20年后地面沉降将影响1/5人口,最大风险地集中在
地面沉降是一种进度十分缓慢的地质现象,刻度单位一般以毫米、厘米表示,所以地面下沉犹如“温水煮青蛙”,通常不被人们注意,也不会引起重视。只有当积累到一定程度,引发房屋倒塌、地面开裂、地下管道破损等危害,才会感受到地面沉降的存在与威胁。
2021年1月,联合国教科文相关组织警告称,最新研究预测2040年全球潜在地面沉降面积增加8%,将威胁全球近1/5的人口,而地面沉降风险最大的地区集中在亚洲。目前我国存在超过70个城市面临不同程度的地面沉降问题。
究竟是什么原因引起的地面沉降?为何影响范围如此之广泛?人类该如何应对?
地面沉降地面沉降,俗称“地陷”,是指由于自然因素或人类活动,引发的地下松散岩层,固结压缩并导致一定区域范围内,地面高程降低的地质现象。
据统计,在过去的一个世纪里,全球发生地面沉降的地区有200多个,分布在34个国家。但其实发生沉降的远不止这些记录的区域。新的研究显示,实际数据预计是现有记录的3倍之多。
发生地面沉降的人为因素是对地下资源(包括地下水、石油、天然、矿产等)的过度开采,高层建筑物的重压等;自然因素则包括地壳构造活动、地震、火山运动、地质结构等。其中,长期过量抽取地下水是最最主要的原因。
人们抽取的地下水都是地面以下岩层空隙中的水。当含水层中的水被抽走后,水位下降,导致地层中的砂土、黏土等介质被压缩,少量抽取还能及时靠周围补给恢复回来,过量抽取则表现为地面下沉。抽取的越多,沉降得越厉害。
地面沉降的危害地面下沉是潜移默化的,其形成时间长,进程缓慢。短时间内,下沉程度不严重,不会直接威胁生命,因而不易被人们察觉,所以对于它的危害极易被人们忽略。但经年累月地下沉,程度不断加重,影响范围越来越广,且难以恢复,开始出现严重的地面沉降灾害,就会造成巨大的损失,甚至影响人类的安全。
地面沉降对建筑物、基础设施等影响很大,影响高架道路、地铁铁路、越江隧道、 桥梁 、地下管道,高层建筑物等的正常使用和寿命,甚至造成破坏,危及安全;地面高程的下降,也会使洪涝灾害加剧,防洪、排涝工程效能下降;沿海地带还会发生海水倒灌,导致土壤和地下水盐碱化,并加剧海平面的上升。
地面沉降地区地面沉降普遍发生在世界上人口密集,且工业化、城市化程度较高国家的大多数地区,由城市向周围农村地区扩散。我国地面沉降重灾区主要分布在长江三角洲地区,华北平原,陕西和山西的汾渭地区。
我国主要城市地面沉降情况(mm)
上海是我国最早发现地面沉降的城市,从1921年发现下沉现象,到1965年市区地面平均下沉1.76米,最大沉降量达2.63米。
由于地面沉降严重,西安著名的唐代建筑大雁塔曾倾斜达一米多点(1996年)。
印度尼西亚首都雅加达是世界上下沉最快的城市,每年平均下沉1~15厘米,有些区域甚至以每年25厘米的速度快速下沉,目前已有一半的区域处在海平面以下,政府被迫计划迁都至婆罗洲岛。
应对措施对于过量开采地下水造成的地面沉降,可以采取什么对策来控制住下沉呢?
停止或限制地下水的开采,划定禁采区和限采区,实现地下水资源的动态管理,把地下水开采量控制在合理范围之内。目前我国已有一些城市已禁止地下水采集以缓解地陷。
还可以对沉降区的地下水进行补充,采用人工回灌的方式,加大力度向地层中补充地下水,使水位回升,地层介质回弹抬升地面。
利用地表水资源代替地下水,发展调水工程,如引滦入津、南水北调等调水工程等都在某些程度上缓解了缺水地区的地下水资源开采量,对控制地面沉降起到有效的作用。
我国及一些城市也出台了一系列相关法规,来对地面沉降进行管理和防治。
如今还有高科技手段可以对许多城市的地下水位、地面沉降进行同步监测,这将有助于对地下水的调整和管理。
目前,我国多数地区的地面沉降问题,在多种措施的调节和管理下,沉降趋势已经有所减缓。