地面沉降

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。2012年2月，中国首部地面沉降防治规划获得国务院批复，地面升降与经济上升有关。

1、形成原因

大面积的地面下沉现象。造成地面沉降的自然因素是地壳的构造运动和地表土壤的自然压实；人为的地面沉降广泛见于一些大量开采地下水的大城市和石油或天然气开采区。不同地质环境模式的地面沉降具有不同的规律和特点，在研究方法和预测模型方面也应有所不同。另外，根据地面沉降发生的原因还可分为：（1）抽汲地下水引起的地面沉降；（2）采掘固体矿产引起的地面沉降；（3）开采石油、天然气引起的地面沉降；（4）抽汲卤水引起的地面沉降；（5）地面下施工如地铁施工引起的地面沉降。

2、类型划分

地面沉降分构造沉降、抽水沉降和采空沉降三种类型。构造沉降，由地壳沉降运动引起的地面下沉现象；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；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、肖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。

3、影响危害

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。

4、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、*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。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。谁有办法呢？*。*有力量、有组织、有专业人员和知识资源。面对5年37次地陷，半年9次地陷，一次地陷就遇难5人，*有责任对深圳所有道路、广场、公园等开展地下地质调查，并向市民发布。深圳的地下管网是怎么分布的？排污、供水、通讯、电力又是如何交叉的？哪里有涵洞，哪里有高压电线？哪里原来是河道？哪里现在是暗河？随便在哪个主干道上找个地下挖100米，*有关部门能提前知晓下面的结构吗？一次次的塌陷事故，市民的担忧焦虑，正倒逼*需要对其管理的这片土地了解到这种程度。

5、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、基岩标和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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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*；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。