地面沉降

人类活动对地面沉降的影响

当中国的城市正竭力向上发展，农村正拼命追求高产的时候，却没想到脚下的土地，已不堪重负，正悄无声息地下降。

千年古城西安在不知不觉中变“矮”，大雁塔可能成为“比萨斜塔”；天津塘沽地区九十年代海拔高度降低了3米，海河出现海水倒灌；北京有五个地区出现较大的地面塌陷，最严重的地方地表还在以每年20至30毫米的速度下沉；上海的地面以平均每年10毫米的速度下沉，有专家惊呼：再下沉2米，上海将陷于一片汪洋之中。

这一系列的现象均是由地面沉降所引起，同时与人类工程活动息息相关。

一、地面沉降的概念

地面沉降，又被称为地面下沉、地陷。它是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散、地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动。

二、我国地面沉降的重灾区

“目前，中国在19个省份中超过50个城市发生了不同程度的地面沉降，累计沉降量超过200毫米的总面积超过7.9万平方公里。”2011年12月，国土资源部地质环境司副司长陶庆法表示，“地面沉降的重灾区主要是华北平原、长江三角洲地区和汾渭盆地这三个区域。”

所谓重灾区，是以累积地面沉降量超过200毫米的面积达到一定程度来判断的。据相关报道，选取200毫米作为临界点，是因为地面沉降量达到200毫米将对地质环境产生很大影响。

中国地质调查局公布的《华北平原地面沉降调查与监测综合研究》及《中国地下水资源与环境调查》显示：华北平原不同区域的沉降中心有连成一片的趋势。在累计地面沉降量超过200毫米的7.9万平方千米地区中，华北平原占比最大，达到6.2万平方千米。其中天津和沧州地区的地面沉降中心最大累计沉降量超过2500毫米，此外，在沧州、衡水和保定等地区不同程度地发生地裂缝。长江三角洲地区最近30多年累计沉降超过200毫米的面积近1万平方公里，占区域总面积的1/3。其中，上海中心城区和江苏无锡等沉降中心的最大累计沉降量超过2500毫米，上海市、江苏省的苏锡常三市开始出现地裂缝等地质灾害。地面沉降的第三大重灾区汾渭盆地，其地面沉降量累计大于200毫米的沉降面积达7000平方千米，同时出现大量地裂缝。公开资料显示，西安是汾渭盆地遭受地裂缝最严重的城市，地面沉降超过1米的面积已经有42.5平方千米，而全城出现的14条地裂缝，最长的长达十几千米。

地面沉降的一个很大的危害就是出现地裂缝。地面沉降比较均匀时，其破坏性显得不那么突然，而不均匀时，就容易出现地裂缝。一位地质专家指出，在地裂缝可能的危害范围内，不宜建设重要工程设施；已建工程设施无法避开时，则应采取必要的防治措施，以保障工程设施的安全和正常使用。

三、地面沉降的主要原因(结合一段典型材料分析)

1 自然因素

（1）新构造运动以及地震、火山活动引起的地面沉降；

（2）海平面上升导致地面的相对下降（沿海）；

（3）土层的天然固结（次固结土在自重压密下的固结作用）。

自然因素所形成的地面沉降范围大，速率小。自然因素主要是构造升降运动以及地震、火山活动等。一般情况下，把自然因素引起的地面沉降归属于地壳形变或构造运动的范畴，作为一种自然动力现象加以研究。

2 人为因素

（1）抽水沉降：由于过量抽汲地下水（或油、气）引起水位（或油、气压）下降，造成的大面积地面下沉现象；是地面沉降现象中发育最普通、危害性最严重的一类。(应该结合我国最大的地下水漏斗区河北省南部地区分析也可以只结合沧州来说)

（2）采空沉降：大面积地面堆载引起的地面沉降。因地下大面积采空引起顶板岩（土）体下沉而造成的地面沉降现象。(可以结合山西矿区地下大规模采煤现象分析)

（3）其他原因：建筑物高达稠密,大范围密集建筑群天然地基或桩基持力层大面积整体性沉降——工程性地面沉降。(可以举例上海市区)

人为因素引起的地面沉降一般范围较小，但速率和幅度比较大。人为因素主要是开采地下水和油气资源以及局部性增加荷载。将人为因素引起的地面沉降归属于地质灾害现象进行研究和防治。

四、地面沉降的的危害

地面沉降是一种累进性的地质灾害，会给滨海平原防洪排涝、土地利用、城市规划建设、航运交通等造成严重危害，其破坏和影响是多方面的。其中主要危害表现为：地表标高损失，继而造成雨季地表积水，放泄洪能力下降；沿海城市低地面积扩大、海堤高度下降而引起海水倒灌；海港建筑物破坏，装卸能力降低；地面运输线和地下管线扭曲断裂；城市建筑物基础下沉脱空开裂；桥梁净空减小影响通航；农村低洼地区洪涝积水使农作物减产等。1滨海城市海水侵袭

世界上有许多沿海城市，如日本的东京市、大阪市和新玛市，美国的长滩市，中国的上海市、天津市、台北市等，由于地面沉降使部分地区地面标高降低，甚至低于海平面。这些城市经常遭受海水的侵袭，严重危害当地的生产和生活。为了防止海潮的威胁，不得不投入巨资加高地面或修筑防洪墙或互堤岸。

如中国上海市的黄浦江和苏州河沿岸，由于地面下沉，海水经常倒灌，影响沿江交通，威胁码头仓库。1956年修筑防洪墙，1959~1970年间加高5次，投资超过4亿元，每年维修费也高达20万元。为了排除积水，不得不改建地下水道和建立排水泵站。

1985年8月2日和19日，天津市沿海海水潮位达5.5m，海堤多处决口，新港、大沽一带被海水淹没，直接经济损失达12亿元。1992年9月1日，特大风暴再次袭击天津，潮位达5.93m，有近100km海堤浸水，40余处溃决，直接损失达3亿元。虽然以上风暴潮水是气象方面的因素引起的，但地面沉降损失近3m的地面标高也是引起海水倒灌的重要原因。

地面沉降也使内陆平原城市或地区遭受洪水灾害的频次增多、危害程度加重。可以说，低洼地区洪涝灾害是地面沉降的主要致灾特征。无可否认，江汉盆地沉降、洞庭湖盆地沉降和辽河盆地沉降加重了1998年中国的大洪灾。

2港口设施失效

地面下沉使码头失去效用，港口货物装卸能力下降。美国的长滩市，因地面下沉而使港口码头报废，我国上海市海轮停靠的码头，原标高5.2m，至1964年已降至3.0m，高潮时江水涌上地面，货物装卸被迫停顿，影响经济。

3 桥墩下沉，影响交通和航运

桥墩随地面沉降而下沉，使桥下净空减小，导致水上交通受阻。上海市的苏州河，原来每天可通过大小船只2000条，航运量达100~120X104t。由于地面沉降，桥下净空减少，大船无法通航，只能中小船只通航，航运收到影响。

4 地基不均匀下沉，建筑物开裂倒塌

地面沉降往往使地面和地下建筑遭受巨大的破坏，如建筑物墙壁开裂或倒塌、高楼脱空、深井井管上升、井台破坏、桥墩不均与下沉，自来水管跨裂漏水等。美国内达州的拉斯维加斯市，因地面沉降加剧，建筑物损坏数目剧增；我国江阴市河塘地面塌陷，出现达150m 以上的沉降带，造成房尾墙壁开裂、楼板松动、横梁倾斜、地面凹凸不平，约5800m2成为危房，部分居民已被迫搬迁。地面沉降强烈的地区，伴生的水平位移所造成的巨大剪切力，使路面变形、铁轨扭曲、桥墩移动、墙壁错断倒塌、高楼支柱和桁架弯曲断裂、油井及其他管道破坏。

五、应对措施

1 减少地下水开采量：这是已被我国很多城市的实践所证明了的有效措施。如上海市颁发了《上海市深井暂行管理办法》，明确地规定了各类水井的管理办法，严格的控制了市区的地下水开采量，效果很好。从50年代每天开采30余万立方米，减少到80年代每天开采4万立方米，使地下水位得到回升，地面沉降量由每年22毫米减少到5毫米。这样，地面沉降基本上得到控制。天津市也如此：一方面节约用水；另一方面，逐步减少对地下水的过量开采，使地面沉降得到控制。如1986—1987年累计关停地下水井601眼，并严格控制审批增打新井，大大减少了地下水开采量。经测量证实，市区和塘沽区平原沉降量分别从1986年的62毫米和54毫米减少到43毫米和46毫米。

2 调整开采层次：这对减轻地面沉降起了缓和作用，是一种辅助

性措施。

3 人工回灌地下含水层：实际上是用人工的灌水方法补充地下水量，以提高地下水位，达到缓和沉降速率的效果。

4 利用地下水的采、灌数学模型，合理地开发利用的下水：通过这样的采灌模型，既合理地开发利用了地下水，又达到了基本上控制地面沉降的目的。上海市已做了尝试，并有了显著成效。