地面沉降

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地面沉降

地面沉降形成原因如下:

1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

据统计,目前世界上已有60多个国家和地区发生地面沉降,包括美国、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。

自1921年上海市区最早发现地面沉降以来,至今中国已有90多个城市和地区发生不同程度的地面沉降,到2003年沉降面积达93885km2。代表性地区有上海,天津,浙江的宁波、嘉兴,江苏的苏州、无锡、常州,河北的沧州、唐山、衡水、保定、任丘、南宫,山东的菏泽、济宁、德州,安徽的阜阳,山西的临汾、太原、大同,河南的安阳、开封、洛阳、许昌、郑州,台湾的台北、彰化、屏东等8个县市,陕西的西安,北京和松辽平原等。在这些地区中最为突出的是以上海为代表的长江三角洲、以天津为代表的环渤海区和西安等地。

地面沉降分为构造沉降、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;

(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。

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。

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。地面沉降现象与人类活动密切相关。现在人们研究地面沉降的原因时,不难发现,人为因素已大大超过了自然因素。尤其是近几十年来,人类过度开采石油、天然气、固体矿产、地下水等地下资源,使贮存这些固体、液体和气体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低,有效应力增大,从而导致地层的压密。直接导致了今天全球范围内的地面沉降。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。地面沉降主要由抽水作用形成,但又与软土层的厚度、地壳下沉,以及高层建筑等因素密切相关。

地面沉降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。

地面沉降怎么防治呢?由于地面沉降灾害主要是由过量抽取地下水或油气等矿产资源引起的,所以预防和控制地面沉降的根本途径是合理开发地下资源,保持含水层一定的水位高度。为此采取的具体措施是:控制地下水开采量,合理开采油气;调整地下水和油气开采区(段)和开采层,避免局部地段过量集中开采;进行地下水人工补给,建立均衡开采模式。除上述预防和控制措施外,对一些受地面沉降危害的工程设施以及可能产生的灾害性活动需要采取必要的防治性工程措施,以防治地面沉降活动的危害,如加固建筑物,防止不均匀沉陷。

20世纪20年代初,中国最早在上海和天津市区发现地面沉降,至20世纪60年代两地地面沉降灾害已十分严重。20世纪70年代,长江三角洲主要城市及平原区、天津市平原区、华北平原东部地区相继产生地面沉降;80年代以来,中小城市和农村地区地下水开采利用量大幅度增加,地面沉降范围也由此从城市向农村扩展,在城市连片发展。同时,地面沉降地区伴生的地裂缝,加剧了地面沉降灾害。

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。代表地区有上海,天津,浙江的宁波、嘉兴,江苏的苏州、无锡、常州,河北的沧州、唐山、衡水、保定、任丘、南宫,山东的菏泽、济宁、德州,安徽的阜阳,山西的临汾、太原、大同,河南的安阳、开封、洛阳、许昌、郑州,台湾的台北、彰化、屏东等,陕西的西安,北京和松辽平原等。

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