Question

重要环境地质指标释义

Answer 1

一、海平面上升

描述指标：海岸线位置及形态、海滩、潮间带宽度、湿地范围、地下水含盐度等指标

名称：相对海平面

简介：海洋相对于陆地的位置和高度决定海岸线的位置。尽管全球海平面变化可以是由大陆冰川的生长和融化及大陆边缘和洋底轮廓的大规模变化造成的，但是有许多区域性作用过程可导致影响一条而不是其他海岸线的相对海平面的升降。这些区域性作用过程包括：海水热膨胀、融水负荷的变化、由冰川作用造成的地壳回弹、与各种构造作用（如地震扰动和火山活动）有关的海岸区的隆起或沉降、流体抽取以及沉积物的沉积和压实。相对海平面的变化还可以是由诸如地球角速度的起伏或地极漂移等大地变化造成的。

意义：相对海平面的变化可以改变海岸线的位置和形态，从而引起海岸洪泛，使土壤被淹，并造成陆地面积的得失。相对海平面的变化还会产生或破坏海岸湿地和盐沼，淹没海岸住宅区，并使盐水侵入含水层，致使地下水盐化。海岸生态系统必定受影响。低洼的海岸和岛屿状态对海平面上升特别敏感。据估计，世界上70%的砂滩受到相对海平面上升所引起的海岸侵蚀的影响。

人类和自然原因：海平面变化是对气候变化、大地水准面变化、海底运动及上述其他作用的天然响应。人类活动，包括湿地排水、地下水的抽取（最终流人海洋）和滥伐林木（降低地表储水能力）目前可以使全球海平面每年上升0.5mm。由人类引起的气候变化显然也是重要的。局部变化可以是由附近大工程建设引起的，比如河道开沟或水坝建设，这类工程建筑对三角洲区沉积物输送和沉积有影响。

适用环境：海洋的海岸线。

监测场所类型：港湾附近、滨海设施和海岸居住区。全新世相对海平面的趋势一般可通过对滩脊平原、海岸阶地、珊瑚礁、贝壳堤以及其他“生物营造体”、海滩、沼泽、潮间带等场所进行地质研究来调查。

空间尺度：从块段到中尺度/区域尺度到全球尺度。

测量方法：用于确定海岸地面高程变化的有验潮仪、全球定位技术、复测水准测量。全新世相对海平面通常是通过确定与先前海平面有关的要素的位置和确定其目前的高程和时代来证明的。具体的指标包括上升的滨线沉积物和海洋贝壳沉积、被淹没的海岸沉积以及隔海盆地中从咸水到淡水的转换。

测定频率：验潮仪是连续测定，其他监测以以年为单位。

资料和监测的局限性：现代相对海平面，因为变化频率高，要确定可靠的趋势，可能需要有多年的资料。对全新世相对海平面而言，没有真实的海平面标志和粗略的瞬时清晰度会给解释造成困难。

过去与未来的应用：全新世相对海平面变化（特别是在过去1000年以上）可以在世纪数量级内得到解决，并且可能有助于预测未来的趋势和效应。现代相对海平面为确定未来的海平面奠定了基础，尽管局部的变化也可以是由地震等暂时事件引起的。

可能的临界值：当海平面上升到海岸住宅区和地面生态系统的平均陆地标高以上，或者至少上升到它们变得适应的高水位以上时，就会跨越一个重要的界线。

二、地面沉降

指标描述：地壳升降幅度、地下水位、软土层厚度范围等指标。

名称：地下水位

简介：地下水是通过降雨和由地面水补给而成，如果抽水（人类抽水）速率超过天然补给速率，就会导致水资源减少。某些含水层，特别是干旱和半干旱地区含水层，含有从早期较潮湿气候存储下来的古水（古地下水）：这些古水储量的减少将不可再生。在冲积平原中，河流流量的减少可减缓潮含水层天然补给的速率：根据水井和钻井中的水位或泉水补给所得出的测量值，为地下水资源变化提供了最简单的指标。泉可以是常年的、间歇的或周期性的，其涌水量可能取决于气候、潮汐和局部地下条件的变化。

意义：地下水是许多地区的主要水源，为全球提供了大部分水。我国北方地区饮用水主要来自地下：在干旱地区，地下水一般是唯一的水源。对维持生命来说，纯净水的可得性具有根本性重要意义。了解地下水资源将能持续多久并确定当今的补给量是必不可少的。

人为或自然原因：地下水位可因气候变化（干旱、洪水事件）而发生自然变化，但是其主要变化是由人类抽取所造成的。在许多地方，对含水层的人工回灌是通过泵抽水或作为灌溉间接结果来实现的。

适用环境：可用于任何抽取地下水用于人类（饮用、灌溉、工业用途）的地方，或影响生态系统的地方。在干旱和半干旱地区的含水层中，古水体具有特殊重要性。

空间尺度：从块段到景观/区域尺度。

监测场所类型：可以代表特定含水层的钻井、水井或泉。

测定方法：到达潜水面的深度是采用人工测定、水位自动记录仪或压力传感器监测的。标准水文地质方法被用来计算水量平衡。在计算现实补给速率时必须考虑到近几十年的气候变化。

测量频率：用来反映季节性及每年变化的最小间隔期为月。评价古含水层状态的间隔应当为大约5年。

资料和监测局限性：水位需要在几十年里按季节和每年来测定，以便确定总体趋势。人工方法的总精度约1cm，但是采用自动方法可以将精度减小到几毫米。

过去与未来的应用：古水体可以作为过去气候变化的“档案馆”。

可能的临界值：为抽水速率超过补给速率时就越过了某个界限，则可持续的可再生资源变为不可再生，并使其变弱的资源。当某个水井的抽水速率超过旁侧入流速率时，该水井就会干枯，因而也就越过了某个界限，尽管当停止抽水或当补给量加大时情况本身可以反过来。

三、海岸侵蚀与淤积

指标描述：海岸线位置、河流泥沙输沙量、沉积物序列、风暴潮、相对海平面上升等指标。

名称：海岸线位置

简介：沿海岸和环境内陆水体（湖泊）的海岸线位置，随着海岸线的侵蚀（后退）或淤积（推进）、水位的变化和陆地的上升或沉降，会在广阔的时间领域内发生变化（参见相对海平面；地面错动），海岸线位置的长期趋势可能会在短期内被0.1～10年或更长周期的变化所掩盖，这些短周期变化，比方说，可能与单次的暴风雨，风暴度的变化及厄尔尼诺等效应有关。海岸线位置反映了沿岸沉积物的增减，其变化可能显示沿岸或附近江河流域内的天然或人为引起的影响。海滩的形态细节和沉积特征（如海滩坡度、滩嘴面积、沙洲的位置和形态、沙坝脊和滩肩隆起，沉积物粒度和形状）对海洋营力非常敏感，包括深水波能，近岸波浪变形、增水、风暴潮、潮汐和近岸环境：形态动力调节和反馈是常见的。海岸线形态的定量评价可以用来表示海滨带作用，在海岸线变化没有更定量的度量的地方，可部分替代之。

意义：海岸线位置的变化影响交通路线、海岸设施、社区和生态系统，海岸线侵蚀对沿岸的社区和建筑物的影响可能很严重、会造成巨大损失。对沿岸居民区至关重要的是要知道当地海岸线究竟推进、后退或保持稳定。

人为或自然原因：侵蚀和淤积是所有沿岸区正在进行的天然过程。人类活动（如挖泥、海滩采矿、河流整治、建立浪堤之类的护岸设施、清除后滨植被、开垦近岸地区）会大大改变海岸线的作用、位置和形态，尤其是通过对沉积补给的影响。

适用环境：海滨、湖滨、河流入海口。

监测场地种类：海蚀崖、海（湖）滩、海岸沙丘和湿地（见沙丘形成与活化；湿地范围，构造和水文学）及其他海岸线地点。

空间尺度：块段至景观/中尺度至大区域尺度。

测量方法：

定量方法：利用常规地面调查和其他方法（简单的标杆加卷尺测线，水准测量，电子总站测量、航空摄影、全球定位系统、分析地图和水路图），通常监测如下参数：

（l）干沙滩宽度，平均水线位置、高水线或易于确定的沙滩基线位置。然而，测量结果会受到水面局部变化和沙的蓄积的影响，可能需要10年或更长的时间，才能把长期趋势同日变，年变或多年变化区分开。

（2）悬崖顶部和底部位置的变化。这些参数可以代表海岸线的运动，不过在短期内它们的移动方向可能与海岸线的移动方向相反。

（3）前滨和后滨植被位置的变化：要注意在短期内植被线移动的方向可能与海岸线的移动方向相反。

（4）沿垂直于海岸线的序列断面所做的沙滩剖面。这是评价海岸线季节性或其他短期移动和沙滩地貌的最佳方法。

为了有助于理解为何海岸线在发生变化，测量下列参数是有用的：

（5）水面、风速和风向、风暴浪和近岸流；这些参数可与海岸线变化联系起来。风暴潮极限和其他气象或海洋营力的高潮标志特别重要。

（6）在特定沿岸区段或单元中沉积物的损失或补充（沉积物增减）。沉积物的过剩通常与海岸线的推进有关，而沉积物的欠缺会导致海岸线的后退。这种方法试图查明沉积物从何而来以及在何处沉积（即来源和下沉点）。通常的来源有沿海（湖）的河流、逆向推移沙滩或悬崖和内陆架，通常的下沉点有海岸沙丘、风暴溢流沉积、潮汐三角洲、增长沙滩和内陆架。

定性法：对沿岸地貌进行简单而直接的目视评价可以指出海岸线的状况（侵蚀还是淤积）。这种评价还应辅以从低空拍摄的照片和录像。

（1）下列特征表示现代或近代的侵蚀：正受到严重侵蚀的海（湖）岸一般具有如下标志：缺失沙丘和植被，存在溢流扇，延伸至碎波带内的潮道，缺少植被且底部没有斜面的陡崖（坡蚀正在进行）以及海岸线上的人为设施现已位于海上。正在侵蚀的岩岸具有岩崩、塌陷洞穴的海蚀柱。

（2）下列特征表示沿岸在淤积或者稳定：沙丘稳固、新形成的滩脊、具有发育完整的滩肩的宽阔沙滩，缺少越流或沙丘激浪、沙滩植被发育良好（滩肩群落、沙丘草和灌木、延伸至海岸线的茂盛森林）、陡崖面和底部植被发育，陡崖或绝壁的底部有明显的坡脚。

（3）长期海岸线后退会在前滩留下特殊结构或组分的物质，成为其标志，例如较老的残留沉积物、前滩沉积之下的后滨泥炭或贝壳组合。

测量频率：每季度，在风暴前后。一旦季节性变化确定后，改为半年或一年。

数据和监测的局限性：结果因地而异，在时间和空间上不连续。历史记录往往缺少。许多方法具有严重局限性。沉积物增减计算由于缺少沿岸水深和地形的精确数据而受到限制，地图分析由于缺少精确图件和可靠的基准水位而受阻。

相邻而海岸线段对同样的环境条件会作出不同的反应。以砂砾为主的海岸系统会显示出渐进的滩脊生长和沉积物分选，这会导致随时间日益稳定，否则在急剧事件中会导致快速失稳的趋势。相对海平面和沉积物供给状况的变化在海岸演化和海岸线对环境变化反应方面是关键的因素。在某些情况下，沉积物供给状况可能受海岸系统之外的作用控制，如冰川崩溃引发的水灾，冰缘水系的变化或者人工河流蓄水。

过去与未来的应用：总的来说，沿岸地貌景观只有在拥有大量研究和监测数据的地方才能可靠预测。目前没有变化并不能保证未来仍然稳定，但有海岸线位置变化尤其是长期变化的信息，可能对经验性的短期预测是有用的。监测海岸线和海岸沉积物的动态，可以更好地理解海岸线对人为影响和海平面变化的反应。

四、河流泥沙蓄积和输沙量

名称：河流泥沙蓄积和输沙量

简介：通过河道的输沙量（吨/年）或输沙率（吨/平方千米/年），既包括悬浮泥沙，又包括底沙砾负荷，反映了流域盆地内高地的侵蚀和冲积低地内泥沙蓄积的变化。输沙量受气候、植被、土壤和岩石类型、地形和坡高及人类活动，如木材采伐、农业和城市化的影响。大多数由高地侵蚀的泥沙沉积（蓄积）在较低的山坡、低地上和湖泊、水库内。从沉积物的堆积来看，纯侵蚀量=总剥蚀量-泥沙蓄积量+河道侵蚀量，其中剥蚀量是区域性高地侵蚀的估计量。季节性沙漠河流的暴洪会搬运大量的泥沙，可以解释为旱地河流水库未预见到的淤积问题。

意义：输沙量决定着河道的形态和型式。输沙率的变化反映了流域条件的变化，包括气候、土壤、侵蚀速率、植被、地形和土地利用。输沙量的起伏影响地表和沿岸作用，包括生态系统的反应，因为养分是与泥沙—道搬运的。

人为或自然原因：天然成因，但受人类活动的巨大影响，如建设拦河坝和防洪堤、在流域盆地内采伐森林和从事农业。中国黄河当前的年输沙量据估计为1.1×10⁹吨，与两千年前左右人类影响对该流域盆地小得多时比较，高出了一个数量级。

适用环境：河流系统。

监测场所类型：可得到侵蚀或沉积证据的和局部观测结果可外推到较大面积的河道。

空间尺度：块段至中尺度/区域至全球尺度。

测量方法：周期性地对悬浮泥沙取样以确定其浓度，结合周期性的底沙取芯以确定蓄积速度，并测量底沙流量。取样应在足够多的地点进行以计算容量，并应辅以直接检查河流沿岸、凹岸露头和漫滩沉积。在没有更定量数据的地方，研究生物量（尤其是木本植物）分布的变化，可以提供过去数百年间水文和地貌事件的可靠定性测量。

测量频率：每日，或次数多到足以获得变化的连续记录。泥沙蓄积量测量至少每5年1次。

数据和监测的局限性：底沙难测，费用较高，很少监测。河流的最深部分难以取样。河流泥沙蓄积和输沙量作为一项指标的效果在很大程度上取决于精心设计的、系统的监测网。在气候稳定的条件下，输沙量会由于河流发育的天然周期而增减。

过去与未来的应用：根据漫滩和阶地沉积的地层，可以了解河流以往变化的历史（参见沉积物顺序和组分）。

可能的临界值：无。

海岸带是人类的重要的经济活动场所，它受自然条件和人为因素的作用，岸线已发生深刻的变化，海平面上升和人类的各种活动以已经成为引起海岸侵蚀后退的最重要的因素。海平面的上升第四纪气温的大幅度变化导致全球海平面的变化，引起了海侵和海退，造成岸线向陆地推进，对岸线的影响是大尺度的全球性的，而人类活动的作用，高强度地改变了海岸的地形动力关系，改变了海岸物源条件，对区域岸线变迁的影响关系较大。高强度的风暴作用对岸线的影响可达几年或几十年或更长的时间，而各个因素互相影响，其对岸线变迁的影响程度也还没有定量化的研究，对历史时期海岸线的变化目前可通过海岸地貌珊瑚礁、红树林、贝壳堤等生物地貌、利用同位素测年等方法研究沉积物的沉积速率推测历史岸线的变化，以期获得对预测未来的岸线变化趋势、海岸带地质环境的发展趋势的推断。目前对海岸带地质环境的监测只是验潮站对海平面高度的监测，其他定量化的研究较少。应加强对海岸带地质环境的监测与研究，有效控制不利因素对海岸带环境的破坏。