论地面沉降的危害性及其防治

论地面沉降的危害性及其防治

摘要地面沉降是一种慢性的具有严重危害性的地质灾害,地下水的长期过量开采导致我国地面沉降灾害不断加剧,给居民的生命财产安全造成了巨大的威胁。本文系统的分析和论述了地面沉降的分危害表现,提出了较为科学的控沉措施。

关键词地面沉降;危害;控沉措施

地面沉降是在自然或人类工程的影响下,由于地下松散土层固结收缩压密作用,导致地表发生的下降运动。地面沉降的变形形式以整连体、连续性为特点,具体表现为向下运动的弯曲、凹洼地、破裂等。当地面沉降一旦形成一定的规模和可观的破坏,以人类现有的能力和技术,治理和恢复是极其困难的,地面沉降若任其发展后果将是灾难性的,它将成为制约社会经济可持续发展的重要灾种。我国地面沉降绝大多数是地下水超量开采所致,主要分布在我国东部平原地区,尤其以沿海城市和华北平原等地区最为严重。发生沉降的城市或地区有的孤立存在,有的密集成群或断续相连,形成大面积的地面沉降区。

1地面沉降灾害的危害

地面沉降给工农业生产,交通运输、城市建设和人民经济、生活造成的危害,使城市环境明显恶化,对农村农田的影响也较大,具体环境灾害表现如下:

1)地面沉降造成房屋桥梁开裂、倾斜、倒塌,道路凹凸不平或开裂,尤其使铁路交通安全受到威胁。苏锡常地区因地面沉降造成1343栋房屋损坏,不仅造成了3.89亿元的经济损失,房屋建筑开裂还加剧了本区的地震灾害。天津市塘沽海门大桥两端更是因地面沉降相差135mm,引发桥错裂。

2)地面沉降使桥梁下沉,河道桥下净空减少,通航能力降低。苏州平门大桥和上海苏州河上的一些桥梁的通航能力受到影响。

3)地面沉降引起的地裂缝加剧建筑物的破坏程度,同时往往可成为地面污染源渗入地下水源的通道,造成水质污染,而且常常可成为深部有害气体逸出地面的通道,对人体健康危害极为严重。

4)城市地下管网受到破坏。不均匀地面沉降会使埋藏于地下的煤气管、给排水管、电线光缆等管线弯曲变形,甚至破裂。轻者“滴、漏、冒”引起停水停电通信中断等事件,重者将造成所输送能源的浪费和地下水的污染。2002年沧州市给水管道破裂776次,总长度26km。

5)地面沉降使水准点失准,地面高程资料失真。城市建设所需要的水准资料需从新的水准点引测,增大了水准测量的工作量。大范围的高程损失及其不均衡动态变化,将导致城市规划失真,给城市埋下了不可预见的隐患和造成巨大的经济损

失。

6)发生地面沉降的城市一般地势低平,且多沿河发展。地面沉降在破裂拦河堤坝等防洪设施的同时,相对加高河床,使城市面临严重的水患威胁;地面沉降导致河床积水,影响河道输水。

7)地面沉降损失地面标高造成雨季地表积水,使沉降城市普遍存在较为严重的滞洪积水问题,不仅影响了城市的交通和环境,而且常使地下室和低层建筑物在汛期被水浸没,造成经济损失,降低城市排污能力,不断扩大防洪面积,加大了相关防洪工程的资金投入,而农田低洼地区则会洪涝积水,农作物减产。

8)地面沉降引起安全高程损失,沿海地区抵抗风暴潮能力降低,风暴潮频率增加。滨岸防潮堤不仅大幅下降,而且局部出现裂缝,防御能力下降,港口码头功能作用降低。1992年,天津发生风暴潮时,防潮堤有十几处被冲垮,天津市码头上水,客运站、仓库被淹油田被浸,沿海鱼虾养殖业亦蒙受巨大损失。

9)地面沉降使浅层地下水位变浅,破坏地下含水层结构,引发一系列环境问题。城市地下水位大面积大幅度降落,改变了地质体的热容量,可能会造成热岛现象破坏原有生态环境。地面沉降导致海水倒灌海岸线向内陆迁移,滨海平原潜水位相对升高,使土壤盐渍化、沼泽化增强,同时扰乱地表径流,进一步加剧海水入侵灾害。而这些因素又会使地下的建筑设施腐蚀化加快,增加了城市的建设成本。

此外结合上述几点不难发现,地面沉降将会大幅度削减沉降区的土地利用价值。土地的盐碱化给工农业生产降低了效率,地面沉降引发的地裂缝会使城市的房地产用地紧张,而地面沉降给城市规划、建设带来的负面效应更是让城市的招商引资困难重重,土地价值的锐减将直接阻碍地区的繁荣发展。

2地面沉降的控沉措施

2.1控制地下水开采量

大量地面沉降案例证明,过量开采地下水是导致我国地面沉降的主要原因,减轻地面沉降灾害的措施中最主要的就是人为控制地下水开采量,从而控制地下水降落漏斗的扩展,减少水位降落幅度。在地面沉降剧烈的情况下,应暂时停止开采地下水。若条件允许,可开辟新的水源地。

2.2调整地下水开采层次和时间

力求达到城市用水供需平衡的同时,根据水资源分布状况和地下水降落漏斗中心位置,对生产井网在沉降区的分布进行调整,合理选择开采区,调整开采层次和开采时间,避免开采地区、时间过分集中,同时应尽量选择拥有充足补给源的含水层进行开采,适度开采更深层次地下水。调整开采层次是减轻地面沉降的一种辅助性措施,调整开采井布局、开采层位和开采时间是合理进行地下开采的前提。

2.3人工回灌地下含水层

开采地下水后应及时回灌,人工回灌地下含水层实际上是用人工灌水的方法补充地下水量,以提高地下水位,达到缓和沉降速率的效果,向地下水进行人工补给灌注时,要严格控制回灌水源水质标准以防地下水被污染,并根据地下水的动态和地面沉降规律,制定合理的回灌方案,回灌可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多余的水。利用地下水的采、灌数学模型,既合理开发利用了地下水,又达到了基本控制地面沉降的目的。

2.4引调客水

地面已经发生沉降或缺水的城市,应在减少地下开采的同时,规划建设饮水工程,想法引调远方的客水。新建的城镇应尽量避开致灾区,先找到充足的水源后再规划城市,不得先建市后寻水。

3小结

地面沉降的防治工作不仅是技术层面的工作,还应该引起政府机构和全社会的重视。针对职能部门主要提出以下几点建议:1)完善地面沉降防治法规体系;2)保证地面沉降防治经费的投入;3)规范地面沉降防治的管理规划措施;4)加强地面沉降监测与预测工作,此外,还应加强科普宣传教育,不断增强公众的社会参与意识,使公众了解并掌握防灾科学的常识和基本技能,充分调动全民力量,达到共同做好地面沉降防治的工作的目的。

参考文献

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[2]国土资源部.中国地质灾害与防治[M].北京:地质出版社,2003.

[3]阎文中.西安地面沉降成因分析及其防治对策[J].中国地质灾害与防治学报,1999,2.