美國專在沉降區搞大工程

本報駐美國特派記者 陳一鳴

20世紀初，美國工業化快速發展，港口、鐵路、地下工程、摩天大樓如雨后春筍般建起來。再加上人口增長和經濟發展后對地下水開采的增多，美國多地曾出現過地面沉降事件頻發的時期。不過，隨著美國地質勘探立法和技術水平的完善，以及對工程建設之前環境評估的重視，因施工而引發的地面沉降已在上世紀后半期得到有效控制。

地面沉降又稱地面下沉或地陷。地面沉降會對地表或地下構筑物造成危害；在沿海地區還能引起海水倒灌、港灣設施失效等不良后果。地面沉降分自然的地面沉降和人為的地面沉降。前者可由地質構造運動、地震等引起；后者主要是大量抽取地下水所致，廣泛見于一些大量開采地下水的大城市和石油、天然氣開采區。

休斯敦曾是美國地面沉降最嚴重的地區之一。上世紀初，休斯敦修建了現代化港口，再加上當地石油工業蓬勃興起，導致城市人口規模迅速擴大，地下水長期過度開采。統計數據表明，1906年至1995年期間，休斯敦附近大約8000平方公里的地表沉降了0.3米左右，這一地區的地陷形勢和石油以及地下水的開采情況非常吻合。1975年，得克薩斯州議會成立美國第一個地面沉降管理機構——“哈里斯·加爾維斯頓沿岸地面沉降管理區”，以加強對地下水開采的管理，阻止地面的進一步沉降。這個機構有權拒絕發放鉆井許可證，促進水資源的保護，并對社區和學校開展節水教育和宣傳，推進地區由開采地下水向充分利用地表水轉變。20世紀70年代后期，由于地下水開采量下降，休斯敦航道沿線以及休斯敦東部的地陷都大幅度減少。目前，來自附近河流的地表水已成為供應休斯敦地區工業用水的重要來源，地下水水位已開始“止跌回升”。

人工補給地下水目前被認為是防治地面下沉效果最明顯的方法，即借助某些工程設施將地表水自流或用壓力注入地下儲水層以增加地下水的補給量，穩定地下水水位。最典型的例子是美國的威明頓油田。該油田1936年投產，開發后沒有進行早期注水，十幾年后出現地面下沉，致使港口被海水淹沒，鐵道扭曲、斷裂，公路橋梁產生裂縫和錯動，建筑物受損。1959年該地區進行大規模注水，到1966年注水出現明顯效果，幾乎整個沉陷區已被穩住并得以回升。

在防治地面沉降方面，美國加州圣克拉拉谷地的成功經驗已成為全世界防治地面沉降的經典案例。上世紀50年代該地區在治理地面沉降上獲得突出成績。該區水資源管理局在當地河流上建立了5個蓄水壩以收集雨水，這樣增加了河水對流經區的地下水的補給。同樣的情況還有亞利桑納州中南部，通過引入科羅拉多河的河水，減少了地下水的需求強度，從而緩解了地面沉降。

為防止地面沉降，美國很多有地面沉降可能的土地被規劃部門劃定為工業用地。美國規劃部門認為，農業用地對地下水需求量更大，造成地面沉降的危險也比工程建設更高。而在高層建筑、公路、橋梁、港口、地鐵等大型工程的施工中，許多地面沉降風險恰恰可以借著施工的機會得到控制或排除。佛羅里達州的泥沼區使用這種方法可以防止有機土進一步分解，減緩有機質氧化的速度，使地面發生沉降的速度降低，地基更加穩定。

現在，美國的地面沉降問題已經沒那么嚴重了。除了上述治理措施外，美國的城市布局也在一定程度上解決了地面沉降問題。作為一個經濟發達的國家，美國給人的印象是到處都有高可入云的摩天大樓，以及四通八達的地下設施。其實，美國城市中的高層建筑都聚集在城市中心區，大部分人口則生活在中心區以外密密麻麻的衛星城。這些衛星城的建筑最高不過五六層，一般只有兩三層。因此，在美國，只要把城市中心區建在地質條件較好的地區，因高層建筑而發生的地面沉降即可避免。由于美國的小城鎮星羅棋布，城市軌道交通基本都在地上運行，只在紐約、洛杉磯這些特大城市的中心區存在地下鐵路，因此修建地鐵而引發的地面沉降在美國也不是個大問題。▲