淺析水文地質(zhì)特征對城鎮(zhèn)地面沉降的影響

馬玲

淺析水文地質(zhì)特征對城鎮(zhèn)地面沉降的影響

馬玲

地面沉降影響著城鎮(zhèn)地區(qū)交通設(shè)施、建筑物地面管道的安全，帶來較大的財產(chǎn)損失。地面沉降現(xiàn)已經(jīng)成為了21世紀(jì)全世界所要面臨的主要地質(zhì)災(zāi)害之一，在我國，地面沉降嚴(yán)重的影響了經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展。針對這個問題，本文對地面沉降產(chǎn)生的原因進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)城鎮(zhèn)地面沉降提出了相應(yīng)的解決辦法。

水文地質(zhì)；特征；城鎮(zhèn)；地面沉降；影響

一、造成地面沉降的原因

造成城鎮(zhèn)地面沉降的原因有很多，地面沉降有自然的地面沉降和人為的地面沉降。自然的地面沉降一般由于地層本身在重力的作用下，由固結(jié)成巖以及地質(zhì)構(gòu)造運動、地震等影響下，地面發(fā)生沉降。人為的地面沉降主要有兩方面原因，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口密度迅速增長，需在淺海、灘涂、沼澤等地進(jìn)行開發(fā)建設(shè)以及大量抽取地下水。比如廣州、珠海等地主要由于大面積在淺海及灘涂地上堆填，其軟土在堆載(填土)荷重的作用下，產(chǎn)生一維壓縮固結(jié)，形成地區(qū)性的地面沉降。而北京、天津、湛江等地區(qū)發(fā)生的地面沉降主要是由于人類大量集中開采地下水，引起地下水水位逐年下降，含水層的水頭壓力減小，使得土層固結(jié)壓縮，從而導(dǎo)致地面標(biāo)高降低的一種局部的地面下降運動。

二、地面沉降的危害

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，截止到2011年10月，中國華北平原地面沉降量超過200mm的區(qū)域已達(dá)6萬多km2，占華北平原面積的近一半，北京、天津、滄州等地沉降最嚴(yán)重。水文地質(zhì)問題往往只被認(rèn)為是象征性的工作，在很多的報告中大多只是簡單地對天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件作一般性評價。在一些水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū)，由于對水文地質(zhì)問題研究不夠深入，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種問題，地面沉降則是其中一種。地面沉降的危害對象主要為交通設(shè)施、橋梁、地下設(shè)施及底表建筑物等。不完全統(tǒng)計，地面沉降對我國每年造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)億，還不包括間接的影響。在經(jīng)濟(jì)方面巨大的損失，引來了地方政府高度的重視，在許多地區(qū)相繼出臺了嚴(yán)格控制地下水及礦產(chǎn)的開采等多種措施用來緩解地面沉降的問題。

三、水文地質(zhì)特征對城鎮(zhèn)地面沉降的影響

水文地質(zhì)特征對城鎮(zhèn)地面沉降的影響主要體現(xiàn)在水質(zhì)及以不合理方式開采地下水方面。地表水及地下水的水質(zhì)對地下巖石或地下建筑物在耐久抗腐蝕性上都產(chǎn)生了較大影響。不同的水質(zhì)對地下填充物在影響上也存在差異，其中淡水區(qū)的水質(zhì)對巖石腐蝕性較弱，但咸水區(qū)與淡水區(qū)相比腐蝕性則是中等偏強(qiáng)。因此，我們在地下的空間利用時，應(yīng)該對地上或地下各種的填充物及建筑物采取一定的保護(hù)措施，在各類水質(zhì)的問題上要嚴(yán)格要求。

地面的沉降需要一定的土層地質(zhì)中的水文地質(zhì)條件及應(yīng)力的轉(zhuǎn)變。從水文地質(zhì)上來講，水量豐富且適合長期開采，往往都存在于含水體系相對疏松的體系中。在這樣的開采層范圍內(nèi)，如果頂部和底部有比較好厚實的欠固結(jié)或者正常固結(jié)上的粘性土層，這種條件下十分利于地面的沉降。根據(jù)土層的應(yīng)力轉(zhuǎn)變看，承壓的水位波動大幅度的降低，是形成地面沉降并且進(jìn)一步擴(kuò)大的基本前提。目前水文地質(zhì)方面對地面沉降的影響主要體現(xiàn)在地下水的過量開采，形成降落漏斗，使得地層發(fā)生變化，引起地面沉降。根據(jù)廣東省地質(zhì)局水文工程地質(zhì)一大隊多年監(jiān)測資料，湛江市沉降范圍和沉降量的大小基本上與區(qū)域水位降落漏斗大小相對應(yīng)，見表1。

1956年湛江市開采地下水水量由為0.13萬m3/d，到1984年的19.60萬m3/d，同年，首次在湛江市發(fā)現(xiàn)了地面沉降，最大累積沉降量為102mm（潛水學(xué)校）。1956～1984年，最大平均沉降速率為3.64mm/a。1990年，開采量達(dá)到了27.86萬m3/d，到1995年開采量達(dá)到最大的36.28萬m3/d，1990～1995年，最大平均沉降速率為7.60mm/a。此后，地下水開采量逐漸降低時候，最大平均沉降速率亦逐漸降低至3.6mm/a。目前，湛江市已經(jīng)形成了以霞山區(qū)潛水學(xué)校和赤坎沙灣為中心的局部地面沉降，均屬承壓水集中開采區(qū)。從其沉降特點來看，其沉降范圍和沉降量的大小基本上與區(qū)域水位降落漏斗相對應(yīng)，區(qū)域水位下降中心與地面沉降中心較為吻合。

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四、城鎮(zhèn)地面沉降監(jiān)測及防治措施

現(xiàn)在全世界都有地面沉降的問題，其已經(jīng)嚴(yán)重的影響了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，必須對地面沉降進(jìn)行監(jiān)測以及防治。

（一）城鎮(zhèn)地面沉降監(jiān)測

目前人工監(jiān)測地面沉降的方法主要使用同精度數(shù)字水準(zhǔn)儀來進(jìn)行一、二等水準(zhǔn)測量及重力測定，同時進(jìn)行同一閉合環(huán)的觀測及往返觀測法。目前北京、天津等地方地面沉降較嚴(yán)重的地方已經(jīng)建立自動監(jiān)測站，地面沉降監(jiān)測站一般包括地下設(shè)施工程和地面建筑工程及配套工程等。地下設(shè)施建設(shè)主要包括：基巖標(biāo)、分層標(biāo)及地下水位觀測井、孔隙水壓力觀測井等各種標(biāo)孔的建設(shè)。地面建筑工程及配套工程包括標(biāo)房、管理中心用房及其配套設(shè)施、GPS連續(xù)運行監(jiān)測站、角反射器等工程。自動監(jiān)測站監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)都是實時的，并且有可比性，不像人工監(jiān)測的數(shù)據(jù)，一定面積的數(shù)據(jù)測量時間跨度較大，但是自動監(jiān)測站相比人工監(jiān)測來說，建設(shè)成本較高，建設(shè)難度較大。

（二）地面沉降防治措施

地面沉降的防治，應(yīng)先從地下水檢測系統(tǒng)的完善上開始進(jìn)行，并對地下水的水質(zhì)及水量等有一個具體反應(yīng)情況的動態(tài)類追蹤分析，從而達(dá)到對地下水的利用及地面沉降發(fā)生進(jìn)行提前預(yù)測，并提出合理利于地下水的建議及保護(hù)措施，如建立起采集地下水取水的許可制度。然后，在地下水檢測的水平上應(yīng)不斷的增加儀器的現(xiàn)代化?，F(xiàn)在許多的地區(qū)，采取地下水的檢測仍然使用人工觀測，但是這種方式不能及時的跟新地下水動態(tài)信息，這樣導(dǎo)致了我們所檢測到的數(shù)據(jù)不是最新且不能夠快速的發(fā)布出去，同時也無法達(dá)到及時應(yīng)用在成果中的目的。在提高檢測的水平上，井網(wǎng)的設(shè)置上要科學(xué)合理，并學(xué)習(xí)掌握現(xiàn)代高科技的處理方式，同時要配備最先進(jìn)的科學(xué)儀器，以便達(dá)到檢測上的現(xiàn)代話及科學(xué)化。另外要從多方位獲得地面的沉降信息，為更好、更迅速的預(yù)測及處理地面沉降、提高問題的緊急處理能力做準(zhǔn)備。

五、結(jié)論

綜上所述，造成城鎮(zhèn)地面沉降的原因有很多，本文主要從水文地質(zhì)特征對城鎮(zhèn)地面沉降的影響做了探討。地表水及地下水影響了地下空間的使用，同時也影響了地面的沉降速度和方式。當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)沉降時，我們要合理的分析其形成的原因，并采取恰當(dāng)?shù)氖侄?，把地面沉降控制住，為我國?jīng)濟(jì)社會可持續(xù)性發(fā)展做好準(zhǔn)備。

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