蘭州主要城市地質環境問題探析

劉延兵 丁仨平

摘? 要：蘭州市城市地質調查研究處于起步階段，隨著城鎮化進程加深，圍繞蘭州城市規劃建設、運行、轉型升級、選址布局、防災減災、美化環境等所亟需的自然資源與城鎮化進程中面臨著各種生態環境問題（“城市病”），通過對以往資料進行分析梳理、相關數據進行統計整理等方法，得出蘭州主要城市地質環境問題，為城市地質災害頻發、地下水污染較為嚴重、局部存在土壤污染等問題。為此，建議盡快開展蘭州市城市地質調查工作，為蘭州市城市發展推動，提供助力、制定地方經濟發展規劃、促進區域經濟可持續發展和保護地下水資源提供科學依據。

關鍵詞：蘭州;城市地質;生態環境;問題探析

中圖分類號：X141? ? ?文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1007-1903（2018）04-0008-06

0 引言

1999年實施國土資源大調查以來，完成了306個地級以上城市地質環境資源摸底調查以及上海等6個城市三維地質調查試點，建立了三維可視化城市地質信息管理決策平臺和面向公眾的城市地質信息服務系統。與地方政府合作，推廣試點工作經驗。完成了福州等35個城市地質調查工作。2010年以來，為服務國家區域戰略和主體功能區劃的需求，以城市群為單元，推進綜合地質調查，組織開展了京津冀等重點城市群綜合地質調查工作。瞄準國家重大需求，強化精準服務。打破專業界限，創新成果表達內容和方式，編制了一系列國土資源與環境地質圖集、對策建議報告，在服務城市和城市群的空間布局、產業發展、生態環境保護、重大地質問題防治等方面發揮了重要支撐作用。2017年9月6日，原國土資源部印發《關于加強城市地質工作的指導意見》[國土資發〔2017〕104號]明確提出了城市地質工作總體要求、總體目標和主要任務。2017年11月原國土資源部中國地質調查局發布了《城市地質調查總體方案》（2017—2025年），對我國下階段城市地質工作做了詳細的工作部署。

取得的工作經驗：城市地質工作向服務于城市規劃、建設、運行、管理的全過程轉變，構建了地質工作服務城市規劃管理的常態機制，實現了地質調查成果服務融入政府管理主流程;探索了國土資源部中國地質調查局、省級國土資源主管部門、城市人民政府等三方合作的有效機制;增強了城市地質在國家重大戰略實施中的基礎支撐作用和決策建議話語權。城市地質調查技術要求逐漸得到規范，形成了以一模（三維城市地質結構模型）、一網（地質環境監測預警網絡）、一平臺（綜合地質信息服務平臺）為主體的技術方法體系，發布了城市地質調查行業標準。

蘭州城市地質調查工作遠遠落后于我國其他城市，僅僅是起步階段。20世紀80—90年代開展過較為系統的以城市供水水源地勘查為主的工作，也開展了主要以基礎地質調查為主的個別城市（蘭州市的J48E024007西固城幅和J48E024008蘭州市幅）1：5萬圖幅的“城市區域地質調查”項目;2000年以來，開展了蘭州市城市環境地質調查評價、各縣（區）地質災害調查與區劃等工作，初步查明了城市區水文地質條件及地質環境狀況。2016—2017年，依托“絲綢之路境內段綜合地質調查工程”開展了涉及蘭州新區的3幅1：5萬綜合地質調查以及小范圍的地質災害、地下水、土地質量等少量專項調查工作。

1988年，完成的西固城幅、蘭州幅城市區域地質調查工作是為適應城市建設按國際分幅開展的蘭州市區城市地質工作，是蘭州市第一代城市地質工作，收集了鉆孔、地震等實際資料，開展了斷裂構造等調查，進行了市區及外圍穩定性調研，在一個階段內為蘭州市城市規劃與建設提供了具有一定價值的實際資料。

2000年以來，蘭州市完成了與城市地質系列報告有，《蘭州市城區淺層地熱能資源調查評價報告》《蘭州市1：50萬環境地質綜合調查報告》《西北地區重要地質遺跡調查（甘肅）報告》《甘肅省土壤污染狀況調查報告》《1：25萬蘭州—白銀地區多目標區域地球化學調查》《蘭州地質災害詳細調查報告》《蘭州市區地質災害調查與區劃報告》《蘭州市地下水功能區劃分》《蘭州市地下水開發利用及保護規劃》《蘭州市地下水資源綜合規劃地下水資源調查評價報告》《蘭州市地下水超采區劃定與評價》。這些報告對蘭州市區域地質環境條件、城市水文地質條件、工程地質條件、環境地質條件及存在的地下水污染、地質災害、地下水位上升、特殊巖土體、土壤污染等環境地質問題，對各類環境地質問題的形成、分布、發展趨勢和危害程度進行了分析和論述。確定了蘭州市城市地質資源有地下水、地下熱水、地質遺跡景觀、天然建筑材料、地下空間等，對各類地質資源的分布和特征進行了論述，概述了地質資源區域分布與開發利用現狀。全面評價了地下水污染、土壤污染、地質災害危險性、特殊類土體危險性、城市地質資源、垃圾場建設適宜性;在此基礎上對建設用地、城市地質環境質量進行了評價。提出了城市環境地質問題的防治對策建議，對蘭州市環境地質問題的防治有指導意義。提出了蘭州市城市地質進一步工作的方向和建議。為蘭州市系統開展城市地質工作奠定了基礎。

總體而言，蘭州市及蘭州新區尚未開展系統的城市地質調查，對各類與城市地質有關的資料未進行集成。

1 研究區概況

蘭州是甘肅省省會，所轄3縣5區總面積13085.6km2，總人口366.49萬。中心城區為城關、七里河、安寧、西固四區的部分地區，以及榆中縣和平鎮、定遠鎮和皋蘭縣九合鎮的部分地區，面積688.9km2。形成了以石油化工、有色金屬、機械電子等為主的工業體系，是中國西北地區重要的工業基地和綜合交通樞紐，也是絲綢之路經濟帶的重要節點城市。

蘭州市區南北群山環抱，東西黃河穿城而過，具有帶狀盆地城市的特征。由于“兩山夾一河”的特殊自然和地理條件，發展空間十分有限，人口環境和交通壓力巨大，嚴重制約著城市的發展。

蘭州市位于我國隴西黃土高原的西部邊緣與青藏高原的交接地帶，根據《甘肅省地貌類型圖》，該區所處隴東、隴西黃土高原區之隴西黃土丘陵中山山地亞區。城市區地勢總體而言，南北高而中間低。南部為皋蘭山等黃土丘陵，海拔1700～2500m;中部為黃河谷地，海拔1520m左右;北部為黃土丘陵及低中山，海拔多在1700m左右。根據地貌成因及形態特征，主要可劃分為侵蝕堆積河谷平原（Ⅰ）、侵蝕堆積黃土丘陵（Ⅱ）、侵蝕構造低中山區（Ⅲ）3種類型，以前兩者為主，多分布在西固、城關、七里河及安寧主城區。包括黃河Ⅰ—Ⅳ級階地和漫灘，其中以Ⅱ級階地最為發育，其次為Ⅰ—Ⅳ級階地。各階地在河流兩岸呈不對稱分布，階地多呈陡坎過渡，但在城市區多為人工改造所夷平，地勢低緩平坦（圖1）。

2 區域地質背景

蘭州地區出露地層由老到新依次為中元古代皋蘭巖群、中二疊世大黃溝組、晚二疊世紅泉組、早—中三疊世五佛寺組、中三疊世丁家窯組、晚三疊世西大溝組、晚三疊世南營兒組、早侏羅世芨芨溝組、中侏羅世龍鳳山組、晚侏羅世新河組、晚白堊世河口群、古—始新世西柳溝組、漸新世野狐城組、中—上新世甘肅群。

蘭州地處青藏高原東北緣與黃土高原的交匯部位，大地構造屬北祁連山造山帶與中祁連地塊結合部，在漫長的地質演化過程中，區內經歷了多層次、多旋回、多時代、多體制、多期次構造變形，多期構造的疊加置換，形成了復雜的構造變形式樣。其地質演化最早可追溯到中新元古代，新元古代—早古生代，中祁連從華北板塊南緣裂解，形成北祁連溝-弧-盆體系。至晚古生代以來發展為逆沖推覆造山，中新生代進入陸內演化，發生盆-山轉化?？傮w看來，次級構造發育，主要發育有三組次級構造。

蘭州地區火山巖主要集中分布于北祁連構造帶的白銀島弧、了高山斷裂構造混雜巖帶及銀洞溝弧后盆地單元，在中祁連構造帶有少量出露。巖石類型齊全，從基性-酸性均有產出，按巖石礦物成分、結構、構造可分為火山熔巖、火山碎屑巖和次火山巖3大類。蘭州地區侵入巖較為發育，主要分布什川一帶，多侵入于變質褶皺基底地層中，隸屬中祁連構造巖漿帶和北祁連構造巖漿帶，均為加里東中—晚期侵入巖，經歷了奧陶紀和志留紀兩個巖漿活動高峰期。主要巖石類型有二長花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長巖、閃長巖，其中以二長花崗巖為主。蘭州市主城區基巖主要出露在主城區北側的安寧區北緣、白塔山、青白石東及主城區南側的五泉山、伏龍坪一帶，出露地層主要有中元古代皋蘭巖群中深變質巖系、白堊紀河口群砂礫巖建造、古近紀西柳溝組、野狐城組及新近紀咸水河組，在主城區東端的楊家灣北側出露有加里東中期的黑云母花崗巖侵入體。

根據地下水的賦存條件和含水巖組性質，蘭州市區地下水類型為基巖裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水和松散巖類孔隙水。

根據甘肅省工程地質區劃，蘭州市區屬霧宿山、烏鼠山中山山地及隴西黃土丘陵較不穩定工程地質亞區。依據《巖土體工程地質分類標準》（DZ/T0219-2004）進行區域巖土體分類及其特征描述，區內巖土體劃分為7類：卵礫石、粉土、濕陷性黃土、堅硬塊狀侵入巖組合、堅硬層狀變質巖巖組;半堅硬塊狀火成巖巖組;半堅硬層狀碎屑巖巖組。

3 主要城市地質環境問題分析

3.1 城市地質災害

（1）蘭州市地質災害分布特征

經過調查，蘭州市共確定地質災害1156處，其中滑坡265處，占23.00%;泥石流225處，占19.00%;崩塌131處，占11.00%;不穩定斜坡534處，占46.00%，地面塌陷11處，占1.00%;地裂縫（群）1處，占0.09%（圖2）。

全市1156處地質災害中，市區510處，占43.00%;永登縣236處，占20.00%;皋蘭縣85處，占7.00%;榆中縣360處，占30.00%（表1）。

（2）蘭州市地質災害成因及分布規律

1）分布特點

滑坡、崩塌在區內呈帶、成片分布，主要集中于伏龍坪、皋蘭山北坡、鹽場堡、五一山、徐家灣一帶。受人類活動影響，削坡建房極為強烈的城區與城鄉結合部一帶以及綠化灌溉的南北兩山周邊滑坡、崩塌極為密集。與滑坡類似，區內崩塌也以土質崩塌為主，尤以黃土崩塌為甚，集中分布于河谷階地前緣及黃土丘陵區的高陡斜坡地帶。巖質崩塌主要分布于南北兩山紅層出露地段以及白塔山至沙井驛、七里河區、西固區南部山區一帶的基巖出露段。

泥石流發育密度約為0.88條/km2，泥石流溝沿黃河及其支流雷壇河流域呈線狀分布。區內86%的泥石流為溝谷型，坡面型泥石流集中分布在黃河北岸十里店一線。泥石流規模主要以小型、中型為主，泥石流物質類型中以泥石流、泥流為主，主要分布于南北兩山的雷壇河、城關區的青白石東部、白塔山至沙井驛、西固、紅古區的大部分地段。大型泥石流集中于西固南山一帶，泥流主要分布于中北部及東南部的黃土丘陵區。

2）發育特征

①普遍性和不均勻性特征

市區的滑坡、崩塌、不穩定斜坡及泥石流等地質災害分布非常廣泛，幾乎遍及全區。地質災害在區域分布上和災害類型的發育上呈現不同的差異性，同時存在一定的規律性。區域內以黃河河谷及其較大支流河谷區地質災害點相對密集，其余地段相對較少。其次，在地質災害類型上，滑坡、崩塌首先受地形條件控制，如黃河高階地、黃土梁坡或較大溝谷的溝坡等高差變化較大的地帶，是滑坡、崩塌最發育地段。泥石流分布受地層巖性的控制更為突出，巖土體相對破碎和易沖蝕土類分布區，泥石流災害明顯嚴重，如黃土滑坡非常發育的西固南山一帶以及黃河北岸長城系變質巖強風化層發育的區域泥石流非常發育，而其它地區狀況則明顯要好。值得一提的是，市區地質災害分布的不均勻性主要受人類經濟活動的影響，城區南北山前削坡、加載、無序排水以及公路沿線的邊坡區域是地質災害的密集發育區。

②多發性特征

反復性：市區泥石流、滑坡、崩塌災害都不同程度的表現出反復性活動特征，尤以泥石流最為明顯。泥石流活動周期與降雨周期完全保持一致，凡區內較大的泥石流溝，均存在很大的反復性。

群發性：區內的地質災害分布明顯受地質構造的控制，地質環境條件差、斷裂發育的地帶地質災害密集發育，一次大暴雨就能誘發數條泥石流發生，而在某段斜坡上發育數個滑坡的現象更不鮮見，有時由于多個滑坡的活動而很難分辨滑坡之間的界限，群發性特征十分明顯。

突發性：據蘭州市氣象局對1980—2002年間的暴雨、強降水分析看，強度暴雨的日際變化明顯，午后到前半夜出現強度暴雨的幾率高達72.4%，后半夜至上午出現的幾率較少，分別為15.5%和12.1%。可見，區內的暴雨多集中于傍晚或午夜，因而使得地質災害發生時往往難以預防，因而更增加了災害的突然性。這也充分解釋了蘭州市地質災害災害體規模較小，但危害重的原因。

周期性：區內滑坡多因降水和地震引起，泥石流則因暴雨引起，由于降水和地震活動都存在一定的周期性，所以滑坡、泥石流的發生也表現出周期性，特別是泥石流的發生與降水的周期基本一致，降水多的年份，泥石流的發生頻率也明顯偏高，而滑坡的活動，尤其是小型滑坡的發生與降水周期密切相關。統計發現，區內泥石流的發生存在著3～5年的短周期和15年的長周期。地震滑坡與地震周期也存在明顯的相關性，這點在歷史記載上得到印證。

（3）對城市規劃建設影響及防治措施

①人類工程活動對區內地質災害的影響最為強烈，主要表現為削坡、灌溉等活動引發地質災害。應進一步宣傳地質環境保護和地質災害防治知識，提高群眾地質災害防治意識，并加強法規建設及規劃的及時修訂。

②蘭州市區人口密集，90%的人口集中居住在蘭州市城區及城區南北城緣，所以對于蘭州市區的地質災害的防治重點應放在城區地質災害易發地段，對地質災害易發區段實施土地開發，在開發中消除或治理了災害隱患，居民可以就地安置，同時可帶來極大的社會經濟效益，在實施開發性治理后，可提供出大量適宜于建設的土地資源，可通過招商引資等多種形式實施開發。本次針對城區目前存在的穩定性差的災害隱患分布區域，結合蘭州市“十三五”地質災害防治規劃提出的規劃點，對伏龍坪土桃樹坪、華林坪、彭家坪等區域，規劃實施工程治理，以滿足建設規劃需要（甘肅省地質環境監測院，2013年）。

3.2 水土環境問題

（1）地下水污染

蘭州市區地下水優良水、良好水、較好水、較差水和極差水均有分布：優良水主要分布于崔家大灘;良好水主要分布在三灘水源地，斷陷盆地南部山區、雁伏灘以及五泉山一帶;較好水主要分布于三灘水源地、斷陷盆地南部山區、雁伏灘以及五泉山一帶;較差水分布于崔家大灘、迎門灘、馬灘—小西湖—中心坪和城關區東部一帶;極差水分布于西固、迎門灘北部、中心坪和城關區一帶（甘肅省地質環境監測院院，2007年）。

蘭州斷陷盆地范圍內分布有大小排污溝渠6條，污水匯集地2～3處。如崔家大灘西側集水洼地和蘭石廠鄭家莊集水洼地等，這些溝渠和集水洼地的污水大量滲入地下，使地下水中部分常量離子含量增高和某些有毒組分的檢出（甘肅省地質環境監測院，2008年）。

蘭州“三灘”水源地處于傍河的低階地地帶，地層單一，多為卵石層，上覆較薄的粉土或裸露，防污染能力較弱。另一方面，蘭州市對供水水源缺乏統一管理，把工業廢物和生活垃圾傾倒在水源地附近，這些固體廢棄物在降水的淋濾下，某些有毒物質或組分被淋溶滲入地下，污染地下水（孫於春，2015年）。近十年來，蘭州國民經濟快速發展，城市規模不斷擴大。由于城市建設用地，使“三灘”水源地面積由原來的17.8km2縮小為13.4km2，馬灘水源地目前已停止使用，地下水供水能力減弱（周斌，2012年）。這一問題應引起有關部門的高度重視，加強對“三灘”水源地的保護工作，使其更好地為國民經濟發展服務。

（2）土壤污染

蘭州市土壤污染異常主要分布在蘭州市及其周圍，污染區的元素組合為Cd、Pb、Zn、Hg、Cu、As、Ag、Al2O3、Cl、S、P等。其中以Hg、Cd、Cu、Pb、Ag等重金屬異常明顯。蘭州污染區1：5萬表層土壤重金屬Hg、Pb、Sb、Ag、Sn、P、Bi、Cu、Se、U均值高出全區1～3.39倍，尤其是Hg元素高于全域平均值3.39倍（甘肅省地質調查院，2009年）。

通過對蘭化工廠及其家屬院、熱電廠及其家屬院、塑料廠、蘭化廠、一毛廠、萬里機電廠、二熱電廠、機床廠、公交公司、學校、飯店、居民小區及醫院等進行大氣掃塵采樣。結果顯示在蘭化廠及其附近采集的13個掃塵樣來看，Hg最高值達到1070ng/g，均值達到304.46ng/g;Cd最高值1.86 ug/g，均值達到1.32 ug/g;Zn最高值達到852 ug/g，均值439 ug/g; Sb最高值19.4ug/g ，均值9.61;Pb最高值396ug/g，均值263.55ug/g ;Zn最高值852 ug/g，均值439 ug/g。在所采集的樣品中Hg、Cd、Cu、Zn等元素超標污染，Ag、Sb等大多數樣品也超標，說明蘭化廠、蘭煉廠排放的大氣已污染了周圍的環境，且十分嚴重（甘肅省地質調查院，2009年）?？梢钥闯鼋饘僭囟嗥毡槌瑯耍S企業、燃料燃燒（燃煤）、汽車尾氣、居民生活區等可能是大氣降塵污染來源的主要原因。

在蘭州市西固區農產品中污染風險較大的重金屬元素主要有Hg、Cd、F、As、Pb、Zn、Ni。作物重金屬含量與作物類型及品種有關，生長產出于自然環境中的農作物，其可食部位元素除了部分來自于根系吸收外，相當部分來此大氣污染，是影響作物對重金屬吸收積累率的重要環境土壤因素，從而影響到農產品安全質量。西固區部分地區出現蔬菜超標，而其它區未發現植物樣嚴重超標現象。

綜上所述，蘭州市土壤污染現狀不容樂觀。

4 結論

通過對蘭州市城市地質環境問題梳理，認為蘭州市主要存在城市地質災害頻發、地下水資源污染、局部土壤污染等問題，以往調查范圍多集中在城市中心城區，未能覆蓋城市規劃區，在舊城改造區、新城規劃區、重大工程建設區等地段調查精度難以滿足工程建設等城市規劃、建設、運行、管理的需要。建議，一是啟動蘭州市城市地質調查，以蘭州市域范圍為邊界開展工作;二是結合城市發展實際，設置不同專題，開展以1：5萬～1：1.2萬為主的專項地質調查，在重大工程建設區、新城規劃區等開展1：1萬專項地質調查。

參考文獻

甘肅省地質環境監測院，2013.蘭州市城市工程地質調查與評價報告[R].

甘肅省地質環境監測院，2013.甘肅省蘭州市區地質災害詳細調查報告[R].

甘肅省地質調查院，2009.蘭州—白銀地區多目標地球化學調查報告[R].

甘肅省地質環境監測院，2007.甘肅省主要城市環境地質問題調查與評價研究報[R].

甘肅省地質環境監測院，2008.蘭州市1：50萬環境地質綜合調查報告[R].

甘肅省地質調查院，2009.蘭州—白銀地區多目標區域地球化學調查預警報告[R].

孫於春，2015.蘭州市地下水污染及防治對策研究[J].地下水，37（6）： 84-86.

周斌，2012.甘肅省城市地下水資源衰減與短缺現狀分析[J].地下水，34（2）： 42-44.