叢丕敏 黃吉彥 姚建華
摘 要:地面沉降是地質(zhì)災(zāi)害中的一個重要類型,是指在自然因素和人為因素下形成的地面垂直下降的現(xiàn)象。自然因素主要指地震、火山活動、構(gòu)造運動等,它所形成的地面沉降范圍大,速率小,人類無法控制;人為因素主要指抽取水、油氣資源等,它所形成的范圍小、但速率和幅度都較大,它的發(fā)生和發(fā)展與人類活動密切相關(guān),可以通過一定途徑和措施加以控制和防治。正確的認(rèn)識這些特點,對于進行災(zāi)害、災(zāi)情評估,防災(zāi)、減災(zāi)是十分必要的。
關(guān)鍵詞:地面沉降;構(gòu)造下沉;地質(zhì)災(zāi)害;抽水
1 我國地面沉降的主要城市及其概況
經(jīng)過調(diào)查,目前我國發(fā)生地面沉降的城市約有70個,沉降量超過0.5m的城市有16個。其中沉降量2m以上的有上海、天津、臺北、宜蘭、嘉義等5個城市。上海市區(qū)最大沉降量2630mm,沉降面積850km2,沉降原因主要是抽水,其次為構(gòu)造下沉,始于1921年,1949-1965年發(fā)展迅速,1966年以后得到控制。天津市區(qū)、郊區(qū)最大下沉量2630mm,沉降面積7000km2,主要原因是抽水,其次為構(gòu)造下沉和天然固結(jié),始于1923年,1959-1985年發(fā)展迅速,1986年以后得到控制。臺北市最大沉降量>2000mm,沉降面積>300km2,主要原因是抽水,始于1950年,70年代后迅速發(fā)展;沉降量1-2m的有西安、太原、蘇州、無錫、滄州等5個城市。西安最大沉降量1509mm,沉降面積>200km2,致沉原因主要是抽水,其次為構(gòu)造下沉,1959年出現(xiàn)地面下沉,1972年迅速發(fā)展。太原市最大沉降量1381mm,沉降面積2700km2,沉降原因主要是抽水。蘇州市最大沉降量1050mm,沉降面積56km2,致沉原因是抽水。無錫市最大沉降量1025mm,沉降面積100km2,致沉原因是抽水。滄州市最大沉降量1001mm,沉降面積2600km2,致沉原因主要是抽水,其次為構(gòu)造下沉,1971年以后出現(xiàn)地面下沉,并急劇發(fā)展;沉降量0.5-1.0m的有北京市東郊區(qū)、保定、嘉興、常州、衡水、阜陽等6個城市。北京市東郊區(qū)最大沉降量619mm,沉降面積800km2,致沉原因是抽水,始于1935年,1968年以后東郊區(qū)出現(xiàn)強烈的地面沉降。河北保定市最大沉降量651mm,致沉原因是抽水,始于1970年。嘉興市最大沉降量600mm,沉降面積300km2,致沉原因是抽水。常州市最大沉降量820mm,沉降面積200km2,致沉原因是抽水。河北衡水市最大沉降量600mm,沉降面積2600km2,致沉原因是抽水,70年代以后出現(xiàn)下沉,并急劇發(fā)展。安徽阜陽市最大沉降量810mm,沉降面積452km2,致沉原因是抽水,始于70年代初,80年代后加劇,至今仍在發(fā)展。
從調(diào)查結(jié)果看,地面沉降主要發(fā)生于我國東部地區(qū),尤其是沿海城市和華北平原,形成廣闊的地面沉降區(qū)(帶)。主要可劃分為以下6個區(qū)(帶):
①下遼河平原的沈陽-營口沉降區(qū)(帶)。
②北部黃淮海平原的天津-滄州-衡水-德州-濱州-東營-濰坊沉降區(qū)(帶)。
③黃淮海平原的徐州-商丘-開封-鄭州沉降區(qū)(帶)。
④長江三角洲的上海-蘇州-無錫-常州-鎮(zhèn)江-南通地面沉降區(qū)(帶)。
⑤汾渭河谷平原的太原-侯馬-運城-西安地面沉降區(qū)(帶)。
⑥臺灣山地邊緣的宜蘭-臺北-臺中-云林-嘉義-屏東地面沉降區(qū)(帶)。
2 地面沉降的主要危害
2.1 破壞城市建設(shè)和安全
主要表現(xiàn)為:造成房屋和橋梁開裂、傾斜或倒塌;地面開裂或凹凸不平;井管上升,管道錯位失效;碼頭及港口設(shè)施下沉被水淹沒;例如上海市外輪??康拇a頭,原標(biāo)高5.2m,1964年下沉到3.0m,高潮時海水淹沒碼頭,后投資900余萬元進行改造;西安市排水管道因地面下沉屢遭破壞,每年花費上百萬元維修改造;天津塘沽海門大橋沉降差達(dá)135mm,致使引橋發(fā)生錯裂等,此外地面沉降還導(dǎo)致觀測和測量標(biāo)志失效,水位、潮位、地形高程失真,給城市規(guī)劃建設(shè)造成困難。
2.2 積水,水患、潮災(zāi)加劇
(1)滯汛積水:由于地面沉降,使城市普遍存在滯汛積水問題,致使地下室甚至低矮層建筑汛期被水淹沒。例如:天津市1977年7月下旬因暴雨積水造成直接經(jīng)濟損失達(dá)2億多元,蘇州、無錫、常州三市在1986年和1988年因積水災(zāi)害造成物資損失達(dá)100多萬元。
(2)洪水威脅:地面沉降使防護堤、攔河壩因沉降而破壞,一些城市的防洪、泄洪能力下降,出現(xiàn)水災(zāi)。例如天津市海河干流兩岸防洪堤,因地面沉降下沉1-2m,出現(xiàn)裂縫,加上河道淤積受阻,使海河泄洪能力嚴(yán)重下降,威脅全市的安全。上海市在20年代地面高程一般在4-5m,60年代后普遍降到3.5m以下,個別地區(qū)只有2m左右。伴隨地面沉降活動,多次出現(xiàn)黃浦江、蘇州河水位上升超過警戒水位,黃浦江倒灌淹沒市區(qū)事件。類似情況其他城市也有發(fā)生。
(3)潮災(zāi)加?。涸跒I海地區(qū)由于地面下降,造成海水侵襲和風(fēng)暴潮災(zāi)害加劇。如天津塘沽地區(qū),近幾十年海平面相對上升0.5m,地面高程普遍下降到2m以下,局部降到海平面以下。如1985年8月2日和19日發(fā)生的風(fēng)暴潮,使海水越過防潮堤閘涌入陸地,塘沽一些地區(qū)水深達(dá)1.3-2.0m,受災(zāi)住戶1萬余戶,直接損失1.3億元。近年來,浙江寧波市也發(fā)生過潮水越過堤壩,淹沒沿岸碼頭、倉庫、工廠和住戶,造成嚴(yán)重?fù)p失。上海市以及長江三角洲地區(qū)風(fēng)暴潮災(zāi)害也日趨嚴(yán)重,如1962年8月,第7號臺風(fēng)襲擊上海,使吳淞口潮位高達(dá)5.38m,蘇州河口水位4.76m。猛烈潮水使防汛墻出現(xiàn)46處決口,半個市區(qū)進水,直接經(jīng)濟損失5億元。
3 地面沉降的防治對策
3.1 加強地面沉降的管理
在《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》和《地質(zhì)災(zāi)害防治管理辦法》的基礎(chǔ)上,進一步加強完善立法工作,制定公共政策或政府立法約束公眾的法規(guī),建立健全管理機構(gòu),同時法律法規(guī)之間要相互協(xié)調(diào)、銜接,確保法規(guī)的權(quán)威性。做到有法必依,違法必糾。
3.2 建立監(jiān)測預(yù)警體系
在沉降區(qū)建立監(jiān)測站網(wǎng),通過設(shè)置基巖標(biāo)、分層標(biāo)、地下水動態(tài)觀測井等,進行地面沉降動態(tài)觀測,結(jié)果及時輸入數(shù)據(jù)庫,進行數(shù)據(jù)分析,加強地面沉降的監(jiān)測、預(yù)測和預(yù)報。
3.3 編制地面沉降減災(zāi)規(guī)劃
編制地面沉降減災(zāi)規(guī)劃。它包括全國規(guī)劃、區(qū)域規(guī)劃和企事業(yè)規(guī)劃。各個規(guī)劃之間不是孤立的,要相互銜接,同時還要有先進的目標(biāo)性和科學(xué)性,又要切實可行。
3.4 控制人為活動對地面沉降的發(fā)展
包括避免城市建筑和人口過度集中,限制地下水的開采量,控制地下水降落漏斗規(guī)模;調(diào)整地下水開采層位和時間;人工回灌地下水,提高地下水水位等措施。
4 結(jié)束語
地面沉降一旦形成,便很難恢復(fù),且影響久遠(yuǎn),隨著人口的增長和經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展,需水量和油氣等礦產(chǎn)開采也相應(yīng)增加,如果地面沉降得不到有效的控制,將出現(xiàn)治理跟不上發(fā)展使地質(zhì)環(huán)境日趨惡化的嚴(yán)峻局面。因此,在全國范圍內(nèi)開展防治法規(guī)體系及相關(guān)機構(gòu)建設(shè),加強地面沉降的立法、監(jiān)測與預(yù)警工作是十分必要的。
參考文獻:
[1] 地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評估理論與實踐[M].北京:地質(zhì)出版社,1998.
[2] 劉杜娟.中國沿海地區(qū)地面沉降的危害及防治[J].海洋地質(zhì)動態(tài).2004,20(1):1~6.