湛江市区滨海平原地面沉降现状与防治对策

下水资源的管理决策提供科学依据 。
关键词 :地面沉降 ; 防治对策 ; 滨海平原 ; 湛江市区
文章编号 :100328035 (2006) 0320098205
中图分类号 : P642126
文献标识码 :A
1 地面沉降历史与现状
湛江市是我国第一批十四个对外开放的沿海城 市之一 。地表水资源缺乏 。地下水资源丰富 。据计 算 ,城区及郊区范围内拥有地下水可采资源量 176 × 104 m3Πd ,目前开采量约 58 ×104 m3Πd ,主要开采 50～ 300m 深度内的承压水 (约占 66 %) 。地下水开采主要 以机井抽取方式 ,且有 50 余年的历史 。由于开采井 布局不合理 ,城区出现超采现象 ,形成以城区为中心 的承压水区域水位降落漏斗 。最早发现于 1984 年 。 此后于 1989 年 、1999 年和 2001 年进行了三次地面二 等水准测量 (图 1) 。结果表明地面沉降是逐步发展 的 ,至 2001 年 ,中心最大累计沉降量达 17817mm。沉 降经历了由慢 →快 →慢三个阶段 (图 2) 。1957～1984 年 ,有监测点 20 个 ,除位于湖光的 JC1 、JC35 号点高 程升高外 ,其余点均不同程度下降 ,形成了两个地面 沉降中心 。分别位于霞山区的潜水学校 (JC53) 和赤 坎区的沙湾 (JC72) ,最大沉降量依次为 10118mm 和 7712mm。沉降速率分别为 3177mmΠa 和 2186mmΠa ,沉 降范围主要沿海分布 。
for ground subsidence in Zhanjiang City
图 2 JC53 、JC55 沉降点沉降量变化曲线 Fig. 2 The variation curve of subsidence points JC53 and JC55
收稿日期 :2005212205 ;修回日期 :2006201206 作者简介 : 罗树文 (1965 —) ,男 ,工程师 ,主要从事水文地质 、
ຫໍສະໝຸດ Baidu
摘要 :湛江市区地面沉降自 20 世纪 80 年代发生以来 ,随着地下水开采深度的增加 ,地面已出现了不同程度的沉降 ,影
响了社会的稳定和经济的可持续发展 。文章根据多年来的地面沉降与地下水动态监测 、调查成果 ,对湛江市区滨海
平原地面沉降历史与现状 、地面沉降基本规律进行总结 ,提出了地面沉降防治措施建议 ,为地方制定水资源规划和地
1984～1989 年 ,有监测点 21 个 ,可比较数据 18 个 。除 JC1 和 JC76 升高外 ,其余点下降 。最大沉降 量 5917mm(JC72) ,沉降速率达 1119mmΠa , 一般沉降 量 10～20mm。累计沉降量仍以原 2 个沉降中心较 大 ,潜水学校为 13916mm ,沙湾为 13619mm。此阶段 地面沉降速度普遍加快 。
1999～2001 年 ,此阶段共有监测点 96 个 ,可比数 据 29 个 。除滨海平原有软土分布区继续沉降外 ,西 部内陆地区相对较稳定或略有抬升 。沉降量多小于 10mm ,最大沉降量 20mm ,沉降速度 1010mmΠa 。累计 沉降量仍以潜水学校和沙湾最大 ,分别为 17817mm 和 16818mm(图 3) 。铺仔 、霞山儿童公园沉降速率加 快 。总体上 ,沉降仍在发展 。
坡塘村
9177
17173
内陆无 软弱土 台地区
( Ⅱ)
J C12 J C21 J C63 J C68 J C95
南山村 木兰村 204 厂 湛江市政府 平乐
17166 17119 2518 16117 26128
23158 22142 2619 2016 28145
J C15
龙画水厂
15142
2419
1989～1999 年 ,此阶段共有监测点 29 个 ,可比较 数据有 26 个 。除火山岩台地及局部湛江组台地区略 有抬升外 ,滨海地区继续下降 , 沉降量一般为 10～
图 1 湛江市主要地面沉降监测点分布图 Fig. 1 Distribution dra wing of the main monitoring points
滨海有
J C18
石头村
15172
2416
软土区 ( Ⅲ)
J C26 J C53 J C55
铺仔 潜水学校 霞山儿童公园
13141 19101 15162
19143 24 2511
J C72
沙湾
20164
21181
213 区域地形变
根据广东省地震测量队施测的廉 (江) 湛 (江) 海
1213 - 118 - 611 - 413
工程地质和环境地质工作 。
第 3 期
罗树文 ,等 :湛江市区滨海平原地面沉降现状与防治对策
99
30mm ,最大值为 4915mm(JC18) ,沉降速度 4195mmΠa 。 累计沉降量仍以潜水学校和沙湾最大 , 分别为 17518mm 和 16814mm。霞山儿童公园和化工厂 ,累计 沉降量依次为 13011mm 和 14419mm。与上阶段相比 , 地面沉降速率普遍变缓 。仅在铺仔 →化工厂一带 ,沉 降速度仍在加快 。
monitoring points JC63 and JC95
表 1 湛江市不同工程地质区地面沉降量与承压水水位下降统计表 Table 1 The statistice of ward land subsidence quantity and the confined
water level descend in different project areas in Zhanjiang City
图 4 沿海地带不同时期地面沉降与承压水水位变化关系 Fig. 4 Relation between the amount of subsidence and the
confind water dropdown in coastal regions in different period
图 5 JC63 、JC95 监测点沉降量变化曲线 Fig. 5 The decline quantity variety curve of
第 17 卷 3 期 2006 年 9 月
中国地质灾害与防治学报 The Chinese Journal of Geological Hazard and Control
Vol. 17 No. 3 Sep . 2006
湛江市区滨海平原地面沉降现状与防治对策
罗树文 ,吴 捷
(广东省地质勘查局水文工程地质一大队 , 湛江 524049)
中国地质灾害与防治学报
100
ZHONGGUO DIZHIZAIHAI YU FANGZHI XUEBAO
2006 年
岩裸露 。由于地势较高 ,残积土多位于包气带中 ,主 要为粘土 ,硬塑 。深部开采承压水不产生土层压缩 ; Ⅱ区地表多为湛江组及北海组粘性土 ,潜水位埋藏较 深 ,粘性土多为硬塑状 ,处于固结状态 ,可压缩性低 , 故地面沉降量相对较小 (图 5) ; Ⅲ区地表岩性包括有 全新统海积软弱土 (多为淤泥质粘土 ,淤泥 、粉细砂 等) 、湛江组 、北海组粘性土 ,软弱土多为欠固结土 。 当其下部开采地下水时 ,易产生土层压缩固结 ,地面 沉降量较大 (图 2) 。其次是浅部土层性质影响 , Ⅰ区 残积土层下伏基岩 ,为刚性体 ,不易沉降 ; Ⅱ区浅部多 为砂性土及粘性土 ,固结较好 ,可压缩性较低 ; Ⅲ区浅 部多分布有较软弱土 ,主要是湛江组软土 。由于该层 土多为淤泥质土 ,具有高含水量 、大孔隙比等特点 ,为 欠固结土 。即使是地形相对较高的台地区 ,如果下伏 有软土 ,当中深层水位大幅度下降时 ,均会产生一定 量的土层压缩 ,导致地面沉降 ;再者 ,深部岩性也是影 响区内沉降的因素之一 。一方面是承压含水层颗粒 粗细及其粘土夹层厚度的影响 ,另一方面是玄武岩夹 层的作用 。由内陆至沿海 ,粘土夹层厚度增大 ,因此 , 在同等水位降深条件下 ,滨海地带地面沉降量较大 。
从图 3 、4 看出 ,在中深层承压水区域水位降落漏 斗中心的平乐附近 ,地面沉降量并非最大 。其西侧水 位降幅与赤坎 、临东等地相当的区域 ,其地面沉降量 明显偏小 。说明湛江市地面沉降除了受地下水水位 影响外 ,还受到其他因素影响 。其中岩土体工程地质 性质的影响较为明显 。根据地貌形态 ,岩土体工程地 质特征 ,区内可划分为火山岩台地 、内陆台地无软土 分布和滨海平原有软土分布的 3 个工程地质区 。其 岩土体工程地质性质具有明显的差别 ,因而对地面沉 降的影响不同 (表 1) 。首先是地表岩性的差别 。 Ⅰ 区地表均为玄武岩或火山碎屑岩风化残积土 ,局部基
013 7818 5612 6413 1716 7016 10110 12017 7019 17817 13215 16816
1108 - 0121 - 2123 - 4148
地区
点号
位置
2001 年累计水位下降 (m)
中层水
深层水
2001 年累计 沉降量 (mm)
单位水位下降引起地面沉降量 (mm)
中层水
深层水
J C4
湖光岩西北
11138
1413
火山岩
J C30
志满
8148
12172
台地区
J C34
英豪村
2173
8104
( Ⅰ)
J C35
调熟村西北
0196
5177
J C36
地形地貌 ,岩土层性质 ,区域地壳运动 ,地表建筑物的 布局等均是地面沉降的影响因素 。 211 地下水的开采
开采地下水是引发地面沉降的外部因素 。湛江 市自 20 世纪 50 年代末开始开发利用中层承压水 。 20 世纪 70 年代开始开采深层承压水 。据 1979 年开 采量调查 , 全市开采量 20115 ×104 m3Πd 。其 中 城 区 1118 ×104 m3Πd , 以 霞 山 区 开 采 量 最 大 , 为 81778 × 104 m3Πd ,约占全市开采量的 4316 % ,形成了以霞山为 中心的降落漏斗 ,最大水位降深 14m。至 1984 年 ,全 市中深层水开采总量增至 2412 ×104 m3Πd ,漏斗中心 仍位于化工厂 ,并在麻斜新形成了一个次级漏斗中 心 ,水位下降值分别为 17m 和 14m ,1984 年测得地面 沉降中心位于潜水学校 。即降落漏斗中心北侧 ,沉降 量 60mm 等值线圈定范围与漏斗中心分布区大体一 致 。1984 年 ,地下水开采量增大 ,以赤坎 、开发区和 铺仔增长较快 。至 1990 年 ,全市中深层承压水开采 量为 35164 ×104 m3Πd , 1984～1990 年的年均增长率为 617 %。其中赤坎区达 2019 % ,霞山区为 718 %。同 期赤坎年平均水位下降 0197～1107m ,形成了以平乐 为中心的中深层承压水区域水位降落漏斗 。同期地 面沉降量以沙湾最大 (5917mm) ,其后依次是潜水学 校(3718mm) ,化工厂 (2219mm) ,临东 (21mm) 。阶段 性地面沉降中心多位于以开采承压水为供水水源的 水厂或单位 。此后 ,湛江市城区承压水开采量经历了 一个由增加 →稳定 →递减的过程 。其地下水位变化 相应地由下降至稳定或回升 。但在铺仔 —霞山 、赤坎 沙湾 ,地下水位仍持续下降 ,地面沉降量持续增大 。 总体上 ,区内地面沉降与承压水水位变化的相关性较 好 (图 4) 。 212 岩土体工程地质性质
3 - 地面沉降观测点及累积沉降值 (mm) ;4 - 断陷盆地边界线
2 地面沉降的影响因素
湛江市区地面沉降是由于大量开采中深层承压 地下水引起的含水层水头变化 ,导致土层 (包括含水 层 、软土层 、硬土层) 中的孔隙水发生变化 ,引起土层 承受的上覆地层的有效应力改变而产生的土层压缩 造成的 。其影响因素多 。除了开采地下水外 ,区内的
图 3 湛江市区地面沉降量等值线图( 1957～2001 年) Fig. 3 Isoline chart of land subsidence quantity of the Zhanjiang City 1 - 地面沉降等值线及沉降值 (mm) ; 2 - 推测地面沉降等值线及沉降值 (mm) ;