我国地面沉降及控制方法探讨

我国地面沉降现状及控制方法探讨

摘要：地面沉降又称为地面下沉或地陷。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。其主要原因是人类为了生产生活大量抽取地下水，开采地下流体等，发展缓慢，但一旦发生便很难恢复，会造成极大地经济损失。本文主要介绍我姑我国地面沉降现状及现在的监测方法，提出控制手段。

关键词：地面沉降，影响，对策

引言

地面沉降是一种可由多种因素引起的地面标高缓慢降低的环境地质现象。是我国平原地区的主要地质灾害，在人口密集的城市，地面沉降最为严重。从国土资源部获悉，目前，中国一半省份存在地面沉降，五十多个城市地面沉降比较严重。地面沉降具有成长缓漫、持续时问长、影响范围广、成因机制复杂和防治难度大等特点，是一种缓变型地质灾害，会造成地面高程损失、建筑物的下沉及破坏等危害。由于地面沉降造成的地质灾害对我国经济造成了很大的损失。[1]

地面沉降现状及危害

2.1现状

我国的地面沉降主要出现在上海、天津、江苏、河北等17个省市的东、中部地区，沉降总面积超过7×104 km2，最大累计沉降量已达3m，主要分布于长江三角洲、华北平原、松嫩平原和下辽河平原、汾渭河谷平原和一些山区盆地。其中，华北平原和长江三角洲是两个集中连片发展的地区，地面沉降十分严重。由于不均匀地面沉降，华北平原、长江三角洲、汾渭河谷平原以及某些内陆盆地的一些地区出现地裂缝，约450处，一千多条，所经之处建筑物遭到不同程度的破坏，造成巨大损失。我国地面沉降的特征有：

（1）地面沉降分布范围广；

（2）地面沉降涉及的深度较大；

（3）地面沉降发展的阶段性不均匀性。[2]

中国出现的地面沉降的城市较多。按发生地面沉降的地质环境可分为三种模式：

（1）现代冲积平原模式，如中国的几大平原。

（2）三角洲平原模式，尤其是在现代冲积三角洲平原地区，如长江三角洲就属于这种

类型。常州、无锡、苏州、嘉兴、肖山的地面沉降均发生在这种地质环境中。

（3）断陷盆地模式，它又可分为近海式和内陆式两类。近海式指滨海平原，如宁波；而内陆式则为湖冲积平原，如西安市、大同市的地面沉降可作为代表。

从地质因素上来看，自然界发生的地面沉降大致有三种原因：

一是地表地层松散而导致地面沉降；

二是地质结构作用导致地面凹陷而沉降；

三是因自然灾害中地震所导致地面沉降。

人为因素大致有三种：

（一）过量开采地下资源（石油、天然气、煤、水等液态矿体和气态物质），这已经被认为地面沉降的主要原因。在城市中，长期大量的开采地下水导致地面沉降，一座上千万人口的特大型城市的供水都是从哪里来的呢？这些水有三分之二是从地下抽上来的，每年开采地下水二十几亿立方米，过量的开采导致局部区域下降。

（二）开采地下的固体矿物质，导致地面下沉；

（三）重大的工程建筑物对地基施加的重量，使地基土地发生变性。

2.2危害

地面沉降之所以被称之为“一种沉默的土地危机”，是因为它是一种缓变型的地质灾害。表面上容易引起人们的忽视，但造成的后果极其严重，已经威胁到人们的生态环境、经济建设和生活。据统计，我国每年因地面沉降导致的直接经济损失达一亿元以上。而且地面沉降一旦形成便难以恢复，危害是持久的。

地面沉降的发展过程可以划分为3个阶段：

（1）地面沉降形成阶段，此阶段地面开始出现沉降，但是发展缓慢，沉降量不大，地面沉降发生的范围也较小；

（2）地面沉降发展阶段，此阶段地面沉降快速发展，沉降发展最快的地方形成地面沉降漏斗中心，此时地面沉降的不均匀性最为强烈；

（3）沉降扩展阶段，此阶段沉降区的沉降速度变慢，但是沉降区的面积越来越大，形成了一些新的沉降中心。地面最大不均匀沉降一般发生沉降发展中期，随后地面不均匀沉降程度有逐渐变小并最终趋于稳定的趋势。[3]

地面沉降的危害主要有：

（1）毁坏建筑物和生产设施;地面沉降导致了建筑物和城市基础设施的破坏，并影响到城市建设的布局和规划。建筑物会出现地基下沉、墙壁开裂或建筑物倾斜等现象，缩短了建筑物的寿命，而且抗震能力也相应降低。

（2）不利于建设事业和资源开发。发生地面沉降的地区属于地层不稳定的地带，在进行城市建设和资源开发时，需要更多的建设投资，而且生产能力也受到限制; 地面沉降导致

了建筑物和城市基础设施的破坏，并影响到城市建设的布局和规划。建筑物会出现地基下沉、

墙壁开裂或建筑物倾斜等现象，缩短了建筑物的寿命，而且抗震能力也相应降低。

（3）造成海水倒灌。地面沉降区多出现在沿海地带。地面沉降到接近海面时，会发生海水倒灌，海水入侵的直接后果是地下淡水受到海水的污染，水源受到破坏，使土壤和地下水盐碱化。由于温室效应导致的海面上升，加上地面沉降的作用，那么，沿海大片低洼地将可能有被海水淹没的危险。

地面沉降造成的经济损失主要有：

（1）原水准点建设的一些地面设施不能发挥应有的功能。同时新的建筑群体抬高地基直接增加建筑物的成本，由于高程的损失，形成较多的“悬河”使防洪堤坝失去应有的功能，江、河、湖泊的泄洪能力减弱，加剧洪涝灾害。

（2）毁坏地面建筑物和生产设施，破坏地下公用设施。

（3）加速水土污染度。由于地面沉降的发生，使地表水的自净能力降低，污水局部积

累，环境承污能力降低，从而不可避免地加重水土环境污染恶化，增加污染防治工程的难度。

（4）影响河道运输业，地面沉降使桥梁净空减少，加速河道淤积，严重影响河道运输业发展。加重农田渍害。地面逐年下沉，潜水位相对上升，农田渍害逐年加重，使农作物减产造成损失。[3]

3.模拟与监测方法

地面沉降监测即观测和分析地面沉降灾害动态变化的工作。主要内容和方法是：

①地面沉降发展过程监测,主要是通过卫星定位系统(GPS)和布设水准测网,定期进行高精度水准测量,监测地面高程变化情况；

②地下水和油气等资源开采、回灌状况与动态监测,主要是建立地下水动态监测网,调查和分析地下水开采量、地下水水位埋深和标高、地下水水质变化；

③构造沉降量与土层压缩量监测,主要方法是埋设基岩标、分层标,定期测量高程变化,

同时结合高压固结试验、模拟试验等进行；

④房屋、桥梁、码头、道路等建筑设施变形与破坏监测；

⑤海滨地区的海面动态监测。

传统的地面沉降测量方法包括水准测量、基岩标和分层标测量。这些方法精度很高，但只能在比较小的范围内开展工作。

地面沉降的监测方法除了常规的大地测量法之外，近年来GPS全球定位系统表现出明显的优势，相对传统方法，它测量速度快，费用低廉。GPS三维定位以其精度高、范围广、全天候、易选点等诸多优点在大地测量、工程测量、形变监测等领域得到广泛应用，可以说为测量理论和应用都带来了巨大的变化。随着GPS定位精度的不断提高，尤其是高程分量精度的不断提高，可以建立GPS基准网和监测网，从中获得沉降监测点的高程分量信息，差分