你住的城市正在下沉

你住的城市正在下沉

地面沉降多發生在大河流下游的近海衝擊平原或大型盆地地區,尤其在工業發達地區,地面沉降是一種普遍存在的現象。 有的城市地面沉降還伴隨著地裂縫的出現,如西安、大同以及美國的拉斯韋加斯等。 超量開採地下水資源,會使地下水位持續下降,形成大大小小的漏斗。

你住的城市正在下沉

北京大學環境工程研究所 鍾定勝
鏡頭一:美國洛杉磯。洛杉磯地區的地表近幾年一直在“沉沉浮浮”,每年的升降幅度最高可達11.43厘米。

鏡頭二:義大利威尼斯城。義大利的水城威尼斯地面標高僅1米左右,經常遭受潮水浸淹。在過去的100年中,平均地面下沉達1米,而著名的市政府大樓羅內丹宮已累積下沉了3.81米。每當狂風驟起,海水便湧入市區,市內的聖馬可大廣場一片汪洋。

鏡頭三:義大利摩德納市。12世紀古羅馬大教堂因地面下沉已經開裂和傾斜。

鏡頭四:中國13朝古都西安。自1959年首次地陷至今,市區沉降量大於500毫米的面積達30平方公里,最大累計沉降量達1800多毫米。同時,地下有13條東西走向的地裂縫,裂縫總長度超過50公里。

下游平原和衝擊盆地最易下沉

地面沉降是近年來我國和世界上許多城市出現的重要的地質災害之一,它是一種由多種因素引起的地表海拔緩慢降低的現象。由於地面沉降發生範圍大且不易察覺,又多發生在經濟活躍的大、中城市,因此對人民生活、生產、交通和旅遊環境影響極大,已成為一種世界性環境公害。

地面沉降的危害表現在許多方面,其中主要危害是導致地面海拔高度降低,沿海城市的排洪受阻、對風暴潮的抵抗能力減弱;導致城市建築物傾斜或下陷、地下設施和地下管道功能失效。

地面沉降多發生在大河流下游的近海衝擊平原或大型盆地地區,尤其在工業發達地區,地面沉降是一種普遍存在的現象。據統計,目前世界上已有50多個國家和地區發生了不同程度的地面沉降,如墨西哥的墨西哥城,美國的聖華金谷地、長灘、休斯敦,日本東京、大阪,泰國曼谷,義大利波河三角洲和威尼斯,英國柴郡,紐西蘭懷拉基,澳大利亞拉特羅布谷地等。一般沉降量達數米,有些地區已經超過了10米。在美國50個州中,約有45個州的4.4萬平方公里的地區發生了地面沉降。日本29個都、道、府中,已有59個地區發現地面沉降,沉降面積約占日本可居住面積的12%,1128平方公里地面標高處於海平面以下。我國發生地面沉降且災害影響顯著的城市約有50座,其分布既有沿海城市也有內陸城市,其中西安、北京、天津、南京、無錫、寧波、大同、台北等最為嚴重。

有的城市地面沉降還伴隨著地裂縫的出現,如西安、大同以及美國的拉斯韋加斯等。

過分抽取地下水是“罪魁

從表面上看,地面沉降似乎是一種自然地質災害,實際上它與人類的經濟活動密切相關,引起地面沉降的人為原因主要有四方面:抽汲地下水;採掘固體礦產;開採石油、天然氣;抽汲滷水等引起的地面沉降。其中地下水的過度開採是主要原因。

超量開採地下水資源,會使地下水位持續下降,形成大大小小的漏斗。這樣,不僅會導致地下水資源枯竭,還會造成地面沉降,嚴重的還會使建築物遭到破壞。最明顯的例子是著名的比薩斜塔、西安的大雁塔,每年都不同程度傾斜。據觀測,日本東京在20世紀80年代最大地面沉降率為195毫米/年,美國加州長灘市在1926—1968年期間的最大沉降率達710毫米/年,墨西哥城在1890—1957年間的最大地面沉降率為420毫米/年。如此強烈且持續的地面沉降給各國國民經濟和人民生活帶來了巨大的損失。

據我國80個大中城市統計,以地下水為主要水源的占60%,其餘40%的城市雖以地表水為主要水源,但也都用地下水作為輔助水源。因此,無論南方城市或北方城市,都程度不同地使用地下水。據水利部有關資料顯示,我國目前年用水量為4500億立方米,其中地下水的開採量約為550億立方米。現在,歐美國家地下水用水量,一般約占總用水量的1/3以上。相對來說,我國地下水的利用率較一般國家低,但在局部地區,尤其是城市,地下水用量較大,而且隨著我國國民經濟的快速增長,水資源的需求不斷增加與地面沉降之間的矛盾正日益嚴峻。

上海控制地面下沉成效顯著

目前,國內外在監測和防止地面沉降上取得成功的例子有很多,如日本大鱷平原為防止地面沉降而控制地下水抽取量;義大利的波河流域在地面沉降控制中套用了全球定位系統;委內瑞拉利用全球定位系統測量西部油田的地面沉降等。防止地面沉降最為有效的方法應是人工補給地下水,在這方面我國上海走在了世界的前列。上海地面沉降綜合研究及控制水平目前在國際上首屈一指。上海水文地質大隊首創了運用人工回灌的方法控制地面沉降,並在此基礎上發展了冬灌夏用和夏灌冬用等一整套完整的方法。自1966年以來,上海的地面沉降已基本得到控制。近年來,上海對地下水資源進行保護性開發成效顯著,實現了使地下水位上升以達到控制地面繼續沉降的目的。此外,上海在地面沉降規律、機理、實驗研究、預測預報、控制措施等方面也不斷取得新的突破,在世界上率先建立了健全的監測網路,28座綜合監測站和1150個水準點覆蓋全市範圍,同時引進了GPS衛星定位系統、興建了計算機自動監測站,實現了監測網路觀測、數據採集和傳輸的信息化管理。

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