我國(guó)地面沉降的嚴(yán)峻性以及長(zhǎng)久防治對(duì)策的初探

黃敬恒桂林理工大學(xué)

我國(guó)地面沉降的嚴(yán)峻性以及長(zhǎng)久防治對(duì)策的初探

黃敬恒
桂林理工大學(xué)

最近幾年由于人類(lèi)的劇烈活動(dòng)，地下水被過(guò)度開(kāi)采，工業(yè)活動(dòng)導(dǎo)致氣候嚴(yán)峻變化，我國(guó)某些地方已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)了不同程度的氣候反常現(xiàn)象，具體常常表現(xiàn)為降水過(guò)分集中，量大時(shí)間段；某些區(qū)域又極度干旱，終年不雨。此外建筑工程的基坑工程通常需要大量的排水，也造成了地下水位的下降，諸多因素都在一定程度上破壞了地下水的儲(chǔ)存和循環(huán)，本文從引起地面沉降最主要因素（地下水的過(guò)度開(kāi)采）和次要因素來(lái)分析和研究目前嚴(yán)峻形勢(shì)的控制和長(zhǎng)久計(jì)劃。并提出一些建議供科技工作者參考。

地面沉降；防治建議

一、地面沉降簡(jiǎn)介

地面沉降是一種可由多種因素引起的地面標(biāo)高緩慢降低的環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)成為一種地質(zhì)災(zāi)害。主要原因是由于地質(zhì)作用和人為作用，地下水的過(guò)度開(kāi)采是最主要的原因。由于誘發(fā)地面沉降的因素在地下，并且和疲勞斷裂有相似之處，破壞通常突然發(fā)生，沒(méi)有明顯的征兆，地面沉降過(guò)大甚至?xí)鹨幌盗械牡刭|(zhì)災(zāi)害，引起整個(gè)區(qū)域地質(zhì)條件的突變。

從地域分布來(lái)看，地面沉降主要分布在下列地區(qū):1）長(zhǎng)江三角洲，2）黃淮海平原和松嫩平原，3）東南沿海平原4）河谷平原和山間盆地。我國(guó)目前地下水分布態(tài)勢(shì)呈南多北少的區(qū)域，在缺水的北方，地下水顯得尤其重要。

地面沉降引起的損失是巨大的，1）地面水準(zhǔn)點(diǎn)將無(wú)法正常使用，需重新校正2）沿江沿海的地面沉降地區(qū)通常形成低于海平面的凹地，沿海地區(qū)的防洪防潮堤壩安全性降低，一旦大面積降雨，將形成內(nèi)澇，長(zhǎng)江三角洲地帶是我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，一旦形成內(nèi)澇，將造成糧食的嚴(yán)重減產(chǎn)，并且土質(zhì)趨于惡化。3）我國(guó)人口眾多，建筑密度大，地面沉降引起的地基不均勻沉降會(huì)嚴(yán)重危害建筑物的安全性。

二、地面沉降的原因

近年來(lái)不少學(xué)者和專(zhuān)家都明確指出人為過(guò)度開(kāi)采地下水是地面沉降的主要原因，此外有一些共同作用的隱蔽原因也是不容忽視的。

上圖是中國(guó)地殼斷裂帶的分布圖，不難發(fā)現(xiàn)地面沉降的重災(zāi)區(qū)都無(wú)一例外的集中在了斷裂帶上，其中尤其嚴(yán)重的天津正處于我國(guó)著名的華北平原地震帶上。我國(guó)目前污染嚴(yán)重，部分地方淺層地下水已經(jīng)無(wú)法作為正常飲用水，甚至一些區(qū)域的開(kāi)采深度已達(dá)千米。斷裂帶的地層活躍，一旦地下水開(kāi)采到一定程度，將會(huì)使地層之間加劇裂開(kāi)，引發(fā)更大的地質(zhì)災(zāi)害。

氣候原因：2016年1月，北極氣溫有記錄以來(lái)第二次在冬季上升到了零攝氏度以上；印度半島等地頻遭暴雨，發(fā)生嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害；印度尼西亞和菲律賓等東南亞國(guó)家經(jīng)歷了20年來(lái)最嚴(yán)重旱災(zāi)，導(dǎo)致森林和農(nóng)田大火頻發(fā)；受厄爾尼諾事件的影響，2015夏季我國(guó)南方大部分地區(qū)降水異常偏多，而北方大部分地區(qū)降水偏少，呈現(xiàn)“南多北少”的降水分布特征。入秋以后，南方地區(qū)降水比常年同期偏多，特別是11月份廣西、湖南和江西等地出現(xiàn)罕見(jiàn)“冬汛”。去年冬季，全國(guó)平均降水量較常年同期偏多五成以上，創(chuàng)歷史最高紀(jì)錄。降雨量不大的地區(qū)，干旱月份多，降雨量大的地區(qū)一旦降水，降水速度反常的快，降水過(guò)度集中，地表水無(wú)法及時(shí)滲入地下，最后流入江河和大海。

三、目前控制地面沉降的方法

目前各地區(qū)已經(jīng)采取了一系列措施在控制地面沉降，產(chǎn)生了一些成效，但地面沉降的大趨勢(shì)還在繼續(xù)。公路塌陷，天坑現(xiàn)象近年來(lái)普遍發(fā)生。目前采取的防治方法主要有1）嚴(yán)格限制地下水的開(kāi)采2）地下水人工回灌以及含水層修復(fù)。該薦技術(shù)主要是通過(guò)深井或坑洞、古河道等將地表水灌入地下含水層，抬高地下水位，以達(dá)到控制地面沉降，修復(fù)含水層的目的。以上海為例，1966年開(kāi)始到2016年據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)回灌了7億五千立方米）此法充分利用了資源，目前已取得良好的效果。3）地面填高和防汛墻工程，將地面凹陷部分填高，以減少洪澇災(zāi)害。上海市區(qū)自20世紀(jì)20年代以來(lái)，在黃浦江兩岸3次加高了防汛墻，使防汛標(biāo)準(zhǔn)由只能抵御不足百年一遇的高水位提高到千年一遇的水平，形成了抵御臺(tái)風(fēng)、暴雨、天文高潮位和來(lái)自太湖流域的洪水的侵襲的屏障。

四、地下沉降防治待驗(yàn)證的猜想和未來(lái)應(yīng)該注意的問(wèn)題

地層沉降與地下水位近年來(lái)的研究表明兩者并不是線性關(guān)系，短期內(nèi)回灌地下水，無(wú)法嚴(yán)格控制地面沉降，有必要采取進(jìn)一步的措施控制地面沉降重災(zāi)區(qū)。地面沉降發(fā)生條件之一是地面荷載足以使得地面沉降。1）下圖是建筑地基工程常用的端承摩擦樁，能夠有效的減少地基沉降，特別是在類(lèi)似與上海的軟土地區(qū)。在地面沉降大的地區(qū)打入一定密度的樁基至第四含水層此項(xiàng)措施面臨投資大，樁基難以穿透的問(wèn)題。2），地下水是有限的，除嚴(yán)格限制地下水開(kāi)采外，可建立固定的地下水回灌點(diǎn)，缺點(diǎn)是投資和工程量大，但是一旦穩(wěn)定下來(lái)，將會(huì)減少很多由地面沉降引起的損失，處于地震斷裂帶的地區(qū)應(yīng)禁止或部分禁止地下水開(kāi)采。3）大氣環(huán)境變化一定程度上擾亂了地下水循環(huán)，保護(hù)環(huán)境勢(shì)在必行。4）建立嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)全國(guó)數(shù)據(jù)連通，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。5）淺層地下水污染嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)是恢復(fù)水質(zhì)的唯一辦法，淺層地下水開(kāi)采危害遠(yuǎn)比開(kāi)采深層地下水下。6）采礦和采氣對(duì)地下沉降的影響也是不容忽視的，開(kāi)采前務(wù)必最好調(diào)查工作。

地下沉降的治理工作進(jìn)度是緩慢的，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，積少成多，及時(shí)采取必要的防范措施是非常有必要的。

［1］薛禹群.中國(guó)地面沉降及其需要解決的幾個(gè)問(wèn)題.第四級(jí)研究.2003

［2］段永侯.我國(guó)地面沉降研究現(xiàn)狀與21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展.中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防治學(xué)報(bào)，1998，9（2）:1～5

［3］Forterre Y，Pouliquen O.Flows of dense granular media.Annu?al Review of Fluid Mechanics，2008，40（1）:1-24