我国地面沉降灾害现状与防灾减灾对策

第22卷第1期2007年3月

灾害学

J OURNAL OF CATASTROP HOLOGY

Vo l122N o11

M ar12007我国地面沉降灾害现状与防灾减灾对策*

金江军,潘懋

(北京大学地球与空间科学学院,北京100871)

摘要:介绍了中国大陆地区地面沉降现状,分析了地面沉降的危害,提出要通过加强组织管理和协调,统筹地表水和地下水,建立监测预警体系,合理编制城市规划来预防和减轻地面沉降灾害。

关键词:地面沉降;防灾减灾;城市规划

中图分类号:P642126文献标示码:A文章编号:1000-811X(2007)01-0117-04

随着工业化的快速发展和城镇化进程的加速,由于过度开采地下水,我国地面沉降问题越来越严重。地面沉降虽不至于直接造成重大人员伤亡,但由于它多发生在我国东部经济发达地区(如长江三角洲地区、京津冀地区),地面沉降灾害造成的经济损失往往很大。截止到2003年,全国地面沉降面积达93855km2,涉及50多个城市[1]。据估计,年平均直接经济损失在1亿元以上。

1我国地面沉降现状

我国地面沉降主要发生在长江三角洲、华北平原、汾渭断陷盆地这三个地区,代表性的城市有上海、无锡、嘉兴、天津、沧州、太原、西安等。

东南沿海是我国地面沉降发育严重的地质灾害区,按照形成地面沉降的主要原因分为超采地下水而产生的地面沉降、软土地基地面沉降与工程性地面沉降[2]。截止到2005年,在长江以南的长江三角洲10万km2的范围内,因为长期超采地下水,区内1/3范围内累计沉降已超200mm,面积近1万km2。其中上海、苏锡常地区、杭嘉湖地区已经形成三个区域性沉降中心,三地累计经济损失分别达2900亿元、469亿元、85亿元。据初步估算,上海城区每下沉1mm,由此造成的经济损失高达1000万[3]。此外,宁波市区地面沉降面积超过190km2,沉降中心沉降量为48912mm;温黄(温州)黄岩)平原的路桥)金清一带最大沉降中心累计超过1m[4]。

根据北京市地质矿产局公布的数据,到2003年底,北京市累计沉降量大于50mm的地区已达到2815k m2,并呈加快趋势。在东郊八里庄)大郊亭、东北郊来广营、昌平沙河)八仙庄、大兴榆垡)礼贤、顺义平各庄等地已经形成了5个较大的地面沉降区。

20世纪90年代以来,天津地面沉降速率为14mm/a。目前,天津市地面沉降面积超过10000k m2,并形成了市区、塘沽、汉沽三个沉降中心。1985~1992年,地面沉降灾害直接经济损失约为13186亿元[5]。由于开采深层石油,天津市沿海一带负海拔标高地区面积近20k m2,淤积突出,风暴潮灾害非常严重。近年来,武清区、西青区、津南区、静海县、宁河县出现了新的地面沉降发育中心[1]。

河北省的地面沉降非常严重。河北省平原地区从20世纪60年代中期开始大量开采深层地下水,地下水位持续下降。20世纪70年代中期以来,深层地下水持续严重超采,地下水位下降速度加快,降落漏斗规模迅速扩大[6]。到2004年,河北省平原地区地面沉降大于200mm的面积达41855万km2,沉降大于500mm的面积达6430k m2,沉降大于1m的面积达755km2,沉降大于2m的范围已覆盖了整个沧州市区[7]。目前,全省分布有沧州、衡水、任丘、河间、坝州、保定-亩泉、大城、南宫、肥乡、邯郸10个地面沉降中心。以沧州和唐山为例,至2001年底,沧州市沉降中心累计沉降量为2236mm,沧州市累计沉降量大于400mm的

*收稿日期:2006-08-28

作者简介:金江军(1978-),男,浙江义乌人,博士生,目前主要从事城市地质学、灾害地质学、地理信息系统等方面的研究.

E-m ai:l ji ang j un@pku1edu1cn

地区面积占市区面积的80%[8]。1975~1996年,唐山市地面沉降量超过600mm区的面积为165132km2,400~600mm区面积1000163km, 200~400mm区面积1365131km2,其中唐海、南堡开发区两个沉降中心地面沉降量超过800mm[9]。

西安累计沉降量超过500mm的地区面积达48km2。西安、太原、大同、常州、沧州等城市由基底断块差异升降造成的地裂缝对房屋建筑、市政管道等造成了严重破坏。

安徽省阜阳市在20世纪70年代初出现地面沉降,1992年最大累计沉降量达1102m,沉降速率达(60~110)mm/a[10]。山东省菏泽、济宁、德州分别于1978、1988、1978年发现地面沉降,三市累计沉降量分别为77mm、202mm、104mm,最大沉降速率分别达9168mm/a、3115mm/a、20mm/a。德州市德城区、济宁市市中区仍以(22~25)mm/a的速度沉降。

2地面沉降危害性分析

地面沉降引起的安全高程损失会使抗御洪水、台风的能力下降。地面沉降能够降低城市河道堤防的防洪标准,使河道汛期泄洪能力下降,使市区容易内涝,排污能力减低,城市防洪区面积扩大,增加防汛墙、排涝泵站、河口挡潮闸等防洪工程建设资金投入。例如,天津除了丁家沽、宜兴埠、北马路一带地面高程大于3m外,其他地区均小于3m。1992年9月1日,塘沽新港海域潮位达5193m,由于塘沽地区地面沉降,海拔高度损失了3m,致使港口、码头、客运站被淹,损失约3亿多元。天津地面沉降导致城市排水系统每年损失20612万元,由于雨后积水造成的损失每年达2032126万元[7]。1994年苏州洪水水位低于1954年洪水水位,但受灾面积增加了数十km2[11]。

地面标高是城市测绘、城市规划建设等的重要基准。由于地面沉降使地面水准点失效,地面高程资料失真,容易使城市规划建设、城市土地利用混乱,需要经常性的修测,加大了城市测绘工作量和资金投入。有时甚至会影响其他领域的测量工作。例如,中国地震局阜阳环Ò等水准测量统一线路就受到了地面沉降的干扰[10]。

地面不均匀沉降会导致建筑物开裂、漏雨、倾斜,甚至倒塌。1997年,阜阳市颖河节制闸大闸断裂,直接经济损失3000多万元[10]。房屋建筑开裂还会加剧地震灾害。例如,1976年唐山大地震发生时,地面沉降较大的北京合成纤维厂礼堂、通县造纸七厂、中科院印刷厂等建筑物就受到了较严重的破坏。

不均匀的地面沉降还会使埋设于地下的煤气管、给排水管、电线、光缆等管线受到破坏,导致煤气、天然气、自来水等泄漏,引起停水、停电、通信中断等事件。例如,到1990年,上海由于地面沉降造成的地下管线额外改建费501417万元,复利到2000年年底为1171亿元。1997年,苏州工业园区由于地面沉降使污水管道断裂;2002年,沧州给水管线破裂776次,总长度达26km;2005年3月1日,北京三元桥东侧辅路自来水管爆裂,造成道路交通中断。

地面沉降能使许多机井套管上串,泵房地面及墙体开裂,抽水设施变形或断裂。在北京东郊地面沉降中心和通州卫星城地面沉降中心,机井井壁较地面相对上升最大幅度甚至超过300mm,许多单位只得翻修或重建泵房,蒙受了很大的经济损失。

地面沉降还会使桥梁净空减少,影响内河通航能力,如上海苏州河上的桥梁、苏州平门大桥等。

由于基岩面起伏不平,地面不均匀沉降,地裂缝相伴而生。西安现有13条较大的地裂缝,总长72km;太原有10条较大的地裂缝,总长3415km;大同有6条较大的地裂缝,总长1515km。截止2004年3月,由于不均匀沉降,苏锡常地区共有25条地裂缝,直接经济损失超过1218亿元[12]。

地面沉降会减低土地利用价值。目前,我国东部一些城市建设已经面临土地紧缺的局面,地面沉降将使城市用地更加紧张。随着住房分配制度被打破,商品房市场持续升温,价格持续上扬,房地产业已经成为不少城市经济发展的支柱产业之一。地面沉降将会使部分购房者和开发商利益受损,如地面不均匀沉降引起的房屋开裂。

此外,地面沉降还会破坏地下含水层结构,扰乱地表径流,加剧海水入侵灾害,引起农业渍害(如浙江省的温岭西部平原),使投资环境变差等。地面沉降有时甚至引发重大工业事故,如1997年北京东方化工厂特大爆炸事故。

3地面沉降防灾减灾对策

311加强组织管理和协调

地面沉降控制工作纳入政府行政职能,尽快设立专门的管理机构(如控制地面沉降工作办公室),落实必要的地面沉降防灾减灾经费。尽管不少地方

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