【摘 要】目前，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與環(huán)境的保護(hù)已成為不可調(diào)和的矛盾，特別是城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對地下水的開采量不斷增加，這導(dǎo)致了地下水過度開采而使地面沉降，制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地面沉降也由此成為環(huán)境地質(zhì)研究的主要內(nèi)容之一。

【關(guān)鍵詞】地面沉降；地下水；人為因素；自然因素

引言：地面沉降是指在一定的地表面積內(nèi)所發(fā)生的地面水平面降低的現(xiàn)象。我國地面沉降主要集中在中部和東部沿海城市，對這些經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的地區(qū)危害極大。從我國地面沉降的特點(diǎn)來看，地下水的過度開采時(shí)主要原因，另外還包括地質(zhì)的變形等自然因素。本文分析了我國地面沉降的基本狀況，從自然因素和人為因素闡述了地面沉降出現(xiàn)的原因，并提出了解決地面沉降的方法。

一、我國地面沉降的基本狀況

地面沉降形成的主要原因是人類的活動(dòng)和地質(zhì)作用，而地下水的過度開采是主要原因。從地面沉降的基本狀況而言，地面沉降的地區(qū)范圍大，過程比較緩慢，因此早期不易發(fā)現(xiàn)沉降問題所在。一般發(fā)生在中東部大中城市，對人們生活影響極大，成為一種嚴(yán)重的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害。

從地域分布情況看，地面沉降主要分布在三角洲和平原上，以及山間的盆地，這三種類型的地質(zhì)是地面沉降發(fā)生的主要區(qū)。另外，隨著地面沉降的出現(xiàn)，與其相關(guān)的地裂縫也同時(shí)出現(xiàn)了。在地面沉降頻繁發(fā)生的地區(qū)中，上海是最為突出的列子。地處長江三角洲，至今沉降面積已達(dá)1000平方公里。對比之前的環(huán)境可以看出，伴隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)和城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地表水被污染，開始大量開采地下水，地下水位迅速下降，形成區(qū)域性的漏斗，逐漸出現(xiàn)地面下沉。

地面沉降的危害范圍廣，主要體現(xiàn)在：危害地面高程，洪澇加劇，比如上海由于高程的損失，城市面臨著嚴(yán)峻的防洪壓力，某些沿海地區(qū)在防風(fēng)暴的能力方面也不足，風(fēng)暴潮頻發(fā)；其次地面沉降導(dǎo)致地面承重壓力不均，破壞建筑物地基，影響建筑的使用功能和危害人的生命財(cái)產(chǎn)。

二、關(guān)于地面沉降的成因

地面沉降的主要原因是長期過度的開采地下水，使得承壓含水層水頭降低，上部高壓縮軟土層中孔隙水壓力降低，內(nèi)有壓力增加，從而產(chǎn)生內(nèi)外壓力失衡。

1、地面沉降形成的自然因素

首先，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可使地面隨基底面升降，以垂直升降為主的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可使地面隨基底而升降。中國天津、西安和大同等城市的地面沉降均受到新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響。例如，天津處于新華夏構(gòu)造體系華北沉降帶，長期以來緩慢下沉。其次，強(qiáng)烈地震對地面沉降的影響，強(qiáng)烈地震是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的一種突發(fā)事件，在短期內(nèi)可引起變幅較大的區(qū)域性地面垂直變形。 同時(shí)，強(qiáng)震使軟土地基震陷和古河道新近沉積土液化，也可造成局部地區(qū)的地面下沉。第三，地表松散底層或半松散地層等在重力作用下，在松散層變成致密的、堅(jiān)硬或半堅(jiān)硬巖層時(shí)，地面會(huì)因地層厚度的變小而發(fā)生沉降，以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用下，地面凹陷也會(huì)發(fā)生沉降。第四，海平面上升將導(dǎo)致地面的相對下降，如意大利威尼斯市海平面上升速度為1.27mm／年，所引起的地面相對下沉約占該地區(qū)年平均沉降量的40%。另外全球氣候的轉(zhuǎn)暖，氣溫上升，必加速冰川消融，從而使海平面上升，地面相對下沉而引起地面沉降。

2、地面沉降形成的人為因素

（1）地下水的過度開采

地面沉降的主因是過量采取地下水導(dǎo)致地下水位降低，地面下沉。此外，某些地區(qū)的地面沉降還與石油開采、地?zé)崂谩⒏邔咏ㄖ扔嘘P(guān)。比如大慶石油、西藏的羊八井地?zé)?、上海等地密集搞建筑群等。?dāng)一個(gè)地區(qū)的地下水被開采后，附近的透水層隨之會(huì)補(bǔ)充，其地下水層發(fā)生萎縮，最終使得地表下沉。地下水是流動(dòng)的，一個(gè)區(qū)域的地下水被開采，就會(huì)帶動(dòng)一片區(qū)域的地下水位下降，從而引起成片的地面沉降。

（2）開采地?zé)嵋鸬孛娉两?/p>

因各種目的而進(jìn)行的淺層疏干排水和抽取深層的氣、液體，使地層內(nèi)的氣、液壓降低，土粒間有效應(yīng)力增加，地層壓密，形成區(qū)域性碟形洼地。這種因抽取地下水而形成的地面沉降，是地面沉降現(xiàn)象中發(fā)育最普遍，危害性最嚴(yán)重的一類。

沿海有些地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的地?zé)豳Y源，地下熱水開采量逐漸增加，對地下熱水的過量抽取，導(dǎo)致水位下降，產(chǎn)生如同采取地下水位后的地層內(nèi)孔隙壓力減少有效應(yīng)力增加的現(xiàn)象，最終引起地層進(jìn)一步壓實(shí)而使地面沉降。

（3）開采油氣資源引起地面沉降

縱觀我國東部沿海油氣田區(qū)，開采油氣資源也出現(xiàn)了地面沉降的現(xiàn)象，就大港油田的統(tǒng)計(jì)資料顯示：2500以下深度普遍出現(xiàn)了欠壓密地層，油氣資源開發(fā)后，流體的壓力必將降低，固體有效應(yīng)力增加，使地層進(jìn)一步固結(jié)壓密，從而引起地面沉降。

（4）地表負(fù)荷引起地面沉降

城市大規(guī)模擴(kuò)大，高大建筑物不斷增加，以及鐵路等交通設(shè)施與運(yùn)輸負(fù)荷的影響，地表荷載加大，加速了地面的沉降。除此之外，大面積地面堆載也會(huì)對其有影響，分布有巨厚的高壓性淤泥和淤泥質(zhì)土的低洼地區(qū)，隨經(jīng)濟(jì)建設(shè)的開發(fā)，需在洼地上大面積堆填。其軟土在堆載(填土)荷重的作用下，產(chǎn)生一維壓縮固結(jié)，可形成地區(qū)性的地面沉降。此類沉降，受場地軟土的工程特性，層厚和堆載大小的控制，是構(gòu)成濱海平原城市總地面沉降的一個(gè)組成部分，不可忽視。如天津市占地40km2的塘沽開發(fā)區(qū)及保稅區(qū)，在鹽池和灘涂上堆填1～2m厚填土，因堆載荷重的影響，地面沉降量可達(dá)十余厘米。

三、控制地面沉降的措施

雖然我國目前針對地面沉降采取了某些措施，并取得了很多成果，但總的來說，地面沉降的現(xiàn)象仍在不斷持續(xù)，形勢相當(dāng)嚴(yán)峻。比如一些地區(qū)采用削減地下水開采量和人工回灌等措施控制沉降的速率，但至今沉降范圍仍在擴(kuò)大。因此，控制措施可以從以下方面做起

1、加強(qiáng)監(jiān)測預(yù)測

目前全國應(yīng)該建立一個(gè)統(tǒng)一的區(qū)域性地面沉降監(jiān)測網(wǎng)，以掌握整體變化的規(guī)律。加強(qiáng)地面沉降的調(diào)查與監(jiān)測工作，設(shè)置分層標(biāo)、水準(zhǔn)點(diǎn)、水動(dòng)態(tài)監(jiān)測點(diǎn)、海平面觀測點(diǎn)等。定期進(jìn)行水準(zhǔn)測量。重點(diǎn)監(jiān)測地面沉降中心及海岸帶，預(yù)測地面沉降速度、幅度及范圍，建立完善地面沉降監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提出地面沉降監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)方案及復(fù)合地區(qū)狀況的監(jiān)測技術(shù)。

2、綜合防治與區(qū)域性防治相結(jié)合

地面沉降是一個(gè)區(qū)域性現(xiàn)象，緊靠一個(gè)地區(qū)是難以解決問題的，諸如東部沿海三角洲地區(qū)的地面沉降，要從全局出發(fā)，考慮制定地面沉降的規(guī)劃和有效的措施，多區(qū)域結(jié)合起來此案呢過較好的解決問題。

3、地面沉降的技術(shù)措施

限制或減少地下水開采量，可以用地表水資源代替地下水資源，以人工之水設(shè)備代替地下水資源，實(shí)行一水多用，充分利用地下水。同時(shí)，采用地表水人工補(bǔ)給地下水，對于已經(jīng)明顯的沉降區(qū)域要采取合理的措施使地面沉降量減少，恢復(fù)沉降地面，通過這種方法，抬升地下水位，從而使地面回升。

4、調(diào)整地下水開采層次，合理支配開采時(shí)間，可以有效的控制地面沉降。對于沿海城市，還要做到預(yù)防為主，加固海堤，建造堤防防止洪水泛濫和海水入侵。沿海地區(qū)海水倒灌嚴(yán)重，加固提防的同時(shí)要支持截流、截潛工程，增加地表蓄水量，增強(qiáng)地下水補(bǔ)給量，讓淡水資源最大程度在內(nèi)陸消化。在此基礎(chǔ)上，可以改變土地使用類型，將土地使用由農(nóng)業(yè)用地型向其他用地型轉(zhuǎn)變，以降低需水強(qiáng)度，防止地下水位的進(jìn)一步下降。比如，某些地區(qū)可以利用沼氣防止有機(jī)土的進(jìn)一步分解，減緩有機(jī)氧化的速度，使地面發(fā)生沉降的速度降低，穩(wěn)定地基。

5、思想上加強(qiáng)宣傳

加大地面沉降防治的宣傳教育力度。由于地面沉降具有緩變性和區(qū)域性的特點(diǎn)，容易導(dǎo)致社會(huì)各界對其危害性認(rèn)識(shí)不足，全社會(huì)對地面沉降防治工作重要性的認(rèn)識(shí)還有待提高。為此要加大宣傳教育力度，使政府、企業(yè)和公民普遍了解地面沉降對經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展以及民眾日常生活可能造成的危害，增進(jìn)全社會(huì)對地面沉降防治工作的理解和支持。

四、結(jié)語

綜上所述，地面沉降形成的原因來源于自然與人為因素，其中，人為因素是最主要的，而對地下水的過度開采時(shí)地面沉降的重要原因。我國地面沉降是在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展過程中，過量開采利用地下水而產(chǎn)生的環(huán)境地質(zhì)問題，它一旦形成便難以恢復(fù)，其影響是持久的。對地面沉降的控制不僅僅是環(huán)境保護(hù)的需要，更是現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)的必然要求。

對于一個(gè)地區(qū)的地面沉降研究方法，應(yīng)該全面考察區(qū)域地面沉降情況的基礎(chǔ)上，建立完善的監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合各類型學(xué)科，并發(fā)揮各自水文、工程等各自的優(yōu)勢，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)地面沉降信息資源的共享和相互聯(lián)系，實(shí)行區(qū)域合作。要從戰(zhàn)略的角度加大投入，提高控制研究水平，對地面沉降進(jìn)行全面、系統(tǒng)的研究，在這個(gè)基礎(chǔ)上，以技術(shù)帶動(dòng)管理，以確保新世紀(jì)我國沿可持續(xù)發(fā)展。

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