探析城市地面沉降的原因與應對策略

■羅躍

（廣東省有色金屬地質局水文地質隊廣東廣州510800）

探析城市地面沉降的原因與應對策略

■羅躍

（廣東省有色金屬地質局水文地質隊廣東廣州510800）

地面沉降屬于現代城市的主要地質災害之一，并且其規模和危害還在不斷隨著我國城市發展而增大，因此需要得到相關方的高度重視。本文對為什么會發生城市地面沉降的原因做出了簡要闡述，并就怎樣應對和預防進行了進一步的探索。

城市地面沉降原因策略

1　引言

地面沉降又稱為地面下沉或地陷。它是在人類工程經濟活動影響下，由于地下松散地層固結壓縮，導致地殼表面標高降低的一種局部的下降運動（或工程地質現象）。截至2011年12月，中國有50余個城市出現地面沉降，長三角地區、華北平原和汾渭盆地已成重災區。2012年2月，中國首部地面沉降防治規劃獲得國務院批復，地面升降與經濟上升有關。并且隨著城市建設的不斷發展，其表現出來的危害和后果也越來越嚴重，可喜的是，現在有越來越多的人關注到了這個問題，并針對其發生的原因進行應對和預防。

2　地面沉降的類型及成因

2.1地面沉降的類型

總的來說，地面沉降大致分為構造沉降、采空沉降和抽水沉降三種類型。構造沉降是由地殼沉降運動而引起的地面下沉現象；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象。這種類型在我國城市的地面沉降中出現的比較多；抽水沉降是因為過量抽汲地下水（或油、氣）引起水位（或油、氣壓）下降，在欠固結或半固結土層分布區，土層固結壓密而造成的大面積地面下沉現象。

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造運動和地表土壤的自然壓實；人為的地面沉降廣泛見于一些大量開采地下水的大城市和石油或天然氣開采區。另外，還可能是抽汲地下水引起的地面沉降；采掘固體礦產引起的地面沉降；開采石油、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地殼活動包括地震、斷裂構造、火山噴發在內的都屬于地殼活動。上個世紀50年代，日本神戶發生的地面嚴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、靜荷載的影響，造成區域性地面沉降。

2.2.3自然作用

有機質氧化和土層自重固結是自然作用的表現形式。意大利旁德拿平原在1927～1939期間地面沉降速率高達50mm/a，1958一1994年期間也以30mm/a的平均年沉降速率沉降。根據實地勘察發現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是造成該地區地面沉降的主要原因。

2.2.4礦產資源開發

礦產資源開發主要包括氣體（天然氣）、液體（地下水、石油）和固體（煤、鹽巖、金屬礦產）等礦產資源的開發活動，這些開發活動都會在一定程度上造成區域內的地面沉降。位于波蘭的萊格納卡銅礦是目前世界上最大的銅礦，每年的開采量龐大由此產生了大量的排水，久而久之導致地面沉降，最大沉降量高達0.8m；南斯拉夫吐斯拉的城巖鹽礦經過近10年的開采，鹽水層水壓力下降造成了地面最大沉降量高達l 0m。據相關部門統計，當今世界上有高達8 0%的地面沉降都是因為地下水開采而造成的，如中國的上海、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和城市。

3　地面沉降引發的后果

目前，地面沉降已成為影響我國乃至全世界城市發展的主要地質災害之一，已經嚴重影響到了受災害地區社會經濟發展和人民生命財產安全。具體危害主要表現在以下幾個方面：

3.1河床下沉給南水北調等引水工程帶來了安全隱患

地面沉降導致的河床下沉，當引水工程的涉及到的城市發生該情況是，會在很大程度上影響到引水工程的正常運行，尤其是對我國最大的引水工程，南水北調工程。由于河床下沉，則相關城市的過水能力大打折扣，甚至是低于原設計能力的一半，如河北省的滄州市由于地面沉降導致的河床下沉使之為天津的供水能力大大低于之前，影響到了相關地區的用水。

3.2城市內澇積水

一般而言，出現地面沉降的城市大多都會存在著較為嚴重的滯汛積水問題，這不僅在很大程度上阻礙了城市交通和破壞了環境，而且還使得地下室和低層建筑物容易在汛期時被水浸沒，從而造成了比較嚴重的經濟損失。

3.3河道防洪排瀝能力降低

在我國，許多城市都是沿河發展的，這種現狀就使得如果城市發生地面沉降后，就會使得城市高程進一步降低，并且還會破壞到攔河堤壩等防洪設施，從而導致一些城市御洪能力不斷下降，最終出現嚴重的水患威脅。

3.4淺層地下水水位相對上升引起一系列城市環境問題

淺層地下水水位相對上升是地面沉降可能會引起的后果之一，這一危害會進一步引發一系列城市環境問題。水位上升會使得金屬管線和混凝土的腐蝕速度提升，導致建筑物地基承載力下降，從而加重了基礎侵蝕的程度；對建筑基坑降水造成不良影響；另外，淺層地下水水位相對上升直接危害到了對柏油路面，使其使用壽命大幅度減少；淺層地下水水位相對上升還使得樹木成活率降低，不利于市區的綠化，造成市容市貌大打折扣，增加了城市建設的成本。

3.5地裂縫頻發危及城鄉建筑安全

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，從而引發當地社會恐慌。

3.6油田油水井管上竄影響油田的正常開發

地面沉降還可能會造成部分油田發生了套管上竄現象，從而影響嚴重影響到油水井的壽命和油田的正常開發。

3.7地面沉降造成地面高程資料不準

地面高程資料作為國民經濟建設和發展的重要基礎資料，其效果失真會導致相關工作的經費投入，并且短時間給相關工作帶來不便。

4　地面沉降的控制與防治措施

4.1依法嚴格管理地下水資源

相關部門需要根據時代的發展不斷建立健全保護地下水資源的管理制度和管理機構，嚴格依法去保護和合理利用地下水資源，防止地面沉降。其具體措施有:嚴格控制地下水的開采量，開流的時候盡可能用地表水來代替地下水源，在用水的時候要有節約意識，實行一水多用并循環，還可以采取開采地表水人工回灌補給地下水的方式。

4.2設置預警預報系統，對地面沉降進行實時監測

目前有條件的城市可以對有地面沉降的各城市所有的地面沉降點都進行監測，并將監測重點放在地面沉降相對嚴重的地區，并主要監測它每年下沉的高度，一旦超過危險度要發出警告。靠監測站網從平面到立體的整體監測，可以有助于相關工作人員定位沉降層的具體位置，從而提前采取應對措施。

4.3嚴格控制高層建筑深基坑降和對水樁型的選擇

在對高層建筑深基坑開挖時盡可能用基坑止水方案來取代降水方案，同時對深挖孔樁的使用進行限制，這樣能夠大大降低因為樁基施工降水加劇地下水位下降而造成的地面下沉。

4.4加強民的防災減災意識的宣傳及教育

與其他環境工程地質問題相同，地面沉降與人類的工程活動有著密不可分的關系。所以要有效的控制和預防地面沉降，首先就要做好加強環境保護的宣傳工作，提高全民的防災減災意識，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災害工作。

5　結束語

城市的地面沉降災害作為一個嚴重影響城市發展和人民安全的新興災害，必須要引起各方面的深切關注。相關部門對地下水的開采進行嚴格控制是減少城市地面沉降的必要措施，并需要設置專管部門進行嚴格把關。另外，要采用先進的監測技術，對城市地面沉降進行實時監測，并及時公布觀測成果鑒定，以便及時了解城市地面沉降情況從而提前做好預防措施。

［1］陳崇希，斐順平.2001地下水開采一地面沉降模型研究.水文地質工程地質 ，2 8（2）：5～8.

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

［3］徐至鈞，李景.2009.嚴格控制城市的地面沉降災害.12（7）.

P641.4+3［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-491-2