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 HOLOGYVo l122N o11M 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118灾害学22卷已经编制了地质灾害防治规划,但地面沉降防治专项规划却很少。

如果没有统一的规划,容易使地面沉降防治工作零敲碎打,各方面的资源缺乏整合。

因此,要及时编制城市和区域地面沉降防治规划。

加快城市和区域地面沉降防治立法工作,使地面沉降防治走上法制化道路。

我国地面沉降防治立法工作是滞后的。

尽管国家已经出台了5地质灾害防治条例6、5地质灾害防治管理办法6等有关的法律法规,但地面沉降方面比较具体的法律法规很少[13,14]。

上海市在2006年8月24日才公布了5上海市地面沉降防治管理办法6,绝大多数城市的地面沉降防治立法工作还没有启动[15]。

如果地面沉降防治没有法律法规作为依据,地面沉降防治规划实行起来很困难,实施效果要大打折扣。

特别是地面沉降防治经常会涉及分属不同系统(如国土、水利、建设系统等)的多个部门,没有明确的法律法规,协调起来也是很难的。

进一步加强地面沉降防治的区域合作。

由于大范围的地面沉降往往跨多个行政区,单靠某个行政区政府的努力是不够的。

因此,要强化不同行政区政府之间的协调力度。

2004年5月。

江苏、浙江、上海建立了长江三角洲地面沉降监测区域联动机制,出台了/长江三角洲地面沉降监测区域协作联席会议制度0,联合签署了/长江三角洲地面沉降监测信息通报与发布协议0。

建议华北平原、汾渭盆地、珠江三角洲等其他地区也要建立类似的地面沉降监测区域联动机制。

312统筹地表水和地下水大量地面沉降案例证明,地面沉降绝大多数是由于过量开采地下水所导致的。

因此,要加强对地下水资源的管理。

在最低限度不影响地面沉降情况下,计算全市的可采资源量。

同时,对全市生产井进行全面调查,统计实际开采量。

根据可采资源量对现有生产井网进行合理调整。

开采地下水后要及时回灌,同时避免二次污染。

例如,充分利用雨水多的季节蓄积的地表水和城市用水淡季自来水厂的多余水回灌地下。

对于缺水城市,规划建设城市引水工程。

例如,为了缓解城市用水的紧张局面,西安开展了引石头河、黑河水入西安工程。

天津市通过/引滦入津0、/引黄济津0等引水工程,并大力开展植树造林以涵养地下水源,使天津市地面沉降得到有效控制,市区沉降速率已经由1985年的86mm/a减到2005年的25mm/a。

313建立监测预警体系在地面沉降地区建立监测站网,通过设置基岩标、分层标,开挖地下水动态观测井、空隙水压力观测孔,配备自动化监测仪器,建立GPS地面沉降监控网等,来实现地面沉降的自动化分层监测。