商 頌 ，于 翚

（1.天津大學(xué)水利工程仿真與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072；2.海河水利委員會科技咨詢中心，天津 300170）

地面沉降已成為我國重要環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害之一。地面沉降使堤防、涵、閘等水利設(shè)施同步下沉，不僅導(dǎo)致防洪標(biāo)準(zhǔn)及防洪效用的降低，同時(shí)造成河道行洪能力的不斷下降，河道安全泄量及堤防的安全超高均受到影響，使地面沉降地區(qū)的洪澇災(zāi)害加劇[1]。蓄滯洪區(qū)是為保護(hù)城市安全而主動分洪的區(qū)域，起到減少洪災(zāi)損失的重要作用。由于地面沉降的影響，蓄滯洪區(qū)的水位蓄量關(guān)系及洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生了變化。目前，就地面沉降對防洪體系的研究多集中在河道的行洪能力、防洪安全及調(diào)度的問題上。然而，蓄滯洪區(qū)是江河防洪體系的重要組成部分，是保障重點(diǎn)防洪安全、減輕洪災(zāi)損失的有效措施[2]，因此研究地面沉降對蓄滯洪區(qū)防洪調(diào)度的影響具有重要的意義。賈口洼蓄滯洪區(qū)是大清河系主要的蓄滯洪區(qū)之一，滯洪區(qū)內(nèi)土地肥沃，有大量人口居住于此并從事生產(chǎn)活動。近年來，大量超采地下水以及各種礦產(chǎn)資源引起土體固結(jié)，致使地面沉降日趨嚴(yán)重。因此，有必要對該蓄滯洪區(qū)地面沉降產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究[3，4]。

1 研究區(qū)域和地形資料

賈口洼蓄滯洪區(qū)地處靜海縣中部以及河北省大城、青縣境內(nèi)，地理位置在北緯38°26′06″～39°02′48″、東經(jīng)116/24′59″～116°55′09″。賈口洼位于北溫帶，主要受季風(fēng)環(huán)流氣候影響，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。賈口洼的多年平均年降水量約516 mm，年均蒸發(fā)量1 600～1 912 mm，最大蒸發(fā)量2 673 mm。區(qū)內(nèi)主要水系有南運(yùn)河、子牙河以及黑龍港河。

以滯洪區(qū)內(nèi)1977、2002以及2010年的地形高程數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對賈口洼蓄滯洪區(qū)地面沉降情況進(jìn)行分析，同時(shí)對地面沉降影響下蓄滯洪區(qū)的淹沒面積和蓄水容量的變化情況進(jìn)行具體分析。

2 地面沉降分析

對賈口洼蓄滯洪區(qū)1977—2002、2002—2010年的地面沉降進(jìn)行具體分析，表1、表2 分別為賈口洼1977—2002、2002—2012年的地面沉降值的統(tǒng)計(jì)情況。

表1 賈口洼蓄滯洪區(qū)1977—2002年地面沉降統(tǒng)計(jì)分析

表2 賈口洼蓄滯洪區(qū)2002—2010年地面沉降統(tǒng)計(jì)分析

賈口洼蓄滯洪區(qū)發(fā)生地面沉降的面積達(dá)1 010.2 km2。1977—2002年的25年間，賈口洼蓄滯洪區(qū)平均累計(jì)沉降量為868.6 mm，平均沉降速率為34.7 mm/a；累計(jì)沉降量在0～1 500 mm之間的面積較大，為943.6 km2，占總沉降面積的93.41%。2002—2010年的8年間，賈口洼蓄滯洪區(qū)平均累計(jì)沉降量為315.7 mm，平均沉降速率為39.5 mm/a；累計(jì)沉降量在0～1 000 mm之間的面積較大，為985.7 km2，占總沉降面積的97.58%。與1977—2002年間相比，2002—2010年間的地面沉降平均沉降速率顯著增加，年均沉降量增加幅度達(dá)到4.8 mm，年均沉降量約上升12.15%。

3 地面沉降對蓄水容量影響

由于地面沉降會導(dǎo)致沉降區(qū)不同水位下淹沒面積和蓄水容量發(fā)生變化，根據(jù)上述1977—2002、2002—2010年賈口洼蓄滯洪區(qū)地面沉降情況，對賈口洼蓄滯洪區(qū)地面沉降前后同一水位的淹沒面積和蓄水容積進(jìn)行比較，并對其變化情況進(jìn)行計(jì)算和分析，結(jié)果見表3—4。

表3 賈口洼蓄滯洪區(qū)1977與2002年水位—面積—庫容關(guān)系

表4 賈口洼蓄滯洪區(qū)2002與2010年水位—面積—庫容關(guān)系

由表3—4 可見，由于地面沉降的影響，同一水位下賈口洼蓄滯洪區(qū)在3個(gè)年份的淹沒面積及蓄水容積發(fā)生了很大的變化，地面沉降后的淹沒面積和蓄水容積均比地面沉降前有所增加。

3.1 水位—面積變化情況

1977—2002年間，淹沒面積增加值先增加后減少。在高程5.5 m左右處淹沒面積增加值達(dá)到最大，為283 km2。1977年賈口洼在設(shè)計(jì)水位（6.44 m）下的淹沒面積為737.6 km2，而2002年賈口洼在設(shè)計(jì)水位（6.44 m）下的淹沒面積為905.68 km2，比原來增加了168.08 km2，增加面積占原設(shè)計(jì)水位下淹沒面積的22.8%。

2002—2010年間，淹沒面積增加幅度為9.43～103.62 km2。面積變化值同樣是先增加后減小，并在5.0 m 水位處達(dá)到最大值，最大值為103.62 km2。2010年賈口洼在設(shè)計(jì)水位（6.44 m）下的淹沒面積為942.34 km2，比2002年增加了36.66 km2，增加面積占原設(shè)計(jì)水位下淹沒面積的4.1%。

3.2 水位—容量變化情況

由于地面沉降使得賈口洼蓄滯洪區(qū)2002年的蓄水庫容在0～7.5 m高程范圍內(nèi)較1977年增加了0.57～9.21 億m3，且在水位為7 m左右時(shí)蓄水庫容最大，為9.21億m3。賈口洼在設(shè)計(jì)水位（6.44 m）下的蓄水容積在1977年為13.33 億m3，2002年為21.87 億m3，比原來增加了8.54億m3，增加量占原庫容的64%。

2010年賈口洼蓄滯洪區(qū)蓄水庫容較2002年庫容增加值變化規(guī)律與1977—2002年庫容增加值變化規(guī)律一致，在0～7.5 m 高程范圍內(nèi)較2002年增加0.51～3.83 億m3，且在水位為7.0 m 左右時(shí)蓄水庫容最大，為3.83 億m3。2010年賈口洼在設(shè)計(jì)水位（6.44 m）下的蓄水容積為25.57億m3，相比2002年的21.87億m3增加了3.7億m3，約占2002年庫容的16.9%。

4 結(jié)論

根據(jù)上述分析，可以得到如下結(jié)論：①1977—2002年間賈口洼地區(qū)地面累計(jì)沉降量為868.6 mm，2002—2010年間地面累計(jì)沉降量為315.7 mm；②1977—2002及2002—2010年間，平均沉降速率呈逐年增加趨勢，且增幅顯著；③地面沉降使得賈口洼蓄滯洪區(qū)在同一水位下的庫容和面積都有所增加。

賈口洼蓄滯洪區(qū)幾乎都存在地面沉降現(xiàn)象，但各地區(qū)的沉降并不均勻。為控制地面沉降，需要嚴(yán)格控制地下水等地下流體資源的開采，加強(qiáng)地面沉降災(zāi)害危險(xiǎn)性監(jiān)測、評估工作管理。

[1]王寧.海河兩岸地面沉降綜合監(jiān)測方法的研究[D].天津：天津大學(xué)，2006．

[2]侯傳河，沈福新.我國蓄滯洪區(qū)規(guī)劃與建設(shè)的思路[J].中國水利，2010，（20）:40-44．

[3]天津市水利科學(xué)研究院.地面沉降對濱海地區(qū)防洪能力影響及對策研究初步報(bào)告[D].天津：天津市水利科學(xué)研究院，2015.

[4]余萍.地面沉降對蓄滯洪區(qū)防洪風(fēng)險(xiǎn)影響問題的研究[D].天津：天津大學(xué)，2014．