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地面沉降 诱因来自地下

http://www.sina.com.cn  2012年02月24日08:00  南方日报

  

  近日,获国务院批复的《2011年—2020年全国地面沉降防治规划》指出,目前全国遭受地面沉降灾害的城市超过50个,全国累计地面沉降量超过200毫米的地区达到7.9万平方公里并有进一步扩大趋势。有城市甚至被预言会在几十年后消失。

  在由此引发的大规模担忧中,中国公众普遍将其归咎于城市里的高楼建设狂潮。就在上周,上海中心大厦附近的地面产生裂缝。有媒体指出这就是地面沉降的征兆。

  然而,高楼大厦真的就是罪魁祸首吗?对此,南方日报记者参阅了国际地质界对于地面沉降的研究现状和应对措施,并采访国内水文地质研究人员,希望为读者呈现更广阔的视野。

  ●南方日报记者 邓圣耀

  地下水过度抽汲致平衡改变

  “人类这种在地面外部的活动对于地球的影响几乎可以忽略不计,这种外部力量不足以改变地下平衡”

  对于地面沉降的问题,国际地质学界很早以前就开始了。从1969年开始,日本东京召开了第一届国际地面沉降讨论会,随后国际地学界每隔一段时间就会召开国际会议研讨地面沉降问题。

  美国加州大学农业和自然资源所的Allan Fulton认为,地面沉降的过程与地下水有关。

  美国地质调查局研究员S.A.Leake也认为地面沉降的诱发机理,也是地面以下的某种平衡被改变,而不是地面的压力。根据他的解释,地面沉降是指因为地下的变化而导致地表沉标高的降低。通常诱因包括人类活动对于地下水、石油、天然气的抽取;石灰岩地下蓄水层的溶解;地下矿井的倒塌;有机土壤水分流失等。

  赞同此派观点的一位水文地质研究者甚至向记者表示,“人类这种在地面外部的活动对于地球的影响几乎可以忽略不计。地球存在了千亿年,经历了各种生物的时代,承载了各种力量,人类建筑只不过是一种,这种外部力量不足以改变地下平衡。”

  这种地下平衡的改变带来对人类地表活动的破坏:如城市排水系统失效,防汛能力降低;不均匀的沉降会导致地表建筑物的地基下沉、基础开裂;造成地下建筑向水井、油井倾斜,甚至拉裂破坏;还对如铁路、输水、输油管线、桥梁、通讯线路等造成破坏。

  近几十年来,随着工农业生产的发展,对石油、天然气和地下水资源的大量开发利用,地面沉降现象在世界各地已很普遍。最著名的是美国长滩市,那里地面已沉降了9米之多。而根据S.A.Leake的说法,美国几乎每个州都有地面沉降的问题。

  人工补水是目前最有效方法

  “在我国,对于华北平原这样的地面沉降区,由于用水主要依靠地下水补给,水源是最需要解决的问题”

  目前国际上对于制止地面沉降的方法主要有几类。

  一是制定并实行法规、条例,以限制或停止对地下水的抽汲。如日本新泻、大阪市先后制定了“工业用水法”;东京禁止开凿新井,并对抽水井直径加以限制以控制抽水量。这些城市的工业用(或民用)水则建立水厂由江河取水代用,地面沉降已得到控制。

  二是人工补给地下水。该法从19世纪初在法国、苏格兰就开始应用,是目前为止被认为效果最明显的方法,最典型的例子则是美国长滩市的威明顿油田。上世纪六十年代初,日本也已将人工注水法作为控制地面沉降的一种措施而进行广泛试验研究,新泻、大阪、东京、尼崎、富山、京都、琦玉等地都进行过人工注水试验。

  不过人工注水法,也需要解决一些突出问题。“在我国,对于华北平原这样的地面沉降区,由于当地用水主要靠地下水补给,人工注水的水源来源就成了需要解决的突出问题。因为注入地下的水需要达到一定的水质标准,否则将会污染甚至破坏天然含水层性质。”前述水文地质研究者告诉记者。

  对于注水水源问题,美国广泛开展了对海水淡化处理及污水净化处理研究。此外,由于地质条件不同,在相同抽汲条件下,各含水层组可能产生的沉降量将有很大差异,一般,深层土较密实,其压缩性相对小于浅层土。据此,日本各工业城市在进行上述两项措施的同时,也采用就地调整地下水开采层次的作法,以此减小地面沉降量。美国佛罗里达州的泥沼区也使用了这种方法,使地面沉降的速度降低,地基更加稳定。

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