董佩+李陽(yáng)+劉殷+孫穎+李志萍

摘要：過(guò)量開(kāi)采地下水造成的地面沉降問(wèn)題已經(jīng)是北京市平原區(qū)主要的地質(zhì)災(zāi)害之一。論文選擇小湯山和后沙峪地區(qū)為典型研究區(qū)，通過(guò)分析研究區(qū)基巖水開(kāi)發(fā)利用狀況，開(kāi)展基巖水開(kāi)采引起地面沉降的研究。運(yùn)用簡(jiǎn)化的彈性模型評(píng)估基巖水開(kāi)采造成的彈性變形量，結(jié)果表明，從1974年截至2010年，小湯山地區(qū)地?zé)崽锟們糸_(kāi)采量約9 400萬(wàn)m3，引起的地面彈性變形量約為1.02 cm；小湯山地區(qū)巖溶水年均開(kāi)采3 000萬(wàn)m3，年均形變量約0.32 cm。后沙峪地區(qū)通過(guò)估算獲得近似值，1961年-2011年期間由于第四系地下水的開(kāi)采造成的基巖變形量約為1.09 cm。

關(guān)鍵詞：地面沉降；基巖水；小湯山；地?zé)崽?；彈性模?/p>

中圖分類(lèi)號(hào)：P641.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-1683（2017）03-0120-06

Abstract：Land subsidence induced by excessive groundwater withdrawal has constituted a major environmental geological problem in Beijing′s plain areas.This paper selected Xiaotangshan and Houshayu areas as typical research areas.By analyzing the development and utilization of bedrock water，we carried out research on the land subsidence induced by bedrock water exploitation.A simplified elastic model was used to assess the amount of elastic deformation caused by bedrock water exploitation.The results showed that from 1974 to 2010，the total exploitation of Xiaotangshan geothermal field was about 94 million cubic meters and the exploitation led to about 1.02 cm elastic deformation；the exploitation of Xiaotangshan karst water reached 30 million cubic meters annually，causing an average annual deformation of about 0.32 cm.Approximate values of the Houshayu area was obtained through estimation，and the accumulated elastic deformation caused by Quaternary groundwater exploitation was about 1.09 cm in the period from 1961 to 2011.

Key words：land subsidence；bedrock water；Xiaotangshan；geothermal field；elastic model

地面沉降是在自然和人為因素的作用下，由于地表松散土體的壓縮而導(dǎo)致區(qū)域性地面高程下降的一種環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象，是孔隙水承擔(dān)的孔隙水壓力和土骨架承擔(dān)的有效應(yīng)力發(fā)生變化的結(jié)果。隨著全球氣候變暖以及城市化進(jìn)程的加速，人為因素在地面沉降中的作用日益凸顯，特別是大規(guī)模持續(xù)地開(kāi)發(fā)利用地下水導(dǎo)致區(qū)域性的地面沉降迅速發(fā)展，成為地面沉降的主要影響因素[1-3]。

目前地下水在北京城市供水中占2/3強(qiáng)。地下水的高強(qiáng)度開(kāi)采，支撐著北京市的繁榮和穩(wěn)定，而其帶來(lái)的地面沉降問(wèn)題日趨嚴(yán)重。2009年-2012年，北京年度平均降水分別為484.96 mm、497.10 mm、640.19 mm和653.20 mm，呈逐年增多的態(tài)勢(shì)，但是大范圍的地面沉降卻沒(méi)有出現(xiàn)預(yù)期的減緩。降水量的增加對(duì)淺部含水層（尤其是潛水）的補(bǔ)給是明顯的，在淺層地面沉降量較大的地區(qū)，當(dāng)淺部地層水位上升時(shí)，淺部地層沉降的減緩必然帶動(dòng)總沉降量得以減緩。但應(yīng)該看到，這種減緩的幅度是有限的，并沒(méi)有改變深部地層地下水持續(xù)下降的趨勢(shì)。這既和深部地下水的補(bǔ)給困難有關(guān)系，更主要的是由于目前地下水開(kāi)采逐步加深，引起深部地層沉降加速。

本文將京北小湯山和后沙峪地區(qū)作為典型研究區(qū)，受地下水開(kāi)采影響，研究區(qū)地下水水位逐年下降，地下水水水位變化引起了地層的彈性、黏彈性變形，并受開(kāi)采情況和地層巖性、厚度等因素影響，造成水平上的差異性地面沉降。而在垂向上，該區(qū)域內(nèi)深層地下水的開(kāi)采量較大，以往對(duì)于深層水，特別是基巖水開(kāi)采引起含水層變形造成地面沉降的監(jiān)測(cè)和研究工作都開(kāi)展較少。本次工作嘗試通過(guò)分析研究區(qū)基巖水開(kāi)發(fā)利用狀況，開(kāi)展基巖水開(kāi)采引起地層變形的研究。

1 研究區(qū)自然條件

研究區(qū)位于北京市北部平原地區(qū)，包括小湯山和后沙峪地區(qū)兩個(gè)區(qū)域，行政區(qū)劃上橫跨順義區(qū)、昌平區(qū)，西南邊界平原區(qū)以南口-孫河斷裂為界，山區(qū)以四橋子西梁-居庸關(guān)為界，北部邊界為石泉門(mén)-松樹(shù)溝-沙嶺-大羊山地表分水嶺，東南以順義斷裂為界（圖1），屬于潮白河沖洪積扇和溫榆河沖洪積扇交匯地帶，地勢(shì)特征大致為西北高，東南低。地貌類(lèi)型主要為沖洪積平原，平原以昌平北為頂點(diǎn)，向南呈扇形展開(kāi)。

研究區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫約12 ℃，昌平氣象站監(jiān)測(cè)1961年-2014年多年平均降水量530.9 mm。降水量多集中于5月-10月，占全年總降水量的95.87%。1979年-2013年多年平均蒸發(fā)量為1 691.64 mm，蒸發(fā)量主要集中在3月-6月，約占全年的50%以上。

1.1 地質(zhì)條件

研究區(qū)北部為北山隆起，東南部為順義凹陷，西部為京西北隆起，地質(zhì)構(gòu)造上表現(xiàn)為扭動(dòng)構(gòu)造行跡。斷裂主要有北東向和北西向兩種構(gòu)造體系，北東向構(gòu)造包括黃莊-高麗營(yíng)斷裂、良鄉(xiāng)-前門(mén)斷裂等；北西向構(gòu)造則主要是南口-孫河斷裂（圖1）。其中，北東向黃莊-高麗營(yíng)斷裂和北西向南口-孫河斷裂具有較強(qiáng)的活動(dòng)性，對(duì)新生界沉積厚度控制作用明顯，是研究區(qū)的最主要斷裂。集中在研究區(qū)中部的諸多斷裂一方面是深部地下水的通道，同時(shí)形成的斷裂破碎帶也提供了良好的地下水賦存環(huán)境。

區(qū)內(nèi)已揭露的地層自上而下有：第四系、侏羅系，石炭系、奧陶系、寒武系，青白口系和薊縣系霧迷山組。此外，在小湯山鎮(zhèn)北側(cè)阿蘇衛(wèi)-小湯山一線分布有燕山期形成的酸性花崗巖[4-9]。

1.2 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)地下水類(lèi)型主要有兩大類(lèi)：第四系松散巖類(lèi)孔隙潛水和基巖水。第四系孔隙水主要分布于各大河流河道中，主要含水層為中粗砂、含砂黏性土、碎石土，屬?zèng)_洪積物，地下水豐富，滲透性較好；基巖水（微承壓水）大部分位于穩(wěn)定的基巖中，主要類(lèi)型為基巖裂隙水和巖溶水。主要巖溶含水巖組有長(zhǎng)城系、薊縣系、寒武系和奧陶系巖溶含水巖組。山前基巖地下水補(bǔ)給以大氣降水入滲補(bǔ)給為主，另外當(dāng)十三陵水庫(kù)水位達(dá)到一定高度時(shí)，庫(kù)水滲漏補(bǔ)給巖溶地下水，平原區(qū)主要補(bǔ)給來(lái)源為側(cè)向徑流補(bǔ)給。

2 地下水開(kāi)發(fā)利用及地下水位監(jiān)測(cè)

2.1 地下水開(kāi)發(fā)利用概況

目前，研究區(qū)地下水開(kāi)采包括引用水源地的開(kāi)采和地?zé)峋拈_(kāi)采，平原區(qū)地下水開(kāi)采深度主要集中在300 m以上。其中，埋深80～100 m的地下水以農(nóng)業(yè)開(kāi)采為主，埋深150～180 m的地下水開(kāi)采主要用于生活及工業(yè)用水，埋深200～300 m的地下水主要是生活用水。主要巖溶水水源地有鄧莊、化莊、真順、興壽等集中水源地，巖溶水年開(kāi)采量達(dá)2 385萬(wàn) m3；另外研究區(qū)有豐富的地?zé)豳Y源，地?zé)崽镩_(kāi)采利用自1974年，目前已有40年的開(kāi)采歷史，小湯山更有“溫泉之鄉(xiāng)”的美譽(yù)。目前研究區(qū)有熱水開(kāi)采井70多眼，年開(kāi)采量110萬(wàn) m3。主要開(kāi)采三個(gè)地層，分別為薊縣系霧迷山組、薊縣系鐵嶺組及寒武系地層，已有回灌井11眼，實(shí)施回灌地層主要為薊縣系霧迷山組和薊縣系鐵嶺組[10-13]。

目前，為滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的生活和生長(zhǎng)需要，地下水正處于集中和超量開(kāi)采狀態(tài)。由于工作區(qū)位于北京市地下水資源相對(duì)豐富的地段，區(qū)內(nèi)建設(shè)了多座水廠和用水量大的企業(yè)，且隨著地?zé)釡厝獌?yōu)勢(shì)越來(lái)越突出，一些單位的地?zé)嵊盟?guī)模也迅速擴(kuò)大，在沒(méi)有其它新增替代水源的情況下，地下水的超量開(kāi)采將隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而加劇。2000年以后，由于連續(xù)多年干旱，造成地下水位持續(xù)下降，出水量降低，同時(shí)地表水和淺層地下水的污染導(dǎo)致地下水開(kāi)采越來(lái)越深，為了滿(mǎn)足生活用水的需求，300 m以上深層承壓水水位下降明顯，工作區(qū)內(nèi)不少地區(qū)承壓水水位下降速度都超過(guò)2 m/a，最大下降速率接近3 m/a，見(jiàn)圖2。

地下水水位的持續(xù)下降，造成了工作區(qū)地下水位下降漏斗擴(kuò)展、單井涌水量減少、局部地區(qū)含水層發(fā)生季節(jié)性疏干，致使包氣帶變厚，土壤含水量減少。

2.2 基巖地下水水位監(jiān)測(cè)

研究區(qū)現(xiàn)有地?zé)峋L(zhǎng)期水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2個(gè)，分別為湯熱灌-1井和苗圃觀測(cè)井，分別觀測(cè)霧迷山組和鐵嶺組水位變化。

霧迷山組壓力的多年變化情況通過(guò)湯熱灌-1井的月最低水位動(dòng)態(tài)曲線可以進(jìn)行分析（圖3）。

薊縣系霧迷山組地層的開(kāi)采量、回灌量和水位變化整體呈現(xiàn)以下幾個(gè)階段（圖3）的特征：20世紀(jì)80年代初至20世紀(jì)90年代中期，開(kāi)采量從不到100萬(wàn) m3/a逐年增加至200萬(wàn) m3/a，熱儲(chǔ)水位迅速下降，平均降幅約2.08 m/a，這一階段稱(chēng)為快速開(kāi)采期；20世紀(jì)90年代中期至2000年回灌之前，霧迷山組開(kāi)采量基本保持在200～250萬(wàn) m3/a，水位下降速度變緩，平均降幅約1.29 m/a，這個(gè)階段稱(chēng)為穩(wěn)定開(kāi)采期；2001年-2007年，霧迷山組開(kāi)采量逐漸減少到200萬(wàn) m3/a以?xún)?nèi)，同時(shí)開(kāi)始接受回灌補(bǔ)給，年均回灌量從最初的不到10萬(wàn) m3/a，迅速增加到120萬(wàn) m3/a左右，水位下降速度大大減緩，并且2005年-2007年開(kāi)始水位出現(xiàn)小幅抬升，這一個(gè)階段稱(chēng)為開(kāi)采恢復(fù)期；2008年以后，由于霧迷山組開(kāi)采量又迅速增大至250～350萬(wàn) m3/a，回灌量?jī)H維持在130～140萬(wàn) m3/a，水位出現(xiàn)小幅下降[14]。

鐵嶺組地層同樣是從1974年開(kāi)始進(jìn)行開(kāi)采，開(kāi)采規(guī)模逐年增加，到1984年僅為77.25萬(wàn) m3/a，到1990年達(dá)到200.85萬(wàn) m3/a，之后開(kāi)采量逐漸得到控制，20世紀(jì)90年代年開(kāi)采量穩(wěn)定在100～200萬(wàn)m3/a。21世紀(jì)后，隨著一些國(guó)企改制，很多老井停止開(kāi)采，開(kāi)采量迅速減小到100萬(wàn) m3/a以?xún)?nèi)，之后開(kāi)采量一直降低，到2005年更是減小到23.17萬(wàn)m3/a（圖4）。

鐵嶺組長(zhǎng)期水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)是從2009年才開(kāi)始實(shí)施監(jiān)測(cè)的，由于缺少多年長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)資料，目前無(wú)法對(duì)該地層的壓力變化情況進(jìn)行詳細(xì)分析。2010年鐵嶺組年平均水位比2009年下降2.47 m。

寒武系地層從1982年進(jìn)行開(kāi)采，長(zhǎng)期以來(lái)開(kāi)采規(guī)模比較穩(wěn)定，除了1998年開(kāi)采量達(dá)到73.58萬(wàn) m3/a，其余年份基本都在60萬(wàn) m3/a以下（圖5）。由于該地層沒(méi)有水位長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)，無(wú)法對(duì)該地層的壓力變化情況進(jìn)行分析。

綜上所述，由于長(zhǎng)期大規(guī)模開(kāi)發(fā)，地下水資源開(kāi)始枯竭，表現(xiàn)為井水位大幅度下降。在1985年-1999年間，霧迷山組地層水位由3.44 m降到30.65 m，降幅超過(guò)27 m；鐵嶺組地層水位由4.04 m降到31.90 m，降幅近28 m，寒武系地層水位由4.34 m降到24.24 m，降幅近20 m[15]。

3 基巖形變的模型與計(jì)算

3.1 研究區(qū)地面沉降狀況

從圖6可以看出，研究區(qū)內(nèi)地面沉降量從山區(qū)至平原逐漸增加，且地面沉降量較大的區(qū)域大部處于昌平區(qū)和順義區(qū)的城區(qū)地段，尤以昌平八仙莊附近最為嚴(yán)重，根據(jù)《北京市地面沉降調(diào)查報(bào)告》昌平沙河-八仙莊沉降區(qū)最大累計(jì)沉降量已達(dá)到1 233 mm。2006年-2009年，昌平沙河-八仙莊地區(qū)沉降區(qū)的中心沉降速率約為75.14 mm/a。據(jù)北京市水文隊(duì)2012年度地面沉降報(bào)告分析，研究區(qū)是北京市平原區(qū)北部的主要沉降區(qū)，其中八仙莊沉降量同期增加量大于15 mm，往年此地的沉降量已經(jīng)較大，在沉降量持續(xù)增大后，年度沉降量均超過(guò)100 mm，成為平原區(qū)北部的主要沉降中心。此外，在順義的西馬各莊地區(qū)，近年沉降量有較大幅度增加，且在持續(xù)增加中，增幅超過(guò)20 mm，成為平原區(qū)北部2012年沉降量增加最快的地區(qū)之一，最大年沉降量已經(jīng)超過(guò)60 mm。此外研究區(qū)內(nèi)的北七家地區(qū)，多年來(lái)一直延續(xù)著快速沉降的勢(shì)頭，其累計(jì)沉降量仍然是昌平沙河-八仙莊沉降區(qū)乃至全北京平原區(qū)的最大值。

3.2 模型與實(shí)例

Thomas L.Holzer（1979）在分析美國(guó)加利福尼亞州等地的地面沉降現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間超采地下水造成含水層的彈性變形可能是造成加州地區(qū)地面沉降的原因之一[16]。文章指出，在基巖水開(kāi)采條件下，由于承壓水的減少，引起含水層中孔隙水壓力的降低，含水層的應(yīng)力增加，使得含水層的孔隙水體積縮小，壓縮量應(yīng)等于相應(yīng)的開(kāi)采量，從而引起了地面

沉降的發(fā)生。因此對(duì)于地面沉降量已知或者可測(cè)的地區(qū)，根據(jù)地面沉降量可獲得相應(yīng)的含水層開(kāi)采量。承壓含水層開(kāi)采量可由水位、給水度與開(kāi)采區(qū)面積的乘積獲得。Thomas L.Holzer（1979）使用Timoshenko和Goodier的彈性力學(xué)理論對(duì)研究區(qū)由于地下水開(kāi)采造成的地面沉降量進(jìn)行計(jì)算，即對(duì)于均質(zhì)、各向同性的半無(wú)限圓形區(qū)域，當(dāng)其表面存在均布載荷時(shí)引起的最大的表面變形可由下面的簡(jiǎn)化模型獲得[17]：

就基底變形而言，泊松比可取常量0.25[18]，楊氏模量為0.7 Mbar[19]，則從式（2）可知，研究區(qū)基巖彈性變形量的大小受開(kāi)采量與區(qū)域面積的影響。

研究區(qū)地面沉降的發(fā)生以地下水的長(zhǎng)期持續(xù)過(guò)量開(kāi)采為主要誘因。抽水引起的地面沉降的機(jī)理可以用有效應(yīng)力原理來(lái)解釋。在孔隙承壓含水層中抽取地下水引起承壓水水頭降低，必然要使含水層本身及其上、下相對(duì)隔水層中的孔隙水壓力隨之減小。在含水層上覆地層壓力不變的情況下，孔隙水壓力的減小導(dǎo)致土中有效應(yīng)力等量增大，結(jié)果引起孔隙體積減小，從而使土層壓縮。

近年，隨著地下水的開(kāi)發(fā)利用，導(dǎo)致了基巖水位逐年下降，相應(yīng)基巖水水位變化會(huì)引起基巖的彈性變形。嘗試?yán)肨homas L.Holzer（1979）的簡(jiǎn)化模型，根據(jù)工作區(qū)地下水開(kāi)發(fā)利用情況評(píng)估可能引起的彈性變形。

從小湯山霧迷山組凈開(kāi)采量與地層最大變形量關(guān)系圖（圖7）可以看出：從20世紀(jì)80年代初至90年代中期，隨著年凈開(kāi)采量從不到100萬(wàn)m3逐年增加至200萬(wàn)m3，霧迷山組地層的年最大變形量也相應(yīng)的從0.008 9 mm增大到0.021 7 mm，平均增幅約0.001 mm/a；90年代中期至2000年回灌之前，霧迷山組凈開(kāi)采量基本保持在200～260萬(wàn)m3/a，地層形變速度變緩，平均增幅約0.000 78 mm/a；隨著回灌的進(jìn)行，2001年-2007年，霧迷山組開(kāi)采量逐漸減少到200萬(wàn)m3/a以?xún)?nèi)，同時(shí)開(kāi)始接受回灌補(bǔ)給，年均回灌量從最初的不到10萬(wàn) m3，迅速增加到120萬(wàn)m3左右，地層形變?cè)黾铀俣却蟠鬁p緩，并且2003年-2007年開(kāi)始年最大變形量出現(xiàn)直線下降，從0.021 9 mm/a降到0.013 5 mm/a；2006年以后，由于霧迷山組年開(kāi)采量又迅速增大至250～350萬(wàn)m3，年回灌量?jī)H維持在130～140萬(wàn) m3，地層形變又出現(xiàn)了回升。

鐵嶺組地層從1974年開(kāi)始進(jìn)行開(kāi)采，開(kāi)采規(guī)模逐年增加，從1985年101.54萬(wàn) m3，到1990年達(dá)到205.11萬(wàn) m3，相應(yīng)的鐵嶺組地層年最大變形量從0.011 mm逐漸增加到0.022 3 mm，之后開(kāi)采量逐漸得到控制，20世紀(jì)90年代年開(kāi)采量穩(wěn)定在100～200萬(wàn) m3。21世紀(jì)后，隨著一些國(guó)企改制，很多老井停止開(kāi)采，年開(kāi)采量迅速減小到100萬(wàn) m3以?xún)?nèi)，從1990年-2004年，鐵嶺組地層年開(kāi)采量從205.11萬(wàn) m3直降到48.04萬(wàn) m3，隨之而來(lái)的是鐵嶺組地層的最大彈性形變量從0.022 3 mm/a減小到0.005 2 mm/a；2004年之后年開(kāi)采量一直降低，2005年-2008年年開(kāi)采量更是小于回灌量，凈開(kāi)采量出現(xiàn)了負(fù)值，地層得到一定的回彈（圖8）。

從1974年截至2010年，小湯山地區(qū)地?zé)崽锟們糸_(kāi)采量約9 400萬(wàn)m3，用簡(jiǎn)化模型計(jì)算得在此期間由于地?zé)崴拈_(kāi)采所造成的地面沉降量的貢獻(xiàn)約為1.02 cm；小湯山地區(qū)巖溶水年均開(kāi)采3 000萬(wàn)m3，年均形變量約0.32 cm/a。

后沙峪地區(qū)目前沒(méi)有確切的開(kāi)采量數(shù)據(jù)，只能通過(guò)估算獲得近似值。1961年-2011年全北京平原區(qū)第四系地下水貯存損失量為104.3億m3，平原區(qū)面積6 400 km2，后沙峪面積240 km2，為平原區(qū)面積的1/29；后沙峪凹陷寬11 000 m，半徑5 500 m，由此可估算出后沙峪地區(qū)1961年-2011年由于第四系地下水的開(kāi)采造成的基巖變形量總量約為1.09 cm。

從計(jì)算結(jié)果看來(lái)，開(kāi)采量較小的地?zé)崴斐傻牡孛娉两盗窟h(yuǎn)遠(yuǎn)小于開(kāi)采量較大的巖溶水造成的地面沉降。本文使用簡(jiǎn)化模型實(shí)際上是計(jì)算基巖的形變，即由于地?zé)崴拈_(kāi)采使得荷載（重力）變化引起的形變；InSAR和水準(zhǔn)獲取的測(cè)量結(jié)果都為地表總的形變量，是不同形變驅(qū)動(dòng)因素累積形變之和，如第四系沉積地層形變和本文計(jì)算的基巖形變。在北京，抽水引起第四系沉積地層形變繼而誘發(fā)地面沉降是主因，但是沉降的產(chǎn)生還有其它驅(qū)動(dòng)力。其它驅(qū)動(dòng)力類(lèi)型，所占沉降貢獻(xiàn)多少，即是本文的研究目的。此外，局部地區(qū)（地塊）的微震，除了受區(qū)域構(gòu)應(yīng)力影響外，地下水開(kāi)采也是引起微震的一個(gè)重要因素。

特別需要指出的是，深層承壓水的補(bǔ)給周期相對(duì)淺層地下水而言更長(zhǎng)，有些甚至很難得到恢復(fù)，研究區(qū)深層承壓水水頭持續(xù)下降的趨勢(shì)難以逆轉(zhuǎn)，尤其是在北京水資源現(xiàn)狀條件下，深層承壓水超采現(xiàn)象短期內(nèi)難以得到根本改變。根據(jù)研究區(qū)附近的天竺地面沉降監(jiān)測(cè)站的分層監(jiān)測(cè)資料顯示，深部地層壓縮量占地面沉降的比例越來(lái)越大，這種現(xiàn)象與深層承壓水的過(guò)度開(kāi)采且不易恢復(fù)密切相關(guān)。深層承壓水水頭的大幅下降使得深部地層以較快的速度持續(xù)壓縮，這種壓縮基本是不可逆轉(zhuǎn)的，且通常情況下由于土層變形的塑性和蠕變性，即使深層承壓水水頭停止下降，深部土層的壓縮還會(huì)持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論

論文在收集整理以往研究資料和成果報(bào)告的基礎(chǔ)上，結(jié)合地下水監(jiān)測(cè)與地面沉降監(jiān)測(cè)的實(shí)際情況，通過(guò)調(diào)查研究區(qū)（小湯山地區(qū)和后沙峪地區(qū)）基巖水的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀、收集整理開(kāi)采條件下地下水水位相應(yīng)特征資料，重點(diǎn)分析由于基巖水的開(kāi)發(fā)可能導(dǎo)致的形變貢獻(xiàn)，得出以下結(jié)論。

（1）由于工作區(qū)地下水的開(kāi)發(fā)利用，導(dǎo)致了地下水位逐年下降，相應(yīng)地下水水位變化引起地層的彈性變形。

（2）運(yùn)用簡(jiǎn)化的彈性模型評(píng)估基巖水開(kāi)采造成的彈性變形量，選取小湯山地?zé)崽餅榈湫脱芯繀^(qū)，評(píng)估結(jié)果表明從1974年截至2010年，小湯山地區(qū)地?zé)崽锟們糸_(kāi)采量約9 400萬(wàn) m3，計(jì)算得引起的地面彈性變形量約為1.02 cm；小湯山地區(qū)巖溶水年均開(kāi)采3 000萬(wàn) m3，年均形變量約0.32 cm。

（3）后沙峪地區(qū)通過(guò)估算獲得近似值。1961年-2011年期間由于第四系地下水的開(kāi)采造成的基巖變形量約為1.09 cm。

4.2 建議

（1）針對(duì)巖溶水開(kāi)發(fā)利用基礎(chǔ)工作薄弱、盲目開(kāi)采等問(wèn)題，北京市積極布置了全面的、系統(tǒng)的巖溶水勘查。該項(xiàng)勘查的順利完成，不僅為保護(hù)巖溶水制定一系列的監(jiān)測(cè)和保護(hù)措施，也能夠進(jìn)一步發(fā)揮巖溶水的供水潛力，將優(yōu)質(zhì)的巖溶水開(kāi)采出來(lái)作為飲用水源。由于巖溶水主要埋藏在巖層中，注意采取適當(dāng)?shù)拇胧┖?，其開(kāi)采基本不會(huì)引發(fā)新的地面沉降問(wèn)題。

（2）北京市目前回灌井遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于生產(chǎn)井的數(shù)量。為合理利用資源，應(yīng)持續(xù)推行開(kāi)采-回灌制度，確保資源的可持續(xù)利用。

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