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地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下,由于地下松散地层固结压缩,导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动(或工程地质现象)。截至2011年12月,中国有50余个城市出现地面沉降,长三角地区、华北平原和汾渭盆地已成重灾区。地面升降与经济上升有关,在2012年2月,中国首部地面沉降防治规划获得国务院批复。

基本信息

  • 中文名

    地面沉降

  • 别名

    地面下沉或地陷

折叠 编辑本段 现象介绍

指地面下沉的现象。是目前世界各大城市的一个主要工程地质问题。它一般表现为区域性下沉和局部下沉两种形式。可引起建筑物倾斜,破坏地基的稳定性。滨海城市会造成海水倒灌,给生产和生活带来很大影响。

造成地面沉降的原因很多,地壳运动、海平面上升等会引起区域性沉降;而引起城市局部地面沉降的主要原因则与大量开采地下水有密切关系。

折叠 编辑本段 沉降类型

地面沉降分构造沉降、抽水沉降和采空沉降三种类型。

(1) 构造沉降,由地壳沉降运动引起的地面下沉现象;

(2) 抽水沉降,由于过量抽汲地下水(或油、气)引起水位(或油、气压)下降,在欠固结或半固结土层分布区,土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象;

上海县地面沉降图上海县地面沉降图(3) 采空沉降,因地下大面积采空引起顶板岩(土)体下沉而造成的地面碟状洼地现象。 中国出现的地面沉降的城市较多。

按发生地面沉降的地质环境可分为三种模式:

1、现代冲积平原模式,如中国的几大平原。

2、三角洲平原模式,尤其是在现代冲积三角洲平原地区,如长江三角洲就属于这种类型。常州、无锡、苏州、嘉兴、萧山的地面沉降均发生在这种地质环境中。

3、断陷盆地模式,它又可分为近海式和内陆式两类。近海式指滨海平原,如宁波;而内陆式则为湖冲积平原,如西安市、大同市的地面沉降可作为代表。

折叠 编辑本段 形成原因

地面沉降是自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失。自然因素包括构造下沉、地震、火山活动、气候变化、地应力变化及土体自然固结等。人为因素主要包括开发利用地下流体资源(地下水、石油、天然气等)、开采固体矿产、岩溶塌陷、软土地区与工程建设有关的固结沉降等。原因如下:

第一是开发利用地下流体资源。由于抽取地下水,在许多国家和地区产生了地面沉降。20世纪20年代,我国上海、天津在市区集中开采地下水的地区发生地面沉降。华北平原地下水降落漏斗和地面沉降已经引起广泛关注。

第二是岩溶塌陷。中国是世界上岩溶最多的国家之一。随着岩溶地区国民经济的飞速发展,岩溶区土地资源、水资源和矿产资源开发不断增强,由此引发的岩溶塌陷问题日益突出,已成为岩溶地区主要地质灾害问题。

第三是开采固体矿产。矿山塌陷多分布在矿山的采空区,以采煤塌陷最为突出。中国有约20个省区发生采空塌陷,以黑龙江、山西、安徽、山东、河南等省最为严重。

第四是工程环境效应。密集高层建筑群等工程环境效应是近年来新的沉降制约因素,在地区城市化进程中不断显露,在部分地区的大规模城市改造建设中地面沉降效应明显。

以上海为例,上海是中国最早发现区域性地面沉降的城市。自发现沉降以来至1965年,市区地面平均下沉1.76米,最大沉降量达2.63米。这主要是由于不合理开采地下水所致。20世纪60年代中期开始,经采取压缩地下水开采量,调整地下水开采层次及人工回灌等措施,实现了地面沉降的有效控制。

进入20世纪90年代,随着社会经济的发展,上海市各种基础市政工程及高层建筑开始大规模建设。而在同一时期,上海地面又明显出现加速沉降现象。由于上海中心城区地下水的开采得到严格控制,而且回灌量一直大于开采量,地下水动态历年来基本保持稳定。在严格控制地下水开采的情况下,密集高层建筑群等工程环境效应诱发的地面沉降已成为地面沉降的主要影响因素。

折叠 编辑本段 产生影响

地面沉降的危害主要有:

(1)毁坏建筑物和生产设施;

(2)不利于建设事业和资源开发。发生地面沉降的地区属于地层不稳定的地带,在进行城市建设和资源开发时,需要更多的建设投资,而且生产能力也受到限制;

(3)造成海水倒灌。地面沉降区多出现在沿海地带。地面沉降到接近海面时,会发生海水倒灌,使土壤和地下水盐碱化。对地面沉降的预防主要是针对地面沉降的不同原因而采取相应的工程措施。

地面沉降会对地表或地下构筑物造成危害;在沿海地区还能引起海水入侵、港湾设施失效等不良后果。人为的地面沉降主要是过量开采地下液体或气体,致使贮存这些液、气体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低,有效应力相应增大,从而导致地层的压密。基于上述机制,上海于1965年以后,采用人工回灌方法,使地下水位回升、地面部分回弹,比较成功地控制了地面沉降。

折叠 编辑本段 严重地区

折叠 中国现状

2011年12月的研究显示,地面沉陷这一问题已经遍布全国。

"目前,中国在19个省份中超过50个城市发生了不同程度的地面沉降,累计沉降量超过200毫米的总面积超过7.9万平方公里。"2011年12月,国土资源部地质环境司副司长陶庆法表示,"地面沉降的重灾区主要是长江三角洲地区、华北平原和汾渭盆地这三个区域。"

中国地质调查局公布的《华北平原地面沉降调查与监测综合研究》及《中国地下水资源与环境调查》显示:华北平原不同区域的沉降中心有连成一片的趋势;长江区最近30多年累计沉降超过200毫米的面积近1万平方公里,占区域总面积的1/3。其中,上海市、江苏省的苏锡常三市开始出现地裂缝等地质灾害。

以下简要介绍几座地面沉降较严重的城市。

1、上海市 从1921年发现地面下沉开始,到1965年止,最大的累计沉降量已达2.63米,影响范围达400平方公里。有关部门采取了综合治理措施后,市区地面沉降已基本上得到控制。从1966-1987年22年间。累计沉降量36.7毫米,年平均沉降量为1.7毫米。

2、天津市 从1959-1982年间最大累计沉降量为2.15米。1982年测得市区的平均沉降速率为94毫米。目前,最大累计沉降量已达2.5米,沉降量100毫米以上的范围已达900平方公里。

3、北京市 自从70年代以来,北京的地下水位平均每年下降1-2米,最严重的地区水位下降可达3-5米。地下水位的持续下降导致了地面沉降。有的地区(如东北部)沉降量590毫米。沉降总面积超过600平方公里。而北京城区面积仅440平方公里,所以,沉降范围已波及到郊区。

4、西安市 地面沉降发现于1959年、1971年后随着过量开采地下水而逐渐加剧。1972-1983年,最大累计沉降量777毫米,年平均沉降量30-70毫米的沉降中心有5处。1983年后,西安市地面沉降趋于稳定发展,部分地区还有减缓的趋势。到1988年最大累计沉降量已达1.34米,沉降量100毫米的范围达200平方公里。

5、太原市 经1979年、1980年、1982年三次在市区600平方公里范围的测量,发现沉降量大于200毫米的面积有254平方公里,大于1000毫米的沉降区面积达7.1平方公里。最严重的是吴家堡,其次是小店。吴家堡水准点的累计沉降量:1980年是819毫米,1982年是1232毫米,到1987年累计沉降量达1380毫米。

此外,还有宁波市、常州市、苏州市、无锡市、嘉兴市、杭州市、台湾的屏东、彰化、云林、嘉义、台中和台北等6个县(市),均发生了不同程度的地面沉降。

6、沧州市 地面沉降从上世纪70年代至今,沧州大约沉降了2.4米。地面沉降已成为沧州市的主要地质灾害之一其危害最为典型、最为严重。沧州地区内有多条重大交通干线,由于地面沉降也受到严重威胁。从沧州市地面沉降中心穿过的京沪铁路,由于地面沉降碎石路基一再加高,在地面沉降中心附近铁轨下的垫石比原垫石层加厚了500毫米,不仅增加了维护成本而且影响铁路运行安全。京沪高速铁路也面临新的考验。

7、深圳5年37次地陷,据深圳新闻网深圳论坛发布的《深圳市2001年以来地面塌陷事故地图》,深圳自2001年以来共发生39次路面坍塌事故。

世界上地面沉降问题的发现,约始于20世纪初。有关上海地面沉降的报导最早见于1921年,到1965年在市区已形成了一个碟形洼地,其中心处的最大沉降量达2.63米。

然而,无论是媒体的统计,还是民间的地陷地图都难以真正对未来可能的地陷以及生命的消逝起到足够的预防作用。这些统计和地图只是一种民间的记忆,表达一种事后的或怀念,或愤怒的复杂情感。铭记灾难,讲述灾难是为了明天活得更好,更安全,然而应对莫名其妙的地陷,有心的民间人士亦感乏力,除了记录,他们对于明天的地陷也没有更好的办法。

折叠 美国现状

美国的大部分地区都发生了地面沉降,有些地区还相当严重。美国已经有遍及45个州超过44030平方公里的土地受到了地面沉降的影响,由此造成的经济损失更是惊人。仅在美国圣克拉拉山谷,由地面沉降所造成的直接经济损失,在1979年大约为1.31亿美元,而到了1998年则高达3亿美元。造成这一灾害的主要原因是由于含水层的压实、有机质土壤的疏干排水、地下采矿、自然压实、溶坑以及永冻土的解冻等。

最强烈的地面沉降发生于美国长滩市威尔明顿油田,其最大累积沉降量达9米。

折叠 其他国外地面沉降情况

据统计,目前世界上已有150多个国家和地区发生地面沉降,如美国、中国、日本、墨西哥、意大利、泰国、英国、俄罗斯、委内瑞拉、荷兰、越南、匈牙利、德国、印度尼西亚、新西兰、比利时、南非等。

现有文献资料表明,1891年墨西哥城最早记录地面沉降现象,但当时由于地面沉降量不大,危害也不明显,所以并未引起人们的重视。日本于1898年在新潟最早发生地面沉降,产生严重地面沉降的城市或地区还有东京、大阪和佐贺县平原等。

折叠 编辑本段 最近地陷事件

2013年1月28日16时40分左右,广州市荔湾区康王南路与杉木栏路交界处临街商铺发生塌陷。事发地点位于地铁六号线文化公园站施工工地旁,广州地铁官方微博发布消息称,事发前施工单位在巡査中发现该地段地质有异常,判断有塌陷可能,随即联同街道通知疏散现场人员,疏散完毕后出现了塌陷,消防局赶赴现场搜救,并用生命探测仪侦测,确认无发现人员伤亡。 地面沉降有自然的地面沉降和人为的地面沉降。自然的地面沉降一种是在地表松散或半松散的沉积层在重力的作用下,由松散到细密的成岩过程;另一种是由于地质构造运动、地震等引起的地面沉降。地面沉降的危害主要有:(1)毁坏建筑物和生产设施;(2)不利于建设事业和资源开发。发生地面沉降的地区属于地层不稳定的地带,在进行城市建设和资源开发时,需要更多的建设投资,而且生产能力也受到限制;(3)造成海水倒灌。地面沉降区多出现在沿海地带。地面沉降到接近海面时,会发生海水倒灌,使土壤和地下水盐碱化。

2013年3月26日17时20分许,深圳福田区商报东路景洲大厦小区过道发生地陷,路面出现直径5米的大坑,约四层楼深。一名保安掉入坑中,被救出后抢救无效死亡。事发地2米远处是深圳报业集团的一在建工地。

2015年8月13日8点左右,莞惠城轨常平段,联邦广场露天停车场旁,发生塌陷事故。至少有一辆白色轿车陷入坑内,事故造成地下水管和燃气管道损坏,目前,水管和燃气管道已经关闭。

塌陷的具体位置离联邦广场纽澳花园入口处约20米。上午8点20分左右,从地下涌出的水,已经淹到纽澳花园门口。新南路也再次遭遇水浸,所幸没有淹入店铺。莞惠城轨施工人员在距离塌陷处约50米处,就开始拉起警戒线。

折叠 编辑本段 防治研究

美国在地面沉降防治和研究工作中,注重研究开发高新技术,注重水准测量、基岩标分层标等传统技术方法利用,并始终把地下水和地面沉降监测工作作为防治地面沉降的基础,其中一些经验值得我国学习和借鉴。

折叠 监测方法

美国对地面沉降的监测采取了三种方法,即传统的监测、GPS监测、合成华北平原地面沉降调查与监测华北平原地面沉降调查与监测孔径干涉雷达监测。

传统的地面沉降测量方法包括水准测量、基岩标和分层标测量。这些方法精度很高,但只能在比较小的范围内开展工作。

对于大规模的区域地面沉降监测应该采用先进的全球定位系统(GPS)进行全方位的测量。GPS可借助于人造地球卫星进行三边测量定位。1996年美国地质调查局在圣克拉山谷河谷建起了地面沉降监测网,确定地面高程的变化情况,而且为与将来的监测结果进行比较建立了基准值。

合成孔径干涉雷达监测是一种卫星遥感技术,可以敏感地监测出地面沉降的变化。

折叠 多种措施

地面沉降在经济发达地区可能导致严重的财产和基础下部建筑的损失。最具有代表性的地面沉降是由人为造成的,由于人为抽取地下水而导致含水层系统受压缩而产生地面沉降。针对这种情况必须采取措施减少地下水的使用量,增加地面水补给。因此,随时正确监测地面和地下水位沉降,并提供标准的数据对于预测和预报地面沉降工作至关重要。美国地质调查局的研究人员根据地面沉降的特点以及实际情况,对其采用以下几种方法来减缓地面沉降的速度,以及修复地面沉降,把损失降到最低。

折叠 修复技术

为了满足供水和改善水质的要求,含水层存储和修复技术在美国各州得以广泛应用。在圣克拉拉山谷,目前需水量仍然很大,但由于地表水的引入,回灌得以实施,使得地下水抽汲量减少,从而防止了地下水位继续下降。另外,该区水资源管理局在当地的河流上建立了5个蓄水坝以收集雨水,这样增加了河水对流经区的地下水的补给。这个地区是美国第一个被发现也是第一个采取有效措施并在1969年前后终止了沉降地区。同样的情况还有亚利桑那州的中南部,通过引入科罗拉多河的河水,减少了地下水的需求强度,从而缓解了地面沉降。

折叠 土地使用

为了防止地面沉降,将土地使用由农业用地型向城市用地型转变,以降低需水强度,防止地下水位的进一步下降。佛罗里达州的泥沼区使用这种方法可以防止有机土的进一步分解,减缓有机质氧化的速度,使地面发生沉降的速度降低,地基更加稳定。

折叠 节水措施

利用含水层组贮藏和运输地下水,要优于造价高昴的地表蓄水和输水系统。漫画漫画美国的研究人员采用先进和合理的地下水运输方法,作出地下水使用的远景规划。节水是制止沉降的一项重要措施。例如在圣琼斯地区,目前人均用水量只有1920年的1/5,远低于过去作为农业用地时的用水量。因此即便是在1976年~1977年和1987年~1991年期间,这两个州的主要旱期里,水位还是保持在历史最低水位以上。

折叠 加固堤防

对沿海城市进行海岸加固,建造堤防防止洪水泛滥和海水入侵。例如在加利福尼亚州境内三角洲地区,大面积的人工堤坝及人工岛有效地保护了这个三角洲,使之免遭海水的入侵,同时维持了有利的淡水坡度,保护了淡水源。

折叠 立法保护

美国对地下水的使用进行立法,使水资源有一个合理的使用环境。如在圣拉拉山谷成立一个专门的水资源管理机构来管理该区的用水,使地表水和地下水得到了长期有效的综合利用。美国许多地区甚至采取法制措施来防治地面沉降。例如1980年通过了《亚利桑那地下水管理法案》。其基本目标是加强对已衰竭含水层组的管理,把有限的地下水资源进行最合理的分配,开发新的水资源供应来增加亚利桑那的地下水资源。

折叠 减少落水洞

美国已有的案例表明,落水洞的活动与地下水的抽取有直接关系,控制地下水位的波动可以防止落水洞的形成。如美国佛罗里达西南水资源管理区与其他水资源机构通力合作,设立了佛罗里达中西部地下水的临界水位。最低水位的提出将会改良一些诱发条件,减少落水洞产生的影响。

折叠 联防联控

今后,长三角、华北平原、汾渭盆地三个全国重点地区的地面沉降防治工作将实现联防联控。2012年12月24日在上海召开的全国重点地区地面沉降联防联控工作会议上,这三个地区的国土资源管理部门及相关部门分别签署了合作协议。国土资源部党组成员、副部长,中国地调局局长汪民在会上要求,要以地下水和地面沉降监测为依据,全面加强地面沉降监督监管。

汪民在讲话中指出,近年来地面沉降防治工作取得重要成效:地面沉降调查评价工作持续开展;防治规划和条例的出台为有序、有力、有效开展工作提供了法制基础;地下水限采和人工回灌相结合的防控措施逐渐成为共识。

当前地面沉降防治任务仍然艰巨,地区联动、部门联动还未到位。各地国土资源部门要以贯彻落实《全国地面沉降防治规划(2011-2020年)》为契机,认真研究本地区地面沉降问题并制定防治规划汇报给地方政府;要进一步加强基础调查,摸清全国地面沉降发育现状;要优化监测网络,全方位监控地下水和地面沉降;要继续开展科学研究,不断提高地面沉降防治水平;强调地区合作、部门合作,分清职责,联防联控。国土资源部门监测成果,要作为监督监管的依据,并形成相应管理机制和手段。

山西和陕西国土资源厅分别签订了地面沉降防治区域合作协议。根据协议,将建立区域地面沉降防治省际联席会议制度,研究商定防治合作中的重大事项;协商确定相邻地区的地面沉降年度控沉指标,整体部署、同步推进相邻地区的地面沉降调查、监测,地下水压采、回灌等工作;共建本区域地面沉降监测网络和信息系统,建立信息通报和信息共享制度以及区域信息发布协调机制,并汇总本地区地面沉降防治信息后报国土资源部发布;定期开展交流研讨,合作开展专题研究和科技攻关,联合开展相邻地区地面沉降防治工作效果检查和评估,共促控沉目标实现。

折叠 编辑本段 规划获批

2012年2月20日,中国首部地面沉降防治规划获得国务院批复,此举意味着全国范围内的地面沉降防治已经提上议程。此规划由国土资源部、水利部会同国家发改委、财政部等十部委联合编制。

逾50城市遭地陷之困

《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,分布于北京、天津、河北、山西、内蒙古等20个省区市。

中国地质环境监测院副院长张作辰介绍,长江三角洲、华北平原和汾渭盆地,地面累计沉降量大于200毫米的分别为接近1万平方公里、6.2万平方公里以及7000平方公里。

同时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,并且,地面沉降仍在继续扩大。

地面降与经济升相关

过度抽取地下水,是造成地面沉降的一个主要人为原因。而"楼升地降"是上海地面下沉的另一个人为原因。有数据显示,自1993年以来,上海高楼平均每天起一座,目前已有七八千座高层建筑。上海地质学会秘书长刘守祺表示:"根据目前的研究成果,发现高层建筑的影响能达到四成,对地质环境的影响非常明显。"

此外,在开采地热和油气资源等也会导致地面沉降,并且开采量在逐年增加。

这些举动在加快经济步伐的同时也加剧了地面沉降。

"控沉"防治须全国化

此次获批的首部地面沉降防治规划,指出各地要尽快健全完善地面沉降的防治管理体系。

单独的"控沉"力量难以奏效。"加强这些重点区域,重点的交通干线上的一些监测、预警工作,联防联控。"全国首部地面沉降防治规划制定后,国土资源部地质环境司司长关凤峻表示。

折叠 编辑本段 相关新闻

中国汉宜高铁潜江段2012年3月9日发生路基塌陷,塌陷长度大约300米。汉宜高铁业主单位否认塌陷事故,称媒体报道均为不实报道,汉宜铁路根本没有发生高架桥坍塌和路基塌陷的事故。

2012年3月12日,武汉铁路局办公室王主任和中铁十二局镇海公司孙副总经理在湖北潜江浩口的汉宜铁路的29-30号墩桩(浩口镇南湾桥)处,召开了媒体记者见面会,回应汉宜铁路潜江段路基下沉和返工抢修事宜。铁路方认为是地质情况估计不足,由于地质沉降引起的,这不是质量问题是局部桩的密度不够。

2012年4月底,《北京市地面沉降监测年度报告(2011年)》公布,虽然北京市采取了禁止超负荷开采地下水等措施,但北京地面沉降仍在继续。

折叠 编辑本段 地面沉降事记

1891年,墨西哥城最早记录地面沉降现象。此后,1898年日本开始发现沉降,1922年美国开始发现沉降。

1921年,我国上海发现地面沉降现象。这是我国最早发现的地面沉降现象。

1964年,联合国教科文组织批准"国际水文十年"。该项目很快将地面沉降问题纳入研究领域,后改为国际水文计划。

1964年,我国开始在上海和天津组织全国性地面沉降学术会议。"第四届全国地面沉降防治学术研讨会"将于2014年11月在西安举行。

1969年,联合国教科文组织在日本东京组织了第一届国际地面沉降学术研讨会。

2001年,中国地质调查局地面沉降研究中心在上海成立。

2005年,第七届国际地面沉降学术研讨会在上海举行,这是该会议首次在中国举行。

2010年,中国地质环境监测院、河北省地矿局、沧州市人民政府联合建立"河北沧州地面沉降监测预警与防治示范区"。

2011年,国务院批准通过了"国家级地下水监测工程",这是我国第一次针对控制地下水开采启动的大规模工程。

2012年,由国土资源部、水利部会同发改委、财政部等十部委联合编制的《全国地面沉降防治规划(2011-2020)》获得国务院批准,这是中国首部地面沉降防治规划。

2013年,国家环保部、国土资源部与水利部在京正式发布《全国地下水污染防治规划(2011-2020年)》,地下水的安全问题得到国家部委前所未有的重视。

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