7.4

地面沉降

地面沉降系指在自然因素和人為因素影響下形成的地表垂直下沉現(xiàn)象。由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展、人口的劇增

以及生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，大量抽取地下水引起了強(qiáng)烈的地面沉降，特別是在大型沉積盆地和沿海平原地區(qū)，地面沉降災(zāi)害更加嚴(yán)重。石油、天然氣的開采也可造成大規(guī)模的地面沉降災(zāi)害。國名地點(diǎn)沉降面積（km2）最大沉降速率（cm/a）最大沉降量（m）發(fā)生沉降的主要時(shí)間備注州或省市具體地點(diǎn)日本東京江東及城北工業(yè)區(qū)29019.54.231892－1968開發(fā)地下水大阪16.32.81925－1968九州佐賀縣白石平原88201954－1965尼崎3.1

美國加州圣克拉拉流域600213.901915－1967圣華金流域900046.08.551935－1968洛斯貝諾斯－開脫爾曼市2330404.88－1955邱拉里華茲科＞303.961926－1954長灘市威明頓油田327191926－1968開采石油內(nèi)華達(dá)州拉斯維加斯50011935－1963抽取地下水亞利桑那州鳳凰城31031952－1970得克薩斯州休斯頓－加爾維斯頓100001－21943－1969路易斯安那州巴吞魯日5000.31934－1965墨西哥墨西哥城7560427.51890－1957意大利波河三角洲80030＞0.251953－1960開采石油中國上海天津臺(tái)灣市區(qū)及郊區(qū)臺(tái)北盆地730010.121.622.6671.761.701921－19871959－19831963－抽取地下水

1.地面沉降基本發(fā)育分布情況

全國有滬、津、蘇、浙、陜等16個(gè)?。▍^(qū)、市）的46個(gè)市縣（地段）出現(xiàn)了地面沉降問題，總沉降面積達(dá)4.87萬km2。

我國地面沉降主要分布在一下幾類地區(qū)：

a.長江下游三角洲平原區(qū)，如上海、蘇錫常地區(qū)；b.河北平原，如滄州等地；c.環(huán)渤海地區(qū)，如天津等地；d.東南沿海平原，如寧波、嘉興、湛江；e.河谷平原和山間盆地，如西安，太原。

沉降區(qū)域面積和沉降中心最大累計(jì)沉降，天津、上海、蘇錫常、滄州、西安、阜陽、太原等市較為嚴(yán)重(最大累計(jì)沉降都在1米以上)。其中天津在沉降面積、最大累計(jì)沉降和年沉降速率幾方面都最為嚴(yán)重。(1)上海市

1921年發(fā)現(xiàn)地面沉降，到1991年，市區(qū)平均累計(jì)沉降1.83m，最大累計(jì)沉降2.67m，影響范圍400km2。1965年之前為地面沉降劇烈發(fā)展期。采取限制開采及回灌措施之后，1966～1987年，累計(jì)沉降36.7mm。(2)蘇錫常地區(qū)始于60年代后期；70－80年代早期僅在蘇錫常三中心城市出現(xiàn)沉降，沉降速率為32－38mm/a；80年代中期至1994年，沉降加速，特別是城市外圍地區(qū)發(fā)展較快，形成區(qū)域性地面沉降，沉降速率達(dá)30－90mm/a；1995年以后沉降速率減少到20－30mm/a；目前，三市沉降中心沉降量都超過1m。

蘇錫常地區(qū)地面沉降一覽表時(shí)間蘇州無錫常州累計(jì)沉降量(mm)沉降速率(mm/a)累計(jì)沉降量(mm)沉降速率(mm/a)累計(jì)沉降量(mm)沉降速率(mm/a)1960年前1970年1980年1985年1990年1995年末發(fā)現(xiàn)410730890134514503232999121末發(fā)現(xiàn)350602665103511403823177421末發(fā)現(xiàn)26040094811002810930(3)天津市1959～至今，最大累計(jì)沉降為2.5m多；累計(jì)沉降量超過100mm者面積達(dá)800km2

。1980年至1990年，天津市區(qū)沉降量大于1.0m面積237km2

，大于2.0m面積37km2。出現(xiàn)負(fù)標(biāo)高的面積有5km2。

自1980年采取控沉措施以來，市區(qū)沉降速率有明顯降低，目前已控制在20mm/a以下。但是郊區(qū)，特別是塘沽、漢沽的沉降現(xiàn)象仍在發(fā)展，其沉降量已比市區(qū)大，致使市區(qū)地下水向郊區(qū)流動(dòng)。在漢沽的20km2面積內(nèi)地面標(biāo)高接近平均海平面，致使沿海地帶歷遭風(fēng)暴潮侵襲，碼頭上水，倉庫被淹，河堤防洪能力降低，市區(qū)地下管道系統(tǒng)遭受破壞等危害。

(4)北京市主要發(fā)生在東北郊，70年代至90年代最大累計(jì)沉降0.59m，沉降超過100mm總面積超過600km2。(5)西安市1959年發(fā)現(xiàn)地面沉降，70年代開始加劇。1972年～1983年，最大累計(jì)沉降777mm，沉降超過100mm范圍200km2。(6)臺(tái)灣西南沿海地面沉降最大達(dá)3.1m(1986年)日本東京：50～80年代累計(jì)沉降3.1m，其中1986年一年中最大沉降239mm。墨西哥城：最大地面沉降7m。曼谷：下沉25mm/a，最大100mm/a。曼谷城平均高于海平面僅1～1.5m。美國一油田：到1974年下沉9m，數(shù)百口油井被毀。2.地面沉降的原因

首先從地質(zhì)、水文地質(zhì)條件來看，疏松的多層含水體系；其中承壓含水層的水量豐富，適于長期開采；開采層的影響范圍內(nèi)，特別是它的頂、底板，有厚層的正常固結(jié)甚或欠固結(jié)的可壓縮性粘性土層等，對于地面沉降的產(chǎn)生是特別有利。（濱海平原、三角洲平原具有這樣的條件。）

長期過量開采地下水(承壓水)是地面沉降的主要原因

。部分其他成因，如地殼運(yùn)動(dòng)(西安)，石油開采等，但同時(shí)都伴有的地下水的過量開采。

其次，人類活動(dòng)因素：是誘發(fā)高速率地面沉降的重要因素。危害性大。（1）持續(xù)超量抽取地下水；（2）開采石油；（3）開采水溶性氣體；（4）大面積農(nóng)田灌溉；（5）高荷載建筑群；（6）地面振動(dòng)荷載等。

城市建筑物也可能引起地面沉降，若有流沙性質(zhì)的飽水沙層或具有流變特性的飽和淤泥質(zhì)軟土，在開挖深度和面積較大的基坑時(shí)，則有可能造成支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，從而導(dǎo)致基坑周圍地區(qū)地面沉降。而規(guī)模較大的隧道、涵洞的開挖有時(shí)具有更顯著的沉降效應(yīng)。降排水常作為基坑等開挖工程的配套工程措施，旨在預(yù)先疏干作業(yè)面滲水，其機(jī)理與抽取地下水引發(fā)的地面沉降一致。沉降主要集中于淺部工程活動(dòng)相對頻繁和集中的地層中。承壓含水層組，由含水層(砂礫石層)和隔水層(粘土層)組成。砂礫石層，孔隙率n=25～40％；粘土層，孔隙率n=35～50％砂礫石含水層水頭的降低，導(dǎo)致臨近飽和粘性土隔水層向含水層排水，隔水層被壓縮。原本漫長的自然固結(jié)過程被人為地大大加快了。3.地面沉降災(zāi)害

(1)沿海地區(qū)沉降使地面低于海面，受海水侵襲；

(2)一些港口城市，由于碼頭、堤岸的沉降而喪失或降低了港灣設(shè)施的能力;(3)橋墩下沉，橋梁凈空減小，影響水上交通。(4)在一些地面沉降強(qiáng)烈的地區(qū)，伴隨地面垂直沉陷而發(fā)生的較大水平位移，往往會(huì)對許多地面和地下構(gòu)筑物造成巨大危害;(5)在地面沉降區(qū)還有一些較為常見的現(xiàn)象，如深井管上升、井臺(tái)破壞，高樓脫空，橋墩的不均勻下沉等，這些現(xiàn)象雖然不致于造成大的危害，但也會(huì)給市政建設(shè)的各方面帶來一定影響。天津市地面沉降地面沉降使橋下凈空減少，嚴(yán)重影響河道通航能力。上海外灘百年巨變，外灘防汛墻不斷加高的過程從側(cè)面反映了市區(qū)地面沉降的演化歷史！4.防治地面沉降的原則和方法

控制地下水開采和地下水人工回灌從1966年起，上海開始限采地下水，向地層回灌自來水，“冬灌夏用”、“夏灌冬用”，以地下含水層儲(chǔ)能及開采深部含水層等眾多措施把上海地面沉降穩(wěn)住，1966年至1971年還出現(xiàn)了回彈3毫米。上海市過去地下水取水點(diǎn)多如牛毛，現(xiàn)在已經(jīng)壓縮到800個(gè)左右。地下水年開采量從過去的2億立方米，下降至2002年的9635萬立方米。

上海采取控制地下水開采和地下水人工回灌兩大措施，使上海地面沉降從歷史最高的年沉降量110毫米，下降至目前的年沉降量10毫米左右。

主要技術(shù)：建立健全地面沉降檢測網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)地下水動(dòng)態(tài)和地面沉降監(jiān)測工作；開辟新的替代水源、推廣節(jié)水技術(shù)；合理規(guī)劃地下水開采布局，控制地下水開