基本介紹
- 中文名：地面沉降
- 別名：地面下沉或地陷
現象介紹,沉降類型,形成原因,產生影響,嚴重地區,最近地陷事件,防治研究,監測方法,多種措施,修復技術,土地使用,節水措施,加固堤防,立法保護,減少落水洞,聯防聯控,規劃獲批,相關新聞,地面沉降事記,
現象介紹
指地面下沉的現象。是目前世界各大城市的一個主要工程地質問題。它一般表現為區域性下沉和局部下沉兩種形式。可引起建築物傾斜，破壞地基的穩定性。濱海城市會造成海水倒灌，給生產和生活帶來很大影響。
造成地面沉降的原因很多，地殼運動、海平面上升等會引起區域性沉降;而引起城市局部地面沉降的主要原因則與大量開採地下水有密切關係。
沉降類型
地面沉降分構造沉降、抽水沉降和采空沉降三種類型。
(1) 構造沉降，由地殼沉降運動引起的地面下沉現象；
(2) 抽水沉降，由於過量抽汲地下水（或油、氣）引起水位（或油、氣壓）下降，在欠固結或半固結土層分布區，土層固結壓密而造成的大面積地面下沉現象；
(3) 采空沉降，因地下大面積采空引起頂板岩（土）體下沉而造成的地面碟狀窪地現象。 中國出現的地面沉降的城市較多。
上海縣地面沉降圖
上海縣地面沉降圖按發生地面沉降的地質環境可分為三種模式：
1、現代沖積平原模式，如中國的幾大平原。
形成原因
地面沉降是自然因素和人為因素綜合作用下形成的地面標高損失。自然因素包括構造下沉、地震、火山活動、氣候變化、地應力變化及土體自然固結等。人為因素主要包括開發利用地下流體資源（地下水、石油、天然氣等）、開採固體礦產、岩溶塌陷、軟土地區與工程建設有關的固結沉降等。原因如下：
第一是開發利用地下流體資源。由於抽取地下水，在許多國家和地區產生了地面沉降。20世紀20年代，我國上海、天津在市區集中開採地下水的地區發生地面沉降。華北平原地下水降落漏斗和地面沉降已經引起廣泛關注。
第二是岩溶塌陷。中國是世界上岩溶最多的國家之一。隨著岩溶地區國民經濟的飛速發展，岩溶區土地資源、水資源和礦產資源開發不斷增強，由此引發的岩溶塌陷問題日益突出，已成為岩溶地區主要地質災害問題。
第三是開採固體礦產。礦山塌陷多分布在礦山的採空區，以採煤塌陷最為突出。中國有約20個省區發生采空塌陷，以黑龍江、山西、安徽、山東、河南等省最為嚴重。
第四是工程環境效應。密集高層建築群等工程環境效應是近年來新的沉降制約因素，在地區城市化進程中不斷顯露，在部分地區的大規模城市改造建設中地面沉降效應明顯。
以上海為例，上海是中國最早發現區域性地面沉降的城市。自發現沉降以來至1965年，市區地面平均下沉1.76米，最大沉降量達2.63米。這主要是由於不合理開採地下水所致。20世紀60年代中期開始，經採取壓縮地下水開採量，調整地下水開採層次及人工回灌等措施，實現了地面沉降的有效控制。
進入20世紀90年代，隨著社會經濟的發展，上海市各種基礎市政工程及高層建築開始大規模建設。而在同一時期，上海地面又明顯出現加速沉降現象。由於上海中心城區地下水的開採得到嚴格控制，而且回灌量一直大於開採量，地下水動態歷年來基本保持穩定。在嚴格控制地下水開採的情況下，密集高層建築群等工程環境效應誘發的地面沉降已成為地面沉降的主要影響因素。
產生影響
地面沉降的危害主要有：
(1)毀壞建築物和生產設施；
(2)不利於建設事業和資源開發。發生地面沉降的地區屬於地層不穩定的地帶，在進行城市建設和資源開發時，需要更多的建設投資，而且生產能力也受到限制；
地面沉降會對地表或地下構築物造成危害；在沿海地區還能引起海水入侵、港灣設施失效等不良後果。人為的地面沉降主要是過量開採地下液體或氣體，致使貯存這些液、氣體的沉積層的孔隙壓力發生趨勢性的降低，有效應力相應增大，從而導致地層的壓密。基於上述機制，上海於1965年以後，採用人工回灌方法，使地下水位回升、地面部分回彈，比較成功地控制了地面沉降。
嚴重地區
中國現狀
2011年12月的研究顯示，地面沉陷這一問題已經遍布全國。
“目前，中國在19個省份中超過50個城市發生了不同程度的地面沉降，累計沉降量超過200毫米的總面積超過7.9萬平方公里。”2011年12月，國土資源部地質環境司副司長陶慶法表示，“地面沉降的重災區主要是長江三角洲地區、華北平原和汾渭盆地這三個區域。”
中國地質調查局公布的《華北平原地面沉降調查與監測綜合研究》及《中國地下水資源與環境調查》顯示：華北平原不同區域的沉降中心有連成一片的趨勢；長江區最近30多年累計沉降超過200毫米的面積近1萬平方公里，占區域總面積的1/3。其中，上海市、江蘇省的蘇錫常三市開始出現地裂縫等地質災害。
以下簡要介紹幾座地面沉降較嚴重的城市。
1、上海市 從1921年發現地面下沉開始，到1965年止，最大的累計沉降量已達2.63米，影響範圍達400平方公里。有關部門採取了綜合治理措施後，市區地面沉降已基本上得到控制。從1966—1987年22年間。累計沉降量36.7毫米，年平均沉降量為1.7毫米。
2、天津市 從1959—1982年間最大累計沉降量為2.15米。1982年測得市區的平均沉降速率為94毫米。目前，最大累計沉降量已達2.5米，沉降量100毫米以上的範圍已達900平方公里。
3、北京市 自從70年代以來，北京的地下水位平均每年下降1—2米，最嚴重的地區水位下降可達3—5米。地下水位的持續下降導致了地面沉降。有的地區（如東北部）沉降量590毫米。沉降總面積超過600平方公里。而北京城區面積僅440平方公里，所以，沉降範圍已波及到郊區。
4、西安市 地面沉降發現於1959年、1971年後隨著過量開採地下水而逐漸加劇。1972—1983年，最大累計沉降量777毫米，年平均沉降量30—70毫米的沉降中心有5處。1983年後，西安市地面沉降趨於穩定發展，部分地區還有減緩的趨勢。到1988年最大累計沉降量已達1.34米，沉降量100毫米的範圍達200平方公里。
5、太原市 經1979年、1980年、1982年三次在市區600平方公里範圍的測量，發現沉降量大於200毫米的面積有254平方公里，大於1000毫米的沉降區面積達7.1平方公里。最嚴重的是吳家堡，其次是小店。吳家堡水準點的累計沉降量：1980年是819毫米，1982年是1232毫米，到1987年累計沉降量達1380毫米。
6、滄州市 地面沉降從上世紀70年代至今，滄州大約沉降了2.4米。地面沉降已成為滄州市的主要地質災害之一其危害最為典型、最為嚴重。滄州地區內有多條重大交通幹線，由於地面沉降也受到嚴重威脅。從滄州市地面沉降中心穿過的京滬鐵路，由於地面沉降碎石路基一再加高，在地面沉降中心附近鐵軌下的墊石比原墊石層加厚了500毫米，不僅增加了維護成本而且影響鐵路運行安全。京滬高速鐵路也面臨新的考驗。
7、深圳5年37次地陷，據深圳新聞網深圳論壇發布的《深圳市2001年以來地面塌陷事故地圖》，深圳自2001年以來共發生39次路面坍塌事故。
世界上地面沉降問題的發現，約始於20世紀初。有關上海地面沉降的報導最早見於1921年，到1965年在市區已形成了一個碟形窪地，其中心處的最大沉降量達2.63米。
然而，無論是媒體的統計，還是民間的地陷地圖都難以真正對未來可能的地陷以及生命的消逝起到足夠的預防作用。這些統計和地圖只是一種民間的記憶，表達一種事後的或懷念，或憤怒的複雜情感。銘記災難，講述災難是為了明天活得更好，更安全，然而應對莫名其妙的地陷，有心的民間人士亦感乏力，除了記錄，他們對於明天的地陷也沒有更好的辦法。
美國現狀
美國的大部分地區都發生了地面沉降，有些地區還相當嚴重。美國已經有遍及45個州超過44030平方公里的土地受到了地面沉降的影響，由此造成的經濟損失更是驚人。僅在美國聖克拉拉山谷，由地面沉降所造成的直接經濟損失，在1979年大約為1.31億美元，而到了1998年則高達3億美元。造成這一災害的主要原因是由於含水層的壓實、有機質土壤的疏乾排水、地下採礦、自然壓實、溶坑以及永凍土的解凍等。
最強烈的地面沉降發生於美國長灘市威爾明頓油田,其最大累積沉降量達9米。
其他國外地面沉降情況
據統計，目前世界上已有150多個國家和地區發生地面沉降，如美國、中國、日本、墨西哥、義大利、泰國、英國、俄羅斯、委內瑞拉、荷蘭、越南、匈牙利、德國、印度尼西亞、紐西蘭、比利時、南非等。
現有文獻資料表明，1891年墨西哥城最早記錄地面沉降現象，但當時由於地面沉降量不大，危害也不明顯，所以並未引起人們的重視。日本於1898年在新潟最早發生地面沉降，產生嚴重地面沉降的城市或地區還有東京、大阪和佐賀縣平原等。
最近地陷事件
2013年1月28日16時40分左右，廣州市荔灣區康王南路與杉木欄路交界處臨街商鋪發生塌陷。事發地點位於捷運六號線文化公園站施工工地旁，廣州捷運官方微博發布訊息稱，事發前施工單位在巡査中發現該地段地質有異常，判斷有塌陷可能，隨即聯同街道通知疏散現場人員，疏散完畢後出現了塌陷，消防局趕赴現場搜救，並用生命探測儀偵測，確認無發現人員傷亡。 地面沉降有自然的地面沉降和人為的地面沉降。自然的地面沉降一種是在地表鬆散或半鬆散的沉積層在重力的作用下，由鬆散到細密的成岩過程；另一種是由於地質構造運動、地震等引起的地面沉降。地面沉降的危害主要有：（1）毀壞建築物和生產設施；（2）不利於建設事業和資源開發。發生地面沉降的地區屬於地層不穩定的地帶，在進行城市建設和資源開發時，需要更多的建設投資，而且生產能力也受到限制；（3）造成海水倒灌。地面沉降區多出現在沿海地帶。地面沉降到接近海面時，會發生海水倒灌，使土壤和地下水鹽鹼化。
2013年3月26日17時20分許，深圳福田區商報東路景洲大廈小區過道發生地陷，路面出現直徑5米的大坑，約四層樓深。一名保全掉入坑中，被救出後搶救無效死亡。事發地2米遠處是深圳報業集團的一在建工地。
2015年8月13日8點左右，莞惠城軌常平段，聯邦廣場露天停車場旁，發生塌陷事故。至少有一輛白色轎車陷入坑內，事故造成地下水管和燃氣管道損壞，目前，水管和燃氣管道已經關閉。
塌陷的具體位置離聯邦廣場紐澳花園入口處約20米。上午8點20分左右，從地下湧出的水，已經淹到紐澳花園門口。新南路也再次遭遇水浸，所幸沒有淹入店鋪。莞惠城軌施工人員在距離塌陷處約50米處，就開始拉起警戒線。
防治研究
監測方法
美國對地面沉降的監測採取了三種方法，即傳統的監測、GPS監測、合成孔徑干涉雷達監測。
華北平原地面沉降調查與監測
華北平原地面沉降調查與監測傳統的地面沉降測量方法包括水準測量、基岩標和分層標測量。這些方法精度很高，但只能在比較小的範圍內開展工作。
對於大規模的區域地面沉降監測應該採用先進的全球定位系統（GPS）進行全方位的測量。GPS可藉助於人造地球衛星進行三邊測量定位。1996年美國地質調查局在聖克拉山谷河谷建起了地面沉降監測網，確定地面高程的變化情況，而且為與將來的監測結果進行比較建立了基準值。
合成孔徑干涉雷達監測是一種衛星遙感技術，可以敏感地監測出地面沉降的變化。
多種措施
地面沉降在經濟發達地區可能導致嚴重的財產和基礎下部建築的損失。最具有代表性的地面沉降是由人為造成的，由於人為抽取地下水而導致含水層系統受壓縮而產生地面沉降。針對這種情況必須採取措施減少地下水的使用量，增加地面水補給。因此，隨時正確監測地面和地下水位沉降，並提供標準的數據對於預測和預報地面沉降工作至關重要。美國地質調查局的研究人員根據地面沉降的特點以及實際情況，對其採用以下幾種方法來減緩地面沉降的速度，以及修復地面沉降，把損失降到最低。
修復技術
為了滿足供水和改善水質的要求，含水層存儲和修復技術在美國各州得以廣泛套用。在聖克拉拉山谷，目前需水量仍然很大，但由於地表水的引入，回灌得以實施，使得地下水抽汲量減少，從而防止了地下水位繼續下降。另外，該區水資源管理局在當地的河流上建立了5個蓄水壩以收集雨水，這樣增加了河水對流經區的地下水的補給。這個地區是美國第一個被發現也是第一個採取有效措施並在1969年前後終止了沉降地區。同樣的情況還有亞利桑那州的中南部，通過引入科羅拉多河的河水，減少了地下水的需求強度，從而緩解了地面沉降。
土地使用
為了防止地面沉降，將土地使用由農業用地型向城市用地型轉變，以降低需水強度，防止地下水位的進一步下降。佛羅里達州的泥沼區使用這種方法可以防止有機土的進一步分解，減緩有機質氧化的速度，使地面發生沉降的速度降低，地基更加穩定。
節水措施
利用含水層組貯藏和運輸地下水，要優於造價高昴的地表蓄水和輸水系統。美國的研究人員採用先進和合理的地下水運輸方法，作出地下水使用的遠景規劃。節水是制止沉降的一項重要措施。例如在聖瓊斯地區，目前人均用水量只有1920年的1/5，遠低於過去作為農業用地時的用水量。因此即便是在1976年~1977年和1987年~1991年期間，這兩個州的主要旱期里，水位還是保持在歷史最低水位以上。
漫畫
漫畫加固堤防
立法保護
美國對地下水的使用進行立法，使水資源有一個合理的使用環境。如在聖拉拉山谷成立一個專門的水資源管理機構來管理該區的用水，使地表水和地下水得到了長期有效的綜合利用。美國許多地區甚至採取法制措施來防治地面沉降。例如1980年通過了《亞利桑那地下水管理法案》。其基本目標是加強對已衰竭含水層組的管理，把有限的地下水資源進行最合理的分配，開發新的水資源供應來增加亞利桑那的地下水資源。
減少落水洞
美國已有的案例表明，落水洞的活動與地下水的抽取有直接關係，控制地下水位的波動可以防止落水洞的形成。如美國佛羅里達西南水資源管理區與其他水資源機構通力合作，設立了佛羅里達中西部地下水的臨界水位。最低水位的提出將會改良一些誘發條件，減少落水洞產生的影響。
聯防聯控
今後，長三角、華北平原、汾渭盆地三個全國重點地區的地面沉降防治工作將實現聯防聯控。2012年12月24日在上海召開的全國重點地區地面沉降聯防聯控工作會議上，這三個地區的國土資源管理部門及相關部門分別簽署了合作協定。國土資源部黨組成員、副部長，中國地調局局長汪民在會上要求，要以地下水和地面沉降監測為依據，全面加強地面沉降監督監管。
汪民在講話中指出，近年來地面沉降防治工作取得重要成效：地面沉降調查評價工作持續開展；防治規劃和條例的出台為有序、有力、有效開展工作提供了法制基礎；地下水限采和人工回灌相結合的防控措施逐漸成為共識。
當前地面沉降防治任務仍然艱巨，地區聯動、部門聯動還未到位。各地國土資源部門要以貫徹落實《全國地面沉降防治規劃（2011-2020年）》為契機，認真研究本地區地面沉降問題並制定防治規劃匯報給地方政府；要進一步加強基礎調查，摸清全國地面沉降發育現狀；要最佳化監測網路，全方位監控地下水和地面沉降；要繼續開展科學研究，不斷提高地面沉降防治水平；強調地區合作、部門合作，分清職責，聯防聯控。國土資源部門監測成果，要作為監督監管的依據，並形成相應管理機制和手段。
山西和陝西國土資源廳分別簽訂了地面沉降防治區域合作協定。根據協定，將建立區域地面沉降防治省際聯席會議制度，研究商定防治合作中的重大事項；協商確定相鄰地區的地面沉降年度控沉指標，整體部署、同步推進相鄰地區的地面沉降調查、監測，地下水壓采、回灌等工作；共建本區域地面沉降監測網路和信息系統，建立信息通報和信息共享制度以及區域信息發布協調機制，並匯總本地區地面沉降防治信息後報國土資源部發布；定期開展交流研討，合作開展專題研究和科技攻關，聯合開展相鄰地區地面沉降防治工作效果檢查和評估，共促控沉目標實現。
規劃獲批
2012年2月20日，中國首部地面沉降防治規劃獲得國務院批覆，此舉意味著全國範圍內的地面沉降防治已經提上議程。此規劃由國土資源部、水利部會同國家發改委、財政部等十部委聯合編制。
逾50城市遭地陷之困
《2011年-2020年全國地面沉降防治規劃》指出，目前全國遭受地面沉降災害的城市超過50個，分布於北京、天津、河北、山西、內蒙古等20個省區市。
中國地質環境監測院副院長張作辰介紹，長江三角洲、華北平原和汾渭盆地，地面累計沉降量大於200毫米的分別為接近1萬平方公里、6.2萬平方公里以及7000平方公里。
同時全國累計地面沉降量超過200毫米的地區達到7.9萬平方公里，並且，地面沉降仍在繼續擴大。
地面降與經濟升相關
過度抽取地下水，是造成地面沉降的一個主要人為原因。而“樓升地降”是上海地面下沉的另一個人為原因。有數據顯示，自1993年以來，上海高樓平均每天起一座，目前已有七八千座高層建築。上海地質學會秘書長劉守祺表示：“根據目前的研究成果，發現高層建築的影響能達到四成，對地質環境的影響非常明顯。”
此外，在開採地熱和油氣資源等也會導致地面沉降，並且開採量在逐年增加。
這些舉動在加快經濟步伐的同時也加劇了地面沉降。
“控沉”防治須全國化
此次獲批的首部地面沉降防治規劃，指出各地要儘快健全完善地面沉降的防治管理體系。
單獨的“控沉”力量難以奏效。“加強這些重點區域，重點的交通幹線上的一些監測、預警工作，聯防聯控。”全國首部地面沉降防治規劃制定後，國土資源部地質環境司司長關鳳峻表示。
相關新聞
中國漢宜高鐵潛江段2012年3月9日發生路基塌陷，塌陷長度大約300米。漢宜高鐵業主單位否認塌陷事故，稱媒體報導均為不實報導，漢宜鐵路根本沒有發生高架橋坍塌和路基塌陷的事故。
2012年3月12日，武漢鐵路局辦公室王主任和中鐵十二局鎮海公司孫副總經理在湖北潛江浩口的漢宜鐵路的29-30號墩樁（浩口鎮南灣橋）處，召開了媒體記者見面會，回應漢宜鐵路潛江段路基下沉和返工搶修事宜。鐵路方認為是地質情況估計不足，由於地質沉降引起的，這不是質量問題是局部樁的密度不夠。
2012年4月底，《北京市地面沉降監測年度報告(2011年)》公布，雖然北京市採取了禁止超負荷開採地下水等措施，但北京地面沉降仍在繼續。
地面沉降事記
1891年，墨西哥城最早記錄地面沉降現象。此後，1898年日本開始發現沉降，1922年美國開始發現沉降。
1921年，我國上海發現地面沉降現象。這是我國最早發現的地面沉降現象。
1964年，聯合國教科文組織批准“國際水文十年”。該項目很快將地面沉降問題納入研究領域，後改為國際水文計畫。
1964年，我國開始在上海和天津組織全國性地面沉降學術會議。“第四屆全國地面沉降防治學術研討會”將於2014年11月在西安舉行。
1969年，聯合國教科文組織在日本東京組織了第一屆國際地面沉降學術研討會。
2001年，中國地質調查局地面沉降研究中心在上海成立。
2005年，第七屆國際地面沉降學術研討會在上海舉行，這是該會議首次在中國舉行。
2010年，中國地質環境監測院、河北省地礦局、滄州市人民政府聯合建立“河北滄州地面沉降監測預警與防治示範區”。
2011年，國務院批准通過了“國家級地下水監測工程”，這是我國第一次針對控制地下水開採啟動的大規模工程。
2012年，由國土資源部、水利部會同發改委、財政部等十部委聯合編制的《全國地面沉降防治規劃（2011—2020）》獲得國務院批准，這是中國首部地面沉降防治規劃。
2013年，國家環保部、國土資源部與水利部在京正式發布《全國地下水污染防治規劃（2011—2020年）》，地下水的安全問題得到國家部委前所未有的重視。
