浙江溫黃平原地下水控采后地面沉降效應分析＊

黎 偉，陳遠法，沈慧珍，吳孟杰，諸 燁

（浙江省地質環(huán)境監(jiān)測院，杭州 310007）

溫黃平原地處浙江省中部臺州市境內，是臺州市經濟最發(fā)達的區(qū)域。該區(qū)地面沉降始于上世紀80年代，經歷了沉降形成—擴展—急劇發(fā)展三個階段，先后出現(xiàn)路橋城區(qū)、金鵬集團、溫嶺市淋川—東浦、橫峰街道等四大沉降中心，金鵬集團、橫峰街道等沉降中心累計沉降量均達1m 以上。自2006年以來該區(qū)大力推進地下水控采措施，地下水水位穩(wěn)步回升，地面沉降同步減緩，地下水引起的地面沉降基本得到控制，地面沉降防治成效顯著。

以往關于溫黃平原地面沉降的研究主要集中在地下水大幅度開采條件下地面沉降現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及防治措施等方面［1－4］，對地下水控采后的地面沉降效應分析較少。本文通過收集整理大量監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析溫黃平原地下水控采后地下水開采量、地下水水位及地面沉降效應等，總結溫黃平原地面沉降的發(fā)展規(guī)律，為后續(xù)溫黃平原地面沉降防控提供參考。

1 區(qū)域水文地質特征

溫黃平原主要分布兩個孔隙承壓含水組（Ⅰ組、Ⅱ組），含水組巖性主要由上、中更新統(tǒng)砂礫石層或砂礫石含粘性土組成。第Ⅰ承壓含水組頂板埋深65～85m，厚5～25m，富水性在古河道中心地段單井涌水量1000～3 000 m3／d，局部地段達5000 m3／d，水質在北部、洪家、金清以北及黃巖大部分地區(qū)為咸水或微咸水，其它地區(qū)為淡水。第Ⅱ承壓含水組頂板埋深100～140m，厚5～40 m，含水組富水性在古河道中心地段單井涌水量1000～2500 m3／d，平原區(qū)北部、黃巖區(qū)及洪家、金清一帶有（微）咸水分布，其它地區(qū)為淡水［1］

2 地下水控采概況

溫黃平原地下水開采經歷了大幅增采、基本穩(wěn)定、緩慢減采至大幅度減采四個階段。自1985年的49眼開采井增至1998年的160眼，1999年～2010年大致維持在100～130 眼，2011年地下水控采力度加大，開采井減少至68眼，2012年和2013年分別減至17 眼和9 眼。地下水開采量從1985年的500×104m3增加到1995年的2695×104m3，至2010年一直維持在（1450～2000）×104m3，2011年減采至769×104m3，至2013年為72×104m3［1－5］（圖1）。

3 地下水控采后的地面沉降效應

3．1 漏斗中心水位整體回升

圖1 溫黃平原地下水開采年份與開采量統(tǒng)計曲線圖Fig．1 Curves showing relationships between years and quantities of groundwater exploitation in Wenhuang Plain

溫黃平原因不斷開采地下水導致自1985年開始先后形成了以路橋、溫嶺為中心的地下水位漏斗，自2006年開始地下水控采后，漏斗中心水位整體逐步回升。如路橋城區(qū)漏斗中心Ⅰ組水位從1985年的－26．09m 降至2005年－48．05m，至2013年回升至－27．97 m，2013年較2005年水位回升20．08m；Ⅱ組水位從1985年的－26．09m 下降到2005年的－42．36m，2013年水位為－38．18m，較2005年回升4．18 m［3－5］（表1、圖2）。區(qū)域地下水位（Ⅰ、Ⅱ組）降落漏斗日趨平緩，且明顯收窄，較地下水控采之前均有不同程度回升。

3．2 地面沉降范圍和速率同步減小

溫黃平原地面沉降水準監(jiān)測始于2002年，隨后2008年開始每年監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)［2］顯示，2008～2010年溫黃平原大部分地區(qū)沉降速率≥10 mm／a，路橋東部金清一帶沉降速率30～40mm／a，甚至超過40 mm／a，2010年沉降速率＞30 mm／a和＞10 mm／a的面積分別為237km2和523km2（圖3）。自2011年大幅減采后為2011～2012年沉降速率≥30mm／a沉降閉合圈已消失，路橋城區(qū)出現(xiàn)小幅回彈，回彈量為0～5 mm，總體上溫黃平原地面沉降減緩趨勢顯著。

表1 溫黃平原漏斗中心（路橋城區(qū)）水位動態(tài)Tab．1 Dynamic levels of groundwater of funnel center in the Wenhuang Plain

圖2 溫黃平原漏斗中心（路橋城區(qū)）水位動態(tài)曲線圖Fig．2 Dynamic curves of groundwater levels of funnel center in the Wenhuang Plain

4 地面沉降狀況與地下水開采、地下水水位動態(tài)密切相關

4．1 沉降中心累計沉降量與地下水累計開采量呈正相關性

通過對路橋城區(qū)沉降中心2008～2013年地面累計沉降量和地下水累計開采量進行分析（表2），認為隨著地下水累計開采量不斷增加，累計沉降量同步增大（圖4），當累計開采量不變（年開采量為零）時，累計沉降量逐年減?。ǔ霈F(xiàn)回彈現(xiàn)象），兩者基本同步，統(tǒng)計分析得出兩者相關系數(shù)為0．932［6］。

4．2 沉降中心沉降速率與地下水水位密切相關

通過對路橋城區(qū)沉降中心沉降速率與水位監(jiān)測分析（表3），隨地下水水位回升，沉降速率同步減緩，尤其是當2009年地下水水位快速回升時，沉降中心出現(xiàn)小幅回彈現(xiàn)象（圖5）?？傮w趨勢上水位回升前期沉降減緩趨勢較后期更加明顯，主要是含水砂層彈性變形在水位恢復初期恢復量較大、后期恢復量較小，而粘性土層變形幾乎不能恢復［6］。

表2 路橋城區(qū)沉降中心累計沉降量與累計開采量關系一覽表Tab．2 Relationship between cumulative subsidence and accumulative exploitation in the Luqiao urban area

圖4 路橋城區(qū)累計沉降量與累計開采量關系圖Fig．4 Relationship between cumulative subsidence and accumulative exploitation in Luqiao urban area

表3 地面沉降速率與漏斗中心地下水水位關系一覽表Tab．3 Relationship of ground subsidence rate and groundwater levels in funnel centers

圖5 路橋城區(qū)沉降中心沉降速率與地下水位關系圖Fig．5 Relationship between subsidence rate and groundwater levels in subsiding center in Luqiao urban area

5 區(qū)域地面沉降受地下水開采、地質環(huán)境條件及工程建設強度制約

5．1 區(qū)域地面沉降狀況受地下水開采制約

隨著區(qū)域開采量從2008年的1775×104m3／a驟減至2012年的132×104m3／a和2013年的72×104m3／a，沉降速率＞30mm 及＞10mm 面積呈同步減小趨勢，尤其當2011年大幅減采后，區(qū)域沉降速率＞30mm 閉合圈消失，沉降速率＞10mm 面積也從2010年的340km2減少至2011年的65km2和2012年的1km2，分別減少80．88%和99．70%，區(qū)域地面沉降減緩趨勢顯著（表4、圖6）。

5．2 區(qū)域地面沉降狀況受地質環(huán)境條件和工程建設強度制約

在2011年和2012年地下水大幅減采后，2013年地下水開采量進一步減少，沉降速率＞10 mm／a和＞30mm／a的面積分別為188km2和32km2，較2012年分別增加187km2和32km2，主要分布在路橋區(qū)東部、溫嶺市東北部及南部的局部地區(qū)，區(qū)域地面沉降出現(xiàn)局部加劇趨勢（圖7）。

根據(jù)水位監(jiān)測數(shù)據(jù)分析（表4），一方面上述沉降區(qū)域地下水（Ⅰ組、Ⅱ組）水位較2012年均有大幅回升，由此推斷其局部沉降加劇并非地下水開采引起。另一方面，從區(qū)域地質環(huán)境條件和人類工程建設強度角度考慮，上述地區(qū)連續(xù)軟土厚度達50mm以上，且濱海地區(qū)為近十年圍墾區(qū)域，同時上述區(qū)域均位于臺州市循環(huán)產業(yè)集聚區(qū)內，大規(guī)模工廠、道路及其它工程建設力度的加大，致使軟土自然固結和上部荷載的共同作用導致局部地區(qū)工程性沉降呈加劇趨勢。

表4 地面沉降現(xiàn)狀與漏斗中心地下水水位關系一覽表Tab．4 Relationship between ground subsidence status and groundwater levels in funnel centers

圖6 開采量與地面沉降現(xiàn)狀關系曲線圖Fig．6 Relationship between exploitation quantity and ground subsidence status

圖7 溫黃平原地面沉降速率等值線圖（a－2012年；b－2013年度）Fig．7 Contour map of ground subsidence rate in the Wenhuang Plain（a－2012；b－2013）

6 結論與建議

經多年地下水控采，溫黃平原大部分地區(qū)地面沉降呈現(xiàn)減緩趨勢，局部地區(qū)出現(xiàn)回彈，地下水控采效果顯著。沉降中心地面沉降狀況與地下水開采和地下水水位動態(tài)密切相關。沉降中心累計沉降量隨開采量的不斷增加而增加，當?shù)叵滤２珊螅塾嫵两盗砍蕼p少趨勢。區(qū)域沉降中心沉降速率與漏斗中心水位隨著水位的回升而同步減緩，且水位回升前期較后期沉降速率減緩幅度更大。區(qū)域地面沉降狀況受地下水開采、地質環(huán)境條件和工程建設強度影響，當?shù)叵滤夭珊?，城市建設密集區(qū)或工程建設密集區(qū)的工程性沉降將日益突出。

隨著地下水控采工作的推進，溫黃平原地面沉降防治重點將由因地下水開采引起的地面沉降向以工程性沉降為主轉變。在現(xiàn)有地面沉降監(jiān)測網基礎上，建立健全工程性地面沉降監(jiān)測網，加強工程性沉降成因規(guī)律及防治研究，是今后溫黃平原乃至整個沿海平原地面沉降監(jiān)測研究的重點之一。

［1］浙江省地質環(huán)境監(jiān)測總站．臺州市環(huán)境地質調查評價報告［R］．杭州：浙江省地質環(huán)境監(jiān)測總站，2009

［2］浙江省地質環(huán)境監(jiān)測總站．浙江省溫黃平原環(huán)境地質調查評價報告［R］．杭州：浙江省地質環(huán)境監(jiān)測總站，2004．

［3］浙江省地質環(huán)境監(jiān)測院．浙江省“十一五”地質環(huán)境監(jiān)測成果報告［R］．杭州：浙江省地質環(huán)境監(jiān)測院，2011．

［4］浙江省地質環(huán)境監(jiān)測院．溫黃平原地面沉降監(jiān)測報告（2012年）［R］．杭州：浙江省地質環(huán)境監(jiān)測院，2013．

［5］浙江省地質環(huán)境監(jiān)測院．溫黃平原地面沉降監(jiān)測報告（2013年）［R］．杭州：浙江省地質環(huán)境監(jiān)測院，2014．

［6］劉思秀，沈慧珍，趙建康，等．浙江沿海平原地下水控采后的地質環(huán)境效應［J］．地質災害與環(huán)境保護，2013，24（2）：37－44．

［7］趙建康，吳孟杰，劉思秀，等．浙江省濱海平原地面沉降及監(jiān)測網絡研究［J］．地質災害與環(huán)境保護，2004，15（1）：16－19．

［8］沈慧珍，吳孟杰，黎偉，等．浙江省“十一五”地面沉降防治工作主要成就回顧［J］．浙江國土資源，2011，（4）：56－57．

［9］周嵐，蘇勝利．嘉興市深層地下水開采與地面沉降的分析［J］．浙江水利科技，2005，（3）：23－25．

［10］沈慧珍，趙建康，劉思秀，等．杭嘉湖平原地面沉降防治效應分析［J］．上海國土資源，2013，35（4）：114－117．