探析城市地面沉降的原因與應(yīng)對(duì)策略

■羅躍

（廣東省有色金屬地質(zhì)局水文地質(zhì)隊(duì)廣東廣州510800）

探析城市地面沉降的原因與應(yīng)對(duì)策略

■羅躍

（廣東省有色金屬地質(zhì)局水文地質(zhì)隊(duì)廣東廣州510800）

地面沉降屬于現(xiàn)代城市的主要地質(zhì)災(zāi)害之一，并且其規(guī)模和危害還在不斷隨著我國(guó)城市發(fā)展而增大，因此需要得到相關(guān)方的高度重視。本文對(duì)為什么會(huì)發(fā)生城市地面沉降的原因做出了簡(jiǎn)要闡述，并就怎樣應(yīng)對(duì)和預(yù)防進(jìn)行了進(jìn)一步的探索。

城市地面沉降原因策略

1　引言

地面沉降又稱(chēng)為地面下沉或地陷。它是在人類(lèi)工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響下，由于地下松散地層固結(jié)壓縮，導(dǎo)致地殼表面標(biāo)高降低的一種局部的下降運(yùn)動(dòng)（或工程地質(zhì)現(xiàn)象）。截至2011年12月，中國(guó)有50余個(gè)城市出現(xiàn)地面沉降，長(zhǎng)三角地區(qū)、華北平原和汾渭盆地已成重災(zāi)區(qū)。2012年2月，中國(guó)首部地面沉降防治規(guī)劃獲得國(guó)務(wù)院批復(fù)，地面升降與經(jīng)濟(jì)上升有關(guān)。并且隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，其表現(xiàn)出來(lái)的危害和后果也越來(lái)越嚴(yán)重，可喜的是，現(xiàn)在有越來(lái)越多的人關(guān)注到了這個(gè)問(wèn)題，并針對(duì)其發(fā)生的原因進(jìn)行應(yīng)對(duì)和預(yù)防。

2　地面沉降的類(lèi)型及成因

2.1地面沉降的類(lèi)型

總的來(lái)說(shuō)，地面沉降大致分為構(gòu)造沉降、采空沉降和抽水沉降三種類(lèi)型。構(gòu)造沉降是由地殼沉降運(yùn)動(dòng)而引起的地面下沉現(xiàn)象；采空沉降是由于地下大面積采空引起頂板巖（土）體下沉而造成的地面碟狀洼地現(xiàn)象。這種類(lèi)型在我國(guó)城市的地面沉降中出現(xiàn)的比較多；抽水沉降是因?yàn)檫^(guò)量抽汲地下水（或油、氣）引起水位（或油、氣壓）下降，在欠固結(jié)或半固結(jié)土層分布區(qū)，土層固結(jié)壓密而造成的大面積地面下沉現(xiàn)象。

2.2地面沉降的成因

造成地面沉降的自然因素是地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地表土壤的自然壓實(shí)；人為的地面沉降廣泛見(jiàn)于一些大量開(kāi)采地下水的大城市和石油或天然氣開(kāi)采區(qū)。另外，還可能是抽汲地下水引起的地面沉降；采掘固體礦產(chǎn)引起的地面沉降；開(kāi)采石油、天然氣引起的地面沉降；抽汲鹵水引起的地面沉降；地面下施工如地鐵施工引起的地面沉降等原因。如圖所示。

2.2.1地殼活動(dòng)包括地震、斷裂構(gòu)造、火山噴發(fā)在內(nèi)的都屬于地殼活動(dòng)。上個(gè)世紀(jì)50年代，日本神戶(hù)發(fā)生的地面嚴(yán)重沉降就是由于地震引起的砂土液化而在造成的，最大沉降量達(dá)4.7 m （Ka ga wa e t a l一2 0 0）。

2.2.2地表荷載影響

交通工具和地表建筑物等動(dòng)、靜荷載的影響，造成區(qū)域性地面沉降。

2.2.3自然作用

有機(jī)質(zhì)氧化和土層自重固結(jié)是自然作用的表現(xiàn)形式。意大利旁德拿平原在1927～1939期間地面沉降速率高達(dá)50mm/a，1958一1994年期間也以30mm/a的平均年沉降速率沉降。根據(jù)實(shí)地勘察發(fā)現(xiàn)地面沉降范圍與泥炭沉積層分布保持了一致，最終得出了為排水固、泥炭層生物氧化和土層自重固結(jié)是造成該地區(qū)地面沉降的主要原因。

2.2.4礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)

礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)主要包括氣體（天然氣）、液體（地下水、石油）和固體（煤、鹽巖、金屬礦產(chǎn)）等礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)活動(dòng)，這些開(kāi)發(fā)活動(dòng)都會(huì)在一定程度上造成區(qū)域內(nèi)的地面沉降。位于波蘭的萊格納卡銅礦是目前世界上最大的銅礦，每年的開(kāi)采量龐大由此產(chǎn)生了大量的排水，久而久之導(dǎo)致地面沉降，最大沉降量高達(dá)0.8m；南斯拉夫吐斯拉的城巖鹽礦經(jīng)過(guò)近10年的開(kāi)采，鹽水層水壓力下降造成了地面最大沉降量高達(dá)l 0m。據(jù)相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)今世界上有高達(dá)8 0%的地面沉降都是因?yàn)榈叵滤_(kāi)采而造成的，如中國(guó)的上海、寧波、墨西哥的墨西哥城、意大利的威尼斯以及日本的東京等地區(qū)和城市。

3　地面沉降引發(fā)的后果

目前，地面沉降已成為影響我國(guó)乃至全世界城市發(fā)展的主要地質(zhì)災(zāi)害之一，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了受災(zāi)害地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。具體危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1河床下沉給南水北調(diào)等引水工程帶來(lái)了安全隱患

地面沉降導(dǎo)致的河床下沉，當(dāng)引水工程的涉及到的城市發(fā)生該情況是，會(huì)在很大程度上影響到引水工程的正常運(yùn)行，尤其是對(duì)我國(guó)最大的引水工程，南水北調(diào)工程。由于河床下沉，則相關(guān)城市的過(guò)水能力大打折扣，甚至是低于原設(shè)計(jì)能力的一半，如河北省的滄州市由于地面沉降導(dǎo)致的河床下沉使之為天津的供水能力大大低于之前，影響到了相關(guān)地區(qū)的用水。

3.2城市內(nèi)澇積水

一般而言，出現(xiàn)地面沉降的城市大多都會(huì)存在著較為嚴(yán)重的滯汛積水問(wèn)題，這不僅在很大程度上阻礙了城市交通和破壞了環(huán)境，而且還使得地下室和低層建筑物容易在汛期時(shí)被水浸沒(méi)，從而造成了比較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

3.3河道防洪排瀝能力降低

在我國(guó)，許多城市都是沿河發(fā)展的，這種現(xiàn)狀就使得如果城市發(fā)生地面沉降后，就會(huì)使得城市高程進(jìn)一步降低，并且還會(huì)破壞到攔河堤壩等防洪設(shè)施，從而導(dǎo)致一些城市御洪能力不斷下降，最終出現(xiàn)嚴(yán)重的水患威脅。

3.4淺層地下水水位相對(duì)上升引起一系列城市環(huán)境問(wèn)題

淺層地下水水位相對(duì)上升是地面沉降可能會(huì)引起的后果之一，這一危害會(huì)進(jìn)一步引發(fā)一系列城市環(huán)境問(wèn)題。水位上升會(huì)使得金屬管線和混凝土的腐蝕速度提升，導(dǎo)致建筑物地基承載力下降，從而加重了基礎(chǔ)侵蝕的程度；對(duì)建筑基坑降水造成不良影響；另外，淺層地下水水位相對(duì)上升直接危害到了對(duì)柏油路面，使其使用壽命大幅度減少；淺層地下水水位相對(duì)上升還使得樹(shù)木成活率降低，不利于市區(qū)的綠化，造成市容市貌大打折扣，增加了城市建設(shè)的成本。

3.5地裂縫頻發(fā)危及城鄉(xiāng)建筑安全

地面沉降造成地面高低不均分布，也可能造成建筑物、道路、河堤等遭到破壞，從而引發(fā)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)恐慌。

3.6油田油水井管上竄影響油田的正常開(kāi)發(fā)

地面沉降還可能會(huì)造成部分油田發(fā)生了套管上竄現(xiàn)象，從而影響嚴(yán)重影響到油水井的壽命和油田的正常開(kāi)發(fā)。

3.7地面沉降造成地面高程資料不準(zhǔn)

地面高程資料作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)資料，其效果失真會(huì)導(dǎo)致相關(guān)工作的經(jīng)費(fèi)投入，并且短時(shí)間給相關(guān)工作帶來(lái)不便。

4　地面沉降的控制與防治措施

4.1依法嚴(yán)格管理地下水資源

相關(guān)部門(mén)需要根據(jù)時(shí)代的發(fā)展不斷建立健全保護(hù)地下水資源的管理制度和管理機(jī)構(gòu)，嚴(yán)格依法去保護(hù)和合理利用地下水資源，防止地面沉降。其具體措施有:嚴(yán)格控制地下水的開(kāi)采量，開(kāi)流的時(shí)候盡可能用地表水來(lái)代替地下水源，在用水的時(shí)候要有節(jié)約意識(shí)，實(shí)行一水多用并循環(huán)，還可以采取開(kāi)采地表水人工回灌補(bǔ)給地下水的方式。

4.2設(shè)置預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，對(duì)地面沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

目前有條件的城市可以對(duì)有地面沉降的各城市所有的地面沉降點(diǎn)都進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)重點(diǎn)放在地面沉降相對(duì)嚴(yán)重的地區(qū)，并主要監(jiān)測(cè)它每年下沉的高度，一旦超過(guò)危險(xiǎn)度要發(fā)出警告。靠監(jiān)測(cè)站網(wǎng)從平面到立體的整體監(jiān)測(cè)，可以有助于相關(guān)工作人員定位沉降層的具體位置，從而提前采取應(yīng)對(duì)措施。

4.3嚴(yán)格控制高層建筑深基坑降和對(duì)水樁型的選擇

在對(duì)高層建筑深基坑開(kāi)挖時(shí)盡可能用基坑止水方案來(lái)取代降水方案，同時(shí)對(duì)深挖孔樁的使用進(jìn)行限制，這樣能夠大大降低因?yàn)闃痘┕そ邓觿〉叵滤幌陆刀斐傻牡孛嫦鲁痢?/p>

4.4加強(qiáng)民的防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)的宣傳及教育

與其他環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題相同，地面沉降與人類(lèi)的工程活動(dòng)有著密不可分的關(guān)系。所以要有效的控制和預(yù)防地面沉降，首先就要做好加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的宣傳工作，提高全民的防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)，只有做好人的工作才能從根本上做好防治和減少各種人為地質(zhì)災(zāi)害工作。

5　結(jié)束語(yǔ)

城市的地面沉降災(zāi)害作為一個(gè)嚴(yán)重影響城市發(fā)展和人民安全的新興災(zāi)害，必須要引起各方面的深切關(guān)注。相關(guān)部門(mén)對(duì)地下水的開(kāi)采進(jìn)行嚴(yán)格控制是減少城市地面沉降的必要措施，并需要設(shè)置專(zhuān)管部門(mén)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。另外，要采用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)城市地面沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)公布觀測(cè)成果鑒定，以便及時(shí)了解城市地面沉降情況從而提前做好預(yù)防措施。

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［2］邢忠信，李和學(xué)，張熟，郜洪強(qiáng).2004.滄州市地面沉降研究及防治對(duì)策.27（3）.

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P641.4+3［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-491-2