淺析水文地質特征對城鎮地面沉降的影響

馬玲

淺析水文地質特征對城鎮地面沉降的影響

馬玲

地面沉降影響著城鎮地區交通設施、建筑物地面管道的安全，帶來較大的財產損失。地面沉降現已經成為了21世紀全世界所要面臨的主要地質災害之一，在我國，地面沉降嚴重的影響了經濟社會可持續發展。針對這個問題，本文對地面沉降產生的原因進行調查，根據城鎮地面沉降提出了相應的解決辦法。

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一、造成地面沉降的原因

造成城鎮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，由固結成巖以及地質構造運動、地震等影響下，地面發生沉降。人為的地面沉降主要有兩方面原因，隨著經濟的飛速發展，城鎮人口密度迅速增長，需在淺海、灘涂、沼澤等地進行開發建設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，產生一維壓縮固結，形成地區性的地面沉降。而北京、天津、湛江等地區發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，使得土層固結壓縮，從而導致地面標高降低的一種局部的地面下降運動。

二、地面沉降的危害

據相關統計，截止到2011年10月，中國華北平原地面沉降量超過200mm的區域已達6萬多km2，占華北平原面積的近一半，北京、天津、滄州等地沉降最嚴重。水文地質問題往往只被認為是象征性的工作，在很多的報告中大多只是簡單地對天然狀態下的水文地質條件作一般性評價。在一些水文地質條件較復雜的地區，由于對水文地質問題研究不夠深入，導致經常發生由地下水引發的各種問題，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施、橋梁、地下設施及底表建筑物等。不完全統計，地面沉降對我國每年造成的經濟損失高達數億，還不包括間接的影響。在經濟方面巨大的損失，引來了地方政府高度的重視，在許多地區相繼出臺了嚴格控制地下水及礦產的開采等多種措施用來緩解地面沉降的問題。

三、水文地質特征對城鎮地面沉降的影響

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

地面的沉降需要一定的土層地質中的水文地質條件及應力的轉變。從水文地質上來講，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，如果頂部和底部有比較好厚實的欠固結或者正常固結上的粘性土層，這種條件下十分利于地面的沉降。根據土層的應力轉變看，承壓的水位波動大幅度的降低，是形成地面沉降并且進一步擴大的基本前提。目前水文地質方面對地面沉降的影響主要體現在地下水的過量開采，形成降落漏斗，使得地層發生變化，引起地面沉降。根據廣東省地質局水文工程地質一大隊多年監測資料，湛江市沉降范圍和沉降量的大小基本上與區域水位降落漏斗大小相對應，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，首次在湛江市發現了地面沉降，最大累積沉降量為102mm（潛水學校）。1956～1984年，最大平均沉降速率為3.64mm/a。1990年，開采量達到了27.86萬m3/d，到1995年開采量達到最大的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，湛江市已經形成了以霞山區潛水學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。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域水位降落漏斗相對應，區域水位下降中心與地面沉降中心較為吻合。

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四、城鎮地面沉降監測及防治措施

現在全世界都有地面沉降的問題，其已經嚴重的影響了當地經濟的可持續發展，必須對地面沉降進行監測以及防治。

（一）城鎮地面沉降監測

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

（二）地面沉降防治措施

地面沉降的防治，應先從地下水檢測系統的完善上開始進行，并對地下水的水質及水量等有一個具體反應情況的動態類追蹤分析，從而達到對地下水的利用及地面沉降發生進行提前預測，并提出合理利于地下水的建議及保護措施，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不斷的增加儀器的現代化。現在許多的地區，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信息，這樣導致了我們所檢測到的數據不是最新且不能夠快速的發布出去，同時也無法達到及時應用在成果中的目的。在提高檢測的水平上，井網的設置上要科學合理，并學習掌握現代高科技的處理方式，同時要配備最先進的科學儀器，以便達到檢測上的現代話及科學化。另外要從多方位獲得地面的沉降信息，為更好、更迅速的預測及處理地面沉降、提高問題的緊急處理能力做準備。

五、結論

綜上所述，造成城鎮地面沉降的原因有很多，本文主要從水文地質特征對城鎮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。當地面出現沉降時，我們要合理的分析其形成的原因，并采取恰當的手段，把地面沉降控制住，為我國經濟社會可持續性發展做好準備。

[1] 李蘭英，王新民，徐丹青.地面沉降機理及控制措施[M].地球科學與社會可持續發展2005年華東六省一市地學科技論壇論文集，2005，11.

[2] 陳凱杰，趙建軍，鄭偉鋒.深圳寶安區地下空間評估的指標體系研究，從地質環境的角度[J].廣東建材，2011，04.

[3] 袁銘，張序.城市地面沉降監測網的形變分析[J].蘇州城建環保學院學報，2002.15(4)：22-25.

[4] 黃于新，鄭偉鋒，鄭先昌.深圳寶安區地下空間評估的地質環境因子評價[J].廣東土木與建筑，2009，3

[5] 李海燕,趙霞則,張麗華.東營市2008年地下水動態分布[J].山東水利，2011,07.