地质环境与土地资源可持续利用——以承德县为例

前言
地质环境因素是土地利用规划须考虑的基本因素。

重视地质环境因素在土地利用规划中的应用，将区域地质环境背景纳入土地利用规划范畴，规划将更加科学合理。

简要分析了地质环境因素在土地利用规划中的应用现状与不足，分析了城市的地质环境特点，总结地质环境因素在城市土地利用总体规划中的相关应用，包括农用地规划和建设用地规划等，指出地质环境因素应用于土地利用规划的重要性和可行性。

土地利用规划，是因地制宜地合理组织土地利用的一项综合性战略措施。

在土地利用规划制定初期，将土地利用现状、土地利用的动态变化规律与其地质环境影响评价相结合，可以使土地利用规划更具有实用性，有利于提高土地利用规划的科学性和合理性，达到土地利用生态效益和经济效益的最优化[1]。

重视地质环境因素在土地利用规划中的应用，将区域地质环境背景纳入土地利用规划范畴，分析地质环境因素对土地利用规划控制和影响程度，其目的就是要正确协调处理发展经济和资源、环境之间的关系，合理开发利用自然资源，从而有利于提高地质环境质量，减轻和避免环境灾害风险，促进土地资源的可持续利用[2-4]。

钱学森院士曾倡导在“地球表层学”范畴内将地质学与国土经济学进行交叉研究，这样不仅会使土地科学的理论得到深化和完善，而且地球科学理论会在土地规划、土地利用评价等方面具有实际意义。

在新一轮的土地利用总体规划工作中，必须重视地质环境因素的应用[5]。

地质环境是人类和城市可持续发展的基础。

作为漫长地质年代中形成和演化而成的地质环境系统，与人类活动密切相关，并深刻地影响着城市的发展。

地质环境的主要组成是岩石、土和地下水。

随着城市化的发展，城市对水、粮食、建筑材料以及能源的需求日益增大，这些需求与地质环境密切相关。

人类活动已经强烈地参与到自然地质作用中，共同作用于地质环境，使城市地质环境所受影响的压力与日俱增。

有研究表明，地球上的人类人均每年搬运的地球物质已经达到20吨，这意味着如果要使100亿人拥有较高的生活质量的话，每年被移动和使用的岩石和土地物质将会超过100立方公里，超过了包括土地侵蚀、火山喷发等自然地质作用所移动的数量。

因此，人类活动已经成为强大的地质营力，对城市地质资源和环境的保护成为城市可持续发展中需要解决的基本问题。

随着城市化的进展和城市活动对城市地质环境与地质资源影响认识的不断深化，如何实现城市发展与包括城市地质环境在内的城市环境的和谐已经成为城市发展所面临的重要问题。

随着我国经济进入快速发展时期和城市化的兴起，城市化所带来的系列地质环境问题已经开始凸现，在一些大中型城市，城市地质环境的恶化呈快速上升的趋势，人为因素引发的地质灾害占全部灾害的比例也在不断上升，在一些地方，城市地质灾害已经成为制约城市发展的重大因素。

本文主要针对于地质环境因素对城市建设规划的影响，以承德县为例进行分析。

通过分析承德县地区的地质环境条件与城市规划建设之间的相互作用，以及人类活动对地质环境和城市发展的影响，研究了地质环境在承德县发展中的利导/限制关系，以及人类认识、科学技术和经济水平对二者关系的缓和作用。

最后提出在承德县可持续发展中应重视的地质环境工作。

城市地质环境对城市影响的实例：
（1）库特纳霍拉的故事
库特纳霍拉的兴衰被用来说明城市社会经济活动与地质环境相互作用的经典示例。

库特纳霍拉是欧洲的一座古城，这座城市是13世纪末发展起来的。

当时该地区发现的银矿
吸引了大量的人来此定居，逐渐形成了一个城镇。

但是二三百年的长期开采活动严重破坏了城市底部岩石的连续性，引发城市的许多地方出现地面沉降，致使许多豪华的古建筑与具有伟大历史意义的建筑遭到毁坏。

此外，城市的水文地质条件也因为采矿导致底部岩石断裂而发生改变，致使水质较差的地表水渗透到城市的地下水系统，再加上流经废弃石堆的水富含硫酸盐，使地下水受到污染而无法饮用，也无法用来制作混凝土等工程材料，整个城市只能异地重新开发。

根据历史记载，库特纳霍拉的故事在世界的其它地方也发生过。

（2）美国的休斯顿地区
休斯顿（Houston）位于美国德克萨斯，是美国最大的城市化地区。

1907年，该地区发现石油，1925年成为深水港口并进一步找到深部油气田。

此后，该地区城市规模和口开始迅速扩大，目前已经超过300万，预计到2015年达到450万。

随着城市的发展而引发的地下水资源的开发利用，导致该地区发生地面沉降，对工业、交通设施等产生了重影响，该地区遭受洪涝灾害的频率和影响程度不断上升，部分地区已经被海水淹没。

（3）孟加拉的达卡市
孟加拉的达卡市是世界上城市化速度最快的城市之一。

1971年人口为120万，到1991年人口增至860万。

城市面积扩大到256km2。

老城区位于地质条件较好的阶地上，而随着城市发展，城市用地不断向低于洪水位以下的洼地地区扩展，通过回填造地来满足日益增长的用地需求。

随之出现的是洪泛平原和回填土地的地基承载力差而导致的不稳定问题。

城市还面临着洪水灾害，地面沉降以及地震的高风险威胁，无控制的垃圾处置对环境和地下水资源构成严重威胁，同时还受到由于毁林造成的水土流失的影响。

达卡是一个没有合理土地利用规划和控制的快速发展的城市，城市面临着越来越大的地质灾害风险。

（4）墨西哥城
墨西哥城是世界上受地面沉降影响最大的城市。

该城位于墨西哥谷地的中西部，是一个高度在海平面2500米以上的封闭盆地，周围高山环绕。

墨西哥城地表以下由松散的火山灰沉积物与河流沉积的砂砾石层组成，它们构成了富水性良好的地下含水层。

随着城市的成长，人们不断地从地下含水层中抽取地下水作为城市的供水水源。

该城从1895年的50万人增加到1922年的100万人，至1960年已达到了500万人。

随人口增加地下水开采量不断增长，导致了含水层水位的下降，引发了严重的地面沉降。

在1900年至1940年间地面总的沉降量为1.5米左右，而后沉降速率迅速增大，至1960年墨西哥城地面平均总沉降量已达到了7米之多。

当初与地面持平的深井管已凸现在空中达6米之高。

类似于墨西哥城的地质环境问题在世界上许多城市也发生过，包括中国的上海。

此外，在一些城市地质构造与墨西哥城有着相似之处的城市，甚至城市地质构造与墨西哥城有着较大差异的城市，也不同程度地出现了墨西哥城的现象。

地质史以及城市地质学的文献研究表明，城市发展与城市地质环境有着十分密切的关联。

地球经过上亿年的长期演化形成的自然地质环境和资源条件，对城市初期的形成和发展起到了重要作用，但后期的人为作用却成为造成城市地质环境发生逆转的重要因素。

1承德县概况
承德县地处于河北省东北部赛外地区，位于北纬40°34′06″—41°27′54″，东经117°29′30″— 118°33′24″，其位置三面环抱承德市，东邻平泉县，南接宽城、
兴隆县，西与北京市密云县及市区双滦区、双桥区、滦平县相连，北和隆化县、内蒙古宁城县接壤，县界距市区仅3公里，县城距北京市260公里，距河北省省会石家庄450公里，属承德市管辖[6]。

图1 承德县区域图
1.1 地质地貌
承德县大地构造属于华北台地，北部位于内蒙古地轴南缘，南部位于华北地台内二级大地构造单元和燕山纬向沉降带三级大地构造单元。

属冀北山地地貌，土地格局为“八山一水一分田”。

受燕山岩性构造的影响，地貌类型为山地，所处大地构造单元为燕山地槽与内蒙古背斜过地带，地势北高南低[7]。

1.2 气候
承德县地处温带大陆性季风气候区，由暖温带向中温带过渡，半干旱向半湿润过渡区域，属于典型的大陆性季风型燕山山地气候。

四季分明，雨热同季，昼夜温差大，地域差别明显。

年平均积温3200℃，平均温度5.9℃—9.0℃，南北平均温差3.1℃，年内最冷（1月）平均气温—8.9℃，极端最低气温值—21.3℃，最热（7月）平均气温24℃，极端最高温34.7℃。

1.3 水文
地表水有滦河水系和潮河水系两大水系构成，为常年有水的河流，多年平均河川径流量47709万立方米。

全县以滦河水系为主，除滦河干流外，支流以武烈河、老牛河、白河、柳河、暖儿河、柴河、白马河为主。

其中，一级支流有12条，二级支流44条，三级支流41
条，四级支流8条。

1.4 土壤
土壤共分3个土类，9个亚类，52个土属，181个土种。

褐土占总面积的59%，主要分布在丘陵山地，海拔在250-700米之间的山地，有机质含量及养份状况比较一般，PH值7.5—8.0；棕壤土占总面积的37%，主要分布在海拔1000米以上的山地，PH值5.5—6.5；草甸土占总面积的4%，主要分布两岸滩地，有机质及养份含量较高，PH值7.5左右，是高产的农作区。

土壤质地多为壤质，土壤PH值都偏酸性，绝大部分适合暖温带多数针、阔叶乔灌木树丛生长。

1.5 生物资源
境内植物资源比较丰富，全县有各种植物99科381属705种[8]。

天然分布的主要乔灌木有油松、桦树、山杨等。

主要草本有蒿类、羊胡子、白羊草、黄背草等。

主要农作物有玉米、大豆、小麦、谷子等。

野生药用植物资源比较丰富。

受国家保护的植物有核桃楸、黄檗、刺五加、野大豆等。

境内鸟类中主要有秃鹫、狍子、松鼠等。

1.6 矿产资源
承德县地处晋北资源富集地区，全县共发现矿产46种，已探明储量的矿产有21种，开发利用矿产16种。

全县探明固定矿产储量9.34亿吨，保有储量8.59亿吨，远景资源储量20亿吨以上，其中钒钛磁铁矿产储量1.1亿吨，超贫钒钛磁铁矿储量约几十亿吨，全国独有的饰面花岗岩储量28亿立方米，可开采量16亿立方米，水泥灰岩储量6.5亿吨，溶剂白云岩约6亿吨。

1.7 旅游资源
承德县拥有典型的塞北山地风光，以塞北山地风光和历史遗迹为主要特征的旅游资源丰富。

县域内主要景点被称为“承德十大景”的朝阳洞、天桥山，有绝壁当头的滴水崖，有奇峰异石、莽莽林海的北大山森林公园，有康熙帝多次驻足的汤泉宫，以及唐家湾溶洞、九道井、龙泉沟、明长城等自然人文景观。

2 人类活动对地质环境的影响
城市发展对地质环境的影响主要源于不合理的人类工程经济活动，主要包括水环境污染，城市垃圾处理不当，不合理的农业生产活动和矿山开采等问题等[9]。

而且承德县经济较发达，人类工程经济活动频繁，与地质灾害发育密切相关的主要为采矿和修建、改扩建公路。

2.1水环境污染
水环境污染问题仍很严重，四大水系都不同程度的存在着污染[10]，目前，地面水25个水质监测断面中，二类水断面11个，仅占全市监测总断面的44％，主要分布在滦河上游、武烈河上游、柳河上下游、瀑河上游等污染源少、植被条件好的流域；劣五类断面6个，主要分布在武烈河下游雹神庙段、柳河的兴隆下游、瀑河的平泉下游、滦河干流的双桥、伊逊河的围场上游，占总断面24%，比2000年升高了8个百分点，表明水环境质量恶化的流域范围在扩大。

2.2城市生活垃圾处理不当
承德县生活垃圾的特点概括为：多，杂，少。

承德县生活垃圾的清运量年均为12—13万吨，日处理320吨，由于承德县经济的起飞，这一数字还在不断地增长，与山区有限的空间和自然的生态环境相比，垃圾产量远多于环境的吸收能力[11]。

城市生活垃圾的成分较杂，生活中消费的东西应有尽有，同时家庭经济收入不同垃圾的产量及种类有明显的差异，收入水平高的称重多，种类杂。

以桃李街为样本进行的调查显示市民的生活垃圾大部分是有机垃圾如菜叶果皮剩饭类，这些厨房垃圾占称重的80%以上，包装垃圾以塑料为主，包括鲜奶袋塑料袋药品盒饮料盒等，并间有落叶煤渣等成分复杂。

有毒害的可见废电池，而有回收价值的废旧电器，废旧轮胎，废旧书报，饮料瓶罐，废旧衣等含量很少。

2.3农业生产活动
承德县处于山地地形，可以耕作的土地较少，产生地质环境危害的农业活动主要是农药及化肥等施用、污水灌溉和周边山坡土地不合理耕作。

由于地表水，尤其是响水河遭受污染，当利用地表水灌溉农作物时，污染物滞留地表污染农田土壤，下渗部分也将污染地下水；周边山坡土地耕作极易导致水土流失，使生态恶性循环，导致土地质量不断退化，水土流失加剧。

2.4工程建设活动
2.4.1 滑坡
据调查，查出滑坡灾害点6处，均为小型，其中已发生的滑坡点5处，潜在隐患点1处[12]。

据分析，有3处滑坡体稳定性较好，3处稳定性较差。

已发生的5处滑坡，均为土质滑坡，滑体为碎石土或黄土，滑面为土体与基岩接触面，因建房开挖坡脚坡体失稳，降雨诱发。

因开挖坡脚，破坏斜坡稳定性，为滑坡提供临空面，降雨时，雨水入渗坡体，增加坡体自重，润滑滑动面，降低抗滑阻力，当下滑力大于抗滑阻力时，土体沿基岩接触面下滑，形成滑坡。

2.4.2 泥石流
泥石流多发育在有较陡斜坡的沟谷内，岩石物理风化作用强烈，且山坡及沟谷内第四系覆盖层发育，山坡坡脚、沟谷松散堆积物丰富，堆积厚一般为2-3m，具备发生泥石流的物质条件[12]。

泥石流多发生在半山坡以下，凭借山坡坡度，汇水集中且快等特点，一旦发生，快速下冲，产生强大的破坏力，由于森林植被遭破坏，雨季山洪暴发，雨水携沙带石顺坡而下，形成了泥石流。

此外，不合理的滥砍滥伐造成荒山秃岭，也是地质灾害加重的原因之一。

2.4.3崩塌
近年来，随着道路建设和采矿活动的增多，人为因素引发的崩塌大幅度上升，承德县新发现崩塌灾害点5处[12]，灾害点稳定性差，其形成原因主要为人工开挖坡脚形成，在雨季来临时经常出现崩塌掉块现象，对公路造成不同程度的损坏。

为促进经济快速发展，承德县加大力度进行公路交通建设。

近年来，新建、改扩建高等级公路多条，由于承德县区地处燕山山区，在修路过程中，削坡非常普遍，开挖后形成的边坡高陡，稳定性差，构成崩塌隐患。

2.5 采矿业
承德县采矿业较发达，多数露天采矿未按台阶式开采，采掘边坡高陡，稳定性差，存
在崩塌、滑坡隐患，威胁采矿场人员及设备安全。

在矿山的开采过程中堆放的大量废土、废渣、尾矿，由于人工堆放，一般比较松散，部分沟谷堵塞严重在强降雨的诱发下，极易形成泥石流。

马圈子—营子—涝洼一带，分布有石炭系含煤地层，煤炭资源丰富，已有几十年采煤历史，采煤形成地下采空区，破坏了岩土体稳定性，引发地面塌陷，给国家、人民造成严重经济损失[12]。

承德县地区地面塌陷地质灾害均由采矿引起，发育特征受采矿规模、矿层埋深、上覆岩层的岩体工程地质特征，以及开采方式等因素影响。

金属矿采空区地面塌陷呈条带状，煤矿采空区地面塌陷呈片状分布。

3 地质环境对承德县建设的利弊
地质环境是整个生态环境的基础，是自然资源主要的赋存系统，是人类最基本的栖息场所、活动空间及生活、生产所需物质来源的基本载体[13]。

承德县是山地地形，四面围山，水资和丰富的矿产资源为人类生存和发展提供了基础；并且为人类生存生产提供物质来源。

森林覆盖率较高，气候冬暖夏凉，风景名胜资源丰富。

地质环境的优越使承德地质旅游业发达，是著名的旅游景区。

在城市建设方面，断裂带、地裂缝、地面沉降等工程地质条件和各类地质灾害的影响宽度、长度、面积和范围将直接制约城市建设的方向、规模以及由此带来的土地利用成本[14]。

因此在确定建设用地规模和布局时，地壳稳定性、地面稳定性、地形地貌等诸多工程地质条件以及各种地质灾害也是必须重点考虑的地质因素。

影响建设规划的地质灾害种类主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝及地面沉降等。

因此在城市新区的发展方向和选址首先受到区域工程地质条件和地质灾害的影响。

随着人口增长以及城市化和工业化进程的加快，对淡水资源的需求量越来越大，无节制地利用地表水和地下水资源，不但导致水资源供需不平衡，还引发地面沉降等一系列地质灾害，这就要求在做城市建设时根据区域地表水和地下水资源状况合理布局城镇发展区、工业发展区，避开那些地下水资源状况脆弱、有地面沉降隐患的区域。

4 在城市建设规划中针对地质环境问题采取的措施
（1）保护水源
重点保护饮用水源，要多种手段并举，促进推进城市节水，关闭污染高，排放高的企业防止污染水资源。

要通过价格、科技更新、行政等多种手段改善用水计划以及环保措施，完善城市的自我调节机能。

（2）提高垃圾和废物的处理能力
建立合理有效的垃圾处理系统，从垃圾分类收集，垃圾运输和储存、以及垃圾的处理和回收利用，多要严格控制。

要将能可回收利用的垃圾尽量的利用，将高污染和固体废物要妥善处理。

（3）政府参与，提高农民素质，进行合理的农业生产
对于山地地形的城市来说，可以耕作的土地较少，产生地质环境危害的农业活动主要是农药及化肥等施用、污水灌溉和周边山坡土地不合理耕作。

因此在农业生产过程中要合理使用化肥农药，政府定期组织专业人员对农民耕作进行培训，使农民进行农业生产上合
理使用化肥农药，科学灌溉，这样避免了对环境的污染，也避免了对水源的浪费。

对于耕地数量政府应该严格把关，避免胡乱开垦。

（4）工程建设中引起的崩塌，滑坡，泥石流，要采取相应的措施进行防治崩塌主要工程治理措施有“排、支、拦、生”措施。

即：排除危岩、支护防护、拦截措施、生物治理及排水
滑坡的工程治理，依据滑坡类型形成机制和发展趋势，采取“排、稳、支、生”措施。

即：排水措施、稳固坡脚、支挡措施、生物措施。

泥石流的工程治理，对小流域的治理采取“稳、拦、排、停、生”措施。

即：稳固、拦挡、排导、停滞、生物治理。

（5）规范矿区采矿业发展
对于矿区采煤塌陷和崩塌灾害隐患点稳定性差、危害性大、危险程度高，优先重点防治。

塌陷成因复杂的矿区，危害性大，要开展进一步的勘察评估工作，较为准确地评价其稳定性及危害性，为科学合理的防灾提供依据。

矿区塌陷采取控制抽排水强度的方法，由于抽排水使地下水位下降，常常造成地面塌陷，矿山井下强排疏干时，影响就更显著。

因此，合理地控制抽排水的强度，是减少塌陷产生的一个重要途径。

政府在今后的减灾防灾工作中，要进一步加强管理，加强地质灾害防治知识的宣传和教育，规范采矿、选矿等经济活动，保护地质环境，保障当地经济的持续发展。

地质灾害防治工作中，贯彻以“防”为主，“防”、“治”结合的防治方针；短期防治与长期防治相结合；继续加强退耕还林、封山育林，改善地质环境；新建重大工程要避开地质灾害易发区域，做好地质环境评估工作。

（6）适当的规划、建设和开发
避免不合理的开发，在新项目开发之前都要通过环境影响评价，并制定严格合理的生态环境保护措施。

避免旅游产品开发建设造成生态环境较大破坏，协调旅游资源开发区与周边环境的关系，禁止在景源上游或上风方向建设对环境污染严重的工厂。

发展中按照可持续发展的原则，实行规划、建设、开发协调发展。

政府各部门之间相互配合，通过各部门对地质环境的调查研究，以达到对城市地质环境做出量化评价和预测，提出有效、合理的防范措施和综合治理对策，与规划、建设和环保部门共同努力促使地质环境进入良性演化进程。

（7）注重生态建设
组织实施好退耕还林、还草和水土流失治理工作，采取封山育林、禁采严伐等措施，使生态自我修复，提高拦截、集蓄雨水功能，调节天然降水，提高抵御洪涝灾害、干旱缺水和污染的能力，防治污染提升生态环境质量。

同时根据自身历史和地理特点，建设生态城市；积极推进循环经济，调整产业结构对接北京；建设生态农业，建设北京农产品基地；建设生态城市，打造旅游品牌；明确承德的旅游定位，完善承德生态旅游体系[15]。

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