2013年（6）
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2013-07-22 10:28:02
发生在江西赣州的地面沉降灾害
专家档案
秦四清 中国科学院地质与地球物理研究所研究员，博士生导师。中国地质学会工程地质专业委员会委员；岩石力学与工程学会理事；兼任《工程地质学报》编委；《工程学报》编委等职。曾获国际工程地质与环境学会“RichardWolters”奖和国家科技进步奖二等奖，长期从事工程地质学、岩土力学与岩土工程学的研究。
核心提示
近日，媒体报道了我国多个城市受到地面沉降的威胁，地面沉降已成为目前许多城市的一大地质灾害。因为事关生命财产安全，所以这个问题受到普遍关注——沉降是否能得到控制、能否守住地平线？今天就请地质专家从科学的角度解读一下地面沉降的危害及防治。
降量超200毫米地区已达7.9万平方公里
Q：央视报道了多个城市发生地面沉降的情况，沉降问题再次受到人们关注。您是研究地质的专家，在调查和研究中，一定对地面沉降的危害有了直观和独特的感受吧，请您给我们讲讲。
秦四清：我们曾对我国的一些发生沉降的地区做过研究和调查，在这个过程中，我们感觉地面沉降已经对我国一些地区形成了较为严重的威胁，比如在北方某沿海地区，发生沉降的城市区域时常被潮水沿下水道倒灌，导致排污不畅，污水上涌，城市长时间积水，如果赶上台风、暴雨及发生洪水，大面积的地势低洼使洪涝灾害的发生及受灾程度加剧，直接威胁生命财产安全。
Q：我们一般直接想到和担心的是房屋会不会随地面沉降而发生危险？
秦四清：理论上是有可能的。地面沉降导致高层建筑的不稳定是直观的，还有一些“隐性”的问题也尤为突出，如造成煤气、自来水、排污管道断裂，道路开裂，影响城市安全，其他依附在地表的构筑物也 “难以幸免”，比如桥墩错位、铁路路基断裂。可以说，地面沉降作为一种缓慢的地基压缩变形过程，对生活在地表之上的人类来说，会形成比较复杂的灾害链，特别是在现代化、城市化日益加深的今天。
Q：看来，一旦发生地面沉降灾害，损失是巨大的。
秦四清：是的，地面沉降威胁着堤坝、房屋、管道、交通等设施的完整和安全，需要不断投入资金来维护，改建排污泵站，迁移低洼区工厂、居民区等，城市建设和维护费用巨大；新建的公路、铁路、码头、港口、机场及城市各种建筑物均需要提高设计标准，增加基建投资。
当然，灾害形成后的直接损失也是巨大的，比如有专家做过统计，上海从上世纪初到2003年，因沉降造成的损失可达2900亿元，苏州、无锡、常州、嘉兴地区也损失了500多亿元。
Q：近日，中央电视台报道说我国有50多个城市面临地面沉降的威胁。哪些地区比较严重？
秦四清：我国地面沉降的较为严重的区域主要有三大片区，一个是长江三角洲地区，一个是华北地区，另外就是陕西和山西的汾渭地区，按面积来说，全国地面沉降量超过200毫米的地区达到7.9万平方公里，我国东、中部地区的上海、天津、北京、江苏、浙江、河北等17个省市，沉降总面积超过5万平方公里，较严重的城市有上海、天津、台北、苏州、宁波等地。
地下水超采是主因 调水工程可“治本”
Q：为什么这些地区沉降的比较严重？造成地面沉降的主要原因是什么？
秦四清：影响地面沉降的有6个因素，包括构造运动、区域性海平面上升、地热开采、石油开采、工程沉降、地下水开采等。前4项引起的沉降与后两项相比，引起的沉降量要么很小，要么及其缓慢，要么影响范围很小，而工程沉降、地下水开采却是影响刚才提到的三大片区沉降的普遍而直接的原因，其中地下水超采则是最主要的原因，所起作用在许多地区甚至达到了90%。全国40多个城市因为不合理开采地下水而发生地面沉降，其中沉降中心累计最大沉降量超过2米的有上海、天津、太原等。
Q：抽地下水为什么能引发沉降？
秦四清：我们抽取的地下水都是含水层中的水，含水层主要是由砂和水构成，其富含的孔隙水对上面(粘)土层及地表压力产生了一个向上的托付力。在地下水开采后，地下水位下降，使地层中土颗粒所承担的那部分力(有效应力)增大，从而引起土体压缩，伴随上面的土层整体下压，在地面则表现为沉降，抽水越多，压得越低，地面随之沉降的越厉害，这种现象成正比关系。
Q：原来开采地下水有可能产生如此大的副作用，那么地下水到底是采、还是不采？
秦四清：水是生命之源，经济发展之本。我国的地表水(库水、河水、江水等)资源不够丰富，且水资源分布不均，大部分经济发达地区依赖于地下水资源的开采，如目前华北平原地下水开采量为每年206亿立方米，主要用水需求靠地下水支撑。
所以，完全禁采地下水也是不现实的。但是减少对地下水的开采是可行的。因为一个重大的措施是大力发展调水工程，如引滦入津、南水北调等调水工程等都在一定程度上缓解了缺水地区的地下水开采量，起到了控制沉降作用，我想这在目前是一个 “治本”的措施。
Q：既然是由于超采地下水造成的地面沉降，那么补充地下水是不是可以减少危害？
秦四清：补充地下水层我们称之为人工回灌，从理论上说，它确实是防止和治理地面沉降的手段之一，但是在现实中回灌面临着很大的困难，主要是本来水就短缺，难有更多余的水来回灌，而且为控制地面沉降进行人工回灌的工程量一般都大，短时间内难以实现。
Q：雨水回灌行不行？
秦四清：可以，但是必须经过收集、净化处理，因为回灌是直接补充深部的含水层，所以不能低于当地地下水质量现状。根据各地的水文地质条件，特别是已发生较为严重沉降的地区，筹措水源，因地制宜开始地下水人工回灌是必要的，是补救和防治沉降的重要手段之一。
打井深度学问大首部防治规划已出台
Q：常有某地突然出现塌陷坑的事件，是不是地面沉降的表现？
秦四清：个别的塌陷可能有多种原因造成，比如地下管线施工回填不实形成路基空洞、地铁隧道施工造成的地层扰动，当然也有由于长期干旱或超采地下水也导致某位点的地表承载力不足，导致塌陷，所以要具体分析，不能简单归结为地面整体沉降。
Q：地下水开采量和地面沉降的关系是否应该有一个科学的界定和估算？
秦四清：是的，我们讲要科学防治地面沉降，那么首先一点要做的就是要研究开采地下水引起的各土层的变形特征以及过量开采引起的地面沉降在时间、空间上的分布规律，通过建立模型以及相关的数值模拟做相应的阐述，为合理开采和科学防治提供依据。在这方面我们有许多工作要做。
Q：您能不能给我们举个例子？
秦四清：比如，调整地下水的开采层次作为一种辅助措施，在一定阶段有助于控制地面沉降。我们对天津某沉降地区的研究后发现，同时开采第二、五含水层引起的地面沉降量最大，一年最大沉降量达到94.2毫米，同时开采第三、五含水层引起的地面沉降量最小，一年最大沉降量仅为53.1毫米。
我们建议对地下水的开采做一个合理的规划，确定地下水超采区，划定限采区和禁采区，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。
Q：地面的沉降是潜移默化的，很细微，每年可能只有几毫米，不易察觉，能否进行监测？
秦四清：现代科技手段完全可以对地面沉降进行监测，许多城市已经建立地面沉降监测网，实行地下水位及地面沉降同步监测，掌握地下水位及地面沉降变化趋势，使政府决策有的放矢。
Q：地面沉降是个关系到生命财产安全及可持续发展的大问题，必须高度重视、早加治理。
秦四清：国家和地方政府非常重视这个问题，国土资源部有专门的部门来负责地面沉降问题，各地也采取了积极措施进行科学防治，通过健全法制、规范管理来加强地面沉降的综合防治。
在这方面，可参考上海等城市的做法。上海等城市已制定了相应的如 “深井管理办法”、“取水许可制度实施细则”、“地面沉降监测设施管理办法”、“地面沉降防治管理办法”、“地面沉降灾害经济损失评估方法”等行政法规。通过一系列举措，我国很多地区的地面沉降现象得到了一定程度的控制。我国首部地面沉降防治规划在不久前出台，把地下水资源管理和地面沉降区监测、防控作为重点任务，相信会起到更大的作用和效果。
Q：谢谢您的讲解，这更增强了我们对地面沉降防治的认识和信心。
