分布。1.1.3 气象水文聊城市处于暖温带季风气候区，具有明显的季风气候特征，为半干旱大陆性气候，春夏秋冬四季分明。四季气候的基本特点是“春旱多风，夏热多雨，晚秋易旱，冬季干寒”。聊城市年平均气温为13.5，极端最高气温为41.8（2002年、2009年），极端最低气温为-22.3（1990年）。全年平均日照时数为2 323小时，全年无霜期208天，冻土深度0.5 m。多年平均降水量为 581.8 mm（19712020 年）（图 3），最大 1116.1 mm（19
8、64年），最小274.2 mm（2017年）。冬季雨水稀少仅占全年降水量的15%，夏秋雨水较多，79月份降水量最为集中，约占全年降水量的70%左右。多年平均水面蒸发量达 1 065.25 mm（20002022年，大蒸发皿），又以5、6月份蒸发最为强烈，占全年30%左右，造成了春旱、夏涝、晚秋又旱，旱涝交替的气候特点。聊城市河流纵横交错，河网密布，流经研究区的水系属海河水系，主要有古运河、南水北调东线、徒骇河3条城区主干河流和周公河、双力河、西新河、四新河等多条不同尺度的河渠支流。湖泊主要有东昌湖、望岳湖、九州洼、莲湖4个核心生态景观湖面。1.2 区域水文地质条件聊城市中心城区全区被第四系覆盖
9、，主要含水岩组为第四系松散岩类孔隙含水岩组（图4）6，7。结合地下水的开发利用现状，根据含水层埋藏深度，将500 m以浅含水层自上而下分为浅层、中深层、深层三个含水岩组6。1.2.1 浅层含水岩组分布发育规律及其特征浅层含水岩组埋深在60 m以内，地下水为潜水-微承压水8。岩性多为细砂、中细砂和粉细砂。富水图1 研究区地理位置图Fig.1 Geographical location map of the study area图2 聊城市地貌图Fig.2 Geomorphological map of Liaocheng City52华 北 地 质第46卷Nhttp:/性较好单井出水量4060
10、m3/h。地下水化学类型主要分为HCO3Cl-NaMg型、HCO3ClSO4-CaNaMg型和SO4Cl-NaMg型三种类型。矿化度与水化学类型具有一致性，HCO3型水矿化度一般小于1 g/L，HCO3Cl型水矿化度一般在12 g/L，SO4Cl型水矿化度一般都大于2 g/L9。1.2.2 中深层含水岩组分布发育规律及特征中深层含水岩组是位于浅层含水岩组和深层含水岩组中间的含水体，其顶、底板埋深在60260 m之间。含水砂层累积厚度一般3050 m左右，矿化度一般25 g/L，个别高达17 g/L。目前，该层地下水主要为咸水，开发利用程度低。1.2.3 深层含水岩组分布发育规律及特征深层含水岩
11、组其顶、底板埋深一般在260550m，含水层厚度1880 m，岩性为粉砂、细砂、中细砂、中砂、中粗砂、粗砂及粗砂夹砾石，但以中细砂为主。深层承压水水化学类型为HCO3-Na型水，矿化度一般11.5 g/L。浅层地下水的运动方向以垂向运动为主，补给来源主要是大气降水、地表水、灌溉水，补给方式是垂向渗入，排泄则是通过地表土层的蒸发作用及人工开采，水交替快，动态变化大。深层承压水，以水平径流为主，动态变化小，与季节关系不明显，以开采为主要排泄方式10，11。1.3 区域工程地质条件聊城市中心城区土体20 m深度内，主要是全新统黄河冲积物，古河道普遍发育，上部多被粘性土覆盖，下部为粘性土与砂性土互层。
12、砂性土岩性为粉图3 聊城市城区历年降水量直方图Fig.3 Annual precipitation histogram of Liaocheng City图4 聊城市区域水文地质剖面图Fig.4 Regional hydrogeological profile of Liaocheng City第2期杨丽芝等：城市地质环境问题分析与评价以山东省聊城市为例53http:/砂、粉细砂，其次中细砂；粘性土性为粉土、粉质粘土，其次粘土（表1）。根据土体工程地质性质及其组合，可分为3种岩土体结构类型。1.3.1 粘性土单层结构分布于中心城区的东南、东北局部地区。土体结构单一，由粘性土组成，厚度20 m。
13、岩性为土黄、黄褐色粉土、粉质粘土，其次粘土，夹淤泥类土，含钙质结核；土质松散-中密，软塑-可塑，压缩性中等。粘性土fk=120250 kPa。1.3.2 上层粘性土下层砂性土双层结构广泛分布于中心城区。上部粘性土厚一般10m，局部510 m，或5 m，岩性为土黄、黄褐色粉土、粉质粘土，其次粘土，局部夹淤泥类土，含钙质结核。下部砂性土岩性为土黄、灰黄色粉细砂、细砂，局部为中细砂。砂层沿古河道带呈北东-南西向展布，自古河道带至河间带，砂层由厚变薄，一般厚度10m。砂性土层性状湿-饱和，松散-中密。砂性土fk=160280 kPa，粘性土fk=120200 kPa。1.3.3 上层粘性土多层结构分布
14、于中心城区东南，南西-北东呈条带状分布。上部粘性土厚510 m，局部5 m，或10 m。下部粘性土与砂性土互层。粘性土有12层，单层厚210 m，岩性为粉土、粉质粘土，其次粘土，局部夹淤泥类土。土层为灰黄、黄褐色，湿-饱和，松散-中密，可塑，中等压缩性。下部砂性土有23层，单层厚23 m。岩性为粉砂、粉细砂，其次中砂，浅灰、浅黄及黄褐色，湿-饱和，松散-中密，含钙质结核。粘性土fk=120190 kPa，砂性土fk=130320 kPa。土体类型粉质粘土粉土粉砂细砂中砂砾砂颜色黄褐-灰褐褐黄-褐灰黄褐-灰褐黄褐-灰褐黄褐-灰褐黄褐-灰褐厚度/m0.620.30.79.10.914.71.430
15、.51.22.716密实度稍密-密实稍密-密实中密-密实中密-密实中密-密实标贯击数6371027114220饱和度81%90%57%91%稍湿-饱和饱和饱和饱和承载力/（kPa）120370120350140360160390280300280300表1 各土层基本参数表Table 1 Basic parameters of soil layers2 环境地质问题分析研究区地貌条件比较简单，以黄河冲积平原为主，微地貌形态主要为浅平洼地低坡缓平坡地。由于聊城市本地水资源相对短缺，地下水资源开采量较大，产生了地下水降落漏斗并引发地面沉降。同时还存在土壤盐渍化、水土污染及砂土液化等其他环境地质问题
16、12，13。2.1 地面沉降地面沉降是在人类工程经济活动的影响下，由于地下松散地层固结压缩而导致地壳表面标高降低的一种地质现象，目前已成为一个世界性的环境地质问题14-16。2.1.1 地面沉降发育特征聊城市地面沉降监测起步较晚，全市地面水准分别于2013年7月和2014年11月监测2期17。现有国家二等水准监测点5个，省级地面沉降B级GPS监测墩15个。聊城地区地面沉降总体特征表现为单一沉降中心漏斗明显。聊城地区地面沉降与深层地下水超采漏斗具有显著的相关性，分布有茌平、临清和高唐三处明显的沉降中心18。此外，聊城市城区、冠县及东阿等地区也有一定程度地面沉降发育。2.1.2 地面沉降评价依据 地质灾害危险性评估规范（GBT 40112-2021）1，地面沉降发育程度可根据表 2进行分级。根据20082018年InSAR解译成果等地面沉降监测资料，绘制聊城市中心城区地面沉降发育程度分级图。20082010年，聊城市中心城区地面沉降比较均匀，没有明显的沉降漏斗中心，沉降速率普遍介于1030 mm/a，地面沉降发育程度均为中等发育区（图5）。20122015年，聊城市中心城区地面沉降发育程度
