尤莉娜

地面沉降現象作為一種緩變地質災害問題，具有影響范圍較廣、持續(xù)時間較長以及成災較慢等特點。諸多研究結果表明，超量開采地下水是誘發(fā)區(qū)域發(fā)生地面沉降的關鍵因素。安徽省阜陽市水資源比較短缺，地下水由于水質較好且水量比較穩(wěn)定，是城市、灌溉以及工業(yè)用水的重要來源。近年來地下水開發(fā)利用呈逐年遞增趨勢，地下水超采區(qū)多位于人類活動比較強烈，且人口密集度較大、經濟較發(fā)達區(qū)域。阜陽市地下水超采造成含水層枯竭、地面沉降等生態(tài)與環(huán)境問題，影響經濟社會可持續(xù)發(fā)展。本文將對阜陽市的地下水超采區(qū)地面沉降控制區(qū)判定展開分析。

一、工程概況

阜陽市城區(qū)地面沉降面積987km2，其中嚴重地面沉降區(qū)面積66.5km2，中等地面沉降區(qū)面積220km2，弱地面沉降區(qū)面積700km2。中心最大累計沉降量1605.7mm。地面沉降范圍北到潁泉區(qū)伍明鎮(zhèn)、南至潁州區(qū)三塔鎮(zhèn)，長約35km，西到潁州區(qū)程集鎮(zhèn)、東至潁東區(qū)正午鎮(zhèn)，長約30km，其形狀近似于橢圓形。按照劃分標準核定地面沉降區(qū)，在此基礎上，綜合考慮地面沉降發(fā)育程度、防護對象重要性等，劃定一級、二級和三級地面沉降控制分區(qū)，并按一級、二級、三級的次序，部署地下水超采治理的優(yōu)先區(qū)域。

二、地面沉降控制區(qū)范圍劃分方法

地面沉降控制區(qū)與范圍劃分主要基于地下水超采區(qū)現場地面沉降實地調查，將實際調查結果作為劃分依據，推算得出累計沉降量（見表1），劃分地面沉降區(qū)。非地面沉降區(qū)是中心區(qū)域沉降量在50mm 以內的區(qū)域，地面沉降區(qū)為累計沉降總量超出50mm 的區(qū)域。未進行地面累計沉降量調查的區(qū)域，運用水文地質比擬法對地面沉降區(qū)域加以確定，并以含水層的層數、厚度、巖性為依據，評價地面沉降情況的易發(fā)性，以此劃分礫卵石含水層巖性為非地面沉降區(qū)域，劃分含水層巖性區(qū)域為地面沉降區(qū)域。依照地面的沉降發(fā)育及危害具體程度，結合地面沉降區(qū)域地下水壓采方案技術規(guī)格編制需求，對地面沉降的控制級別加以確定。以行政區(qū)域+沉降中心鄉(xiāng)鎮(zhèn)+發(fā)育程度方法對地面沉降區(qū)域進行命名。以近5年平均沉降速率大于等于10mm/a 或自開展監(jiān)測以來累計沉降量（以下簡稱歷史累計沉降量）大于等于50mm 作為地面沉降區(qū)劃分標準，近5年平均沉降速率小于10mm/a 或歷史累計沉降量小于50mm 的暫不考慮。

表1 地面沉降易發(fā)性評價表

表2 地面沉降危害程度分級表

表3 地面沉降控制區(qū)分級表

三、地面沉降區(qū)域范圍劃分

根據已有研究成果可知，阜陽市地面沉降是由于集中強度開采深層地下水，使地下水位大幅度下降，造成開采含水層及粘性土層有效應力增加而固結壓密，從而引發(fā)地面沉降。阜陽市的松散沉積物（第四系、新近系）中，在鉆探揭露深度（0 ～156m）內，大致存在7 層粘性土層。中、下更新統(tǒng)中的粘性土層是地面沉降的主要壓縮層。為了突出治理的重點，有針對性地安排和落實壓采措施，需要綜合考慮地面沉降發(fā)育程度、防護對象重要性等，劃定地面沉降控制分區(qū)，提出沉降控制級別。

1.地面沉降發(fā)育程度分區(qū)

按照近5年平均沉降速率或歷史累計沉降量劃分地面沉降發(fā)育程度。近5年平均沉降速率大于等于50mm/a 或歷史累計沉降量大于等于800mm 為強；近5年平均沉降速率在30～50mm/a 之間或歷史累計沉降量在300～800mm 之間為中等；近5年平均沉降速率在10～30mm/a 之間或歷史累計沉降量在50～300mm 之間為弱。

2.地面沉降危害程度分區(qū)

根據土地或規(guī)劃功能類型，調查統(tǒng)計地面沉降區(qū)內土地功能分區(qū)、已規(guī)劃的重要城市帶和地標性建筑等，分析用地類型歷史和現狀情況，確定地面沉降影響對象，對地面沉降危害程度分級，危害程度影響范圍按大、中等、小劃分級別，并繪制地面沉降危害程度分級圖（見表2）。

3.地面沉降控制區(qū)分級

將地面沉降發(fā)育程度分區(qū)和危害程度分區(qū)疊加，分析形成地面沉降控制區(qū)分級表，將地面沉降區(qū)劃分為一級控制區(qū)、二級控制區(qū)和三級控制區(qū)，繪制地面沉降控制分區(qū)分級圖（見表3）。為便于地面沉降控制管理，應將地面沉降控制分區(qū)明確到各地級行政區(qū)或縣級行政區(qū)。在制定地下水壓采目標和措施時，應當按照一級、二級和三級控制區(qū)的次序，在時間和措施上安排部署地下水超采治理的優(yōu)先區(qū)域。

根據阜陽市測繪院的測量成果分析，市區(qū)大面積典型沉降區(qū)共10 處。其中，阜陽邊緣地區(qū)沉降最大，西北角、東北角和西南角的沉降中心相對變形速率超過60mm/a。阜陽市沉降遍布全區(qū)，局部地區(qū)沉降速率超過5mm/a，多數沉降速率約5～8mm/a，市區(qū)內部最大沉降速率可達10～15mm/a。

近5年，年均沉降量在10～12mm，累計沉降量在1200mm 以上的沉降漏斗區(qū)位于阜陽市城市中心地帶，北到河濱路、南到臨泉路，南北長約2.2km，東到渦陽路、西到解放路，東西長約3.1km，形狀近似于橢圓形，面積約6.6km2。該沉降區(qū)域位于城市中心地帶，累計沉降量大，是阜陽城區(qū)的沉降漏斗中心區(qū)。

阜陽市城區(qū)累計沉降量在800mm以上的區(qū)域為北到潁泉區(qū)潁泉小學附近、南到南三環(huán)路，南北長約7.6km，東到東三環(huán)路、西到西三環(huán)路，東西長約8.5km，形狀近似于圓形，面積約66.5km2（包含沉降中心漏斗區(qū)面積）。按照劃分標準核定為嚴重沉降區(qū)，沉降級別為一級沉降區(qū)，地面沉降區(qū)劃分為一級控制區(qū)。

累計沉降量在300～00mm 以上的區(qū)域為北到潁泉區(qū)周棚鎮(zhèn)附近、南到潁州區(qū)十二里廟、十八里鋪一帶，南北長約15km，東到潁東區(qū)后王營、西到潁州區(qū)李油坊，東西長約14km，形狀近似于環(huán)形，面積約220km2。按照劃分標準核定為中等沉降區(qū)，沉降級別為二級沉降區(qū)，地面沉降區(qū)劃分為二級控制區(qū)。

累計沉降量在50～300mm 之間為弱沉降區(qū)，范圍為中等沉降區(qū)外圍10km 左右的環(huán)形區(qū)域，北到伍明鎮(zhèn)、南到三塔鎮(zhèn)，東到正午鎮(zhèn)、西到程集鎮(zhèn)，面積約700km2。按照劃分標準核定為弱沉降區(qū)，沉降級別為三級沉降區(qū)，地面沉降區(qū)劃分為三級控制區(qū)。

四、結語

通過開展地下水超采區(qū)域沉降監(jiān)測工作，結合地下水超采區(qū)域的含水層厚度、巖性與地面沉降易發(fā)性的評價，運用水文地質比擬法對阜陽市的地下水地面沉降控制區(qū)與進行劃分，提出有針對性的地面沉降控制區(qū)域地下水采壓方案，對于指導阜陽市國土空間科學規(guī)劃、提高應急防災減災水平、協調人類活動與自然地質環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，有著重要而迫切的現實需求■