“沉默寡言”的大地因為人類的過分索取,變得不再溫馴,開始“發怒”……地面沉降在不斷擴大,目前已經由沿海城市向內陸擴展。地面沉降是我國平原地區的主要地質災害,已經成為制約我國社會、經濟可持續發展的重要災種之一。如果我們仍不采取措施,那么大范圍的地面沉降是極有可能出現的,人類也會受到更多的“報復”。
杭州地鐵坍塌事故
11月15日15時20分許,杭州地鐵一號線施工工地突然發生路面大面積塌陷事故,導致蕭山湘湖風情大道75米路面坍塌,并下陷15米。正在路面行駛的多輛車陷入深坑,多數地鐵工地施工人員被困地下。截至16日22時20分,事故已致4人遇難,17人失蹤。官方調查尚在進行之中,但已有地鐵工程專家指出,問題癥結可能出在杭州當地土質、基坑維護設計以及施工單位操作這三方因素上。
事實上,杭州地鐵塌陷事故并非首例。在網絡搜索引擎上輸入相關關鍵詞,可以找到為數不少的事故報道。
2008年4月1日,廣東省深圳市龍崗區橫崗街道地鐵3號線荷坳段工地進行橋墩澆筑混凝土施工時,模板突然發生坍塌,混凝土傾瀉而下,5人被埋,最終3死2傷。
2007年3月28日,位于北京市海淀南路的地鐵10號線工程蘇州街車站東南出入口發生一起塌方事故,6名施工者被埋。30天之后,這條地鐵又由于基坑坍塌,造成燕莎橋東北角地下一處直徑600毫米的自來水管線斷裂,涌出的水迅速淹沒了整個燕莎橋路口。
業內人士指出,目前我國地鐵建設規模之大、速度之快,世界上少有。北京地鐵復興門到八王墳段用了約10年才建成通車,而如今4號線、5號線、10號線等共114公里,卻要求6到7年建成。
事實上,在當前中國的地鐵建設熱潮之中,地鐵塌陷事故已非首例。在北京、廣州等城市發生地鐵塌陷事故時就有專家指出,各地城市決策者們還存在著一定程度上不夠清醒的地方。比如說,對一個城市地鐵路網的層次和分工缺乏系統性、整體性的考量;有些線路設計的前期論證做得不夠扎實,給后期工作帶來很多隱患。此外,技術力量不足和違規建設,也是地鐵事故頻發的深層原因。
我國多個城市地面沉降危害日深
廣深高速公路北行麻涌路段32號橋墩的地基下沉,路面下陷,引起廣泛關注。其實,我們生活的城市很可能正在一點一點往下沉,只不過人們一時沒有覺察到而已。
在華北地區,地面沉降導致地面開裂、房屋倒塌、下水道排水不暢、水質惡化等;在沿海地區,地面下沉使風暴潮危害范圍擴大,海岸向內陸侵移。地面沉降對本來就低洼的沿海地區產生了嚴重的負面效應和危害,大幅度增加了低洼濕地面積,使耕地沼澤化。
即使是地質狀況相對穩定的北京,也同樣面臨著地面沉降所帶來的麻煩。1998年,在北京市順義地區曾出現過一條裂溝,裂溝迫使當地一家橡膠廠搬遷。如今,這條沉降溝已經發展為800米寬、25公里長。
由于地面沉降,北京的城市基礎設施受到了一定程度的損害。在1800平方公里的沉降帶內,已經發現50余處險情,工廠、居民區樓房的墻壁開裂、地基下沉、地下管道工程損壞等比比皆是,一些建筑物的抗震能力和使用壽命也受到影響。目前,北京已經啟動地面沉降監測預警、預報系統,以求及時發現問題并采取有效措施加以應對。
而在我國東部一些沿海城市,地面沉降所帶來的問題更為嚴重。這些地區面臨著地面沉降和海平面上升的雙重壓力,致使海岸侵蝕加劇,海水入侵,地下水受到咸潮污染,而讓人談之色變的風暴潮更是越來越猛烈。
上海自1921年發生地面沉降以來至今,沉降面積已達1000平方千米,沉降中心最大沉降量2.6米。其他沉降中心最大沉降量超過2米的城市還有天津、太原、西安等,其中天津60%的地面發生了沉降。
在江蘇的蘇州、無錫、常熟等地,地面沉降也相對嚴重。資料顯示,該地區沉降面積已達5700平方千米,約占這一地區平原面積的一半,沉降中心最大沉降量達2.8米。在這一地區,有一座花費數千萬元新建的高樓,因為地面沉降,出現了裂縫,不得不拆掉。
我國有50多個城市不同程度出現了地面沉降和地裂縫災害,沉降面積擴展到9.4萬平方公里,出現地下水降落漏斗180多個,總面積約19萬平方公里。發生巖溶塌陷1400多起,海水入侵面積逐年擴大,北方土地荒漠化面積有所增加。
地面沉降原因主要在“人禍”
如此多的城市出現地面沉降,究竟是什么原因造成的呢?
首先是地質因素。地殼運動使有的地方抬升,有的地方下降;還有土壤的自然壓縮,即土壤中的有機物會慢慢分解,在自然重力作用下,原來的松散地層或半松散地層變成致密、堅硬或半堅硬巖層,地層厚度變小。這就會造成某一地區的地面出現沉降。
不過,地質專家一致認為,眾多城市沉降的主要原因還是人為因素。地下水、石油、天然氣、地熱等資源的過度開采,城市建筑、重大工程造成地基土體發生緩慢變形……這些都在一點點改變著我們的城市。
以開采地下水為例,當一個含水層的水被采出后,這個層位及相鄰的弱透水層位就會像被擠干的毛巾,發生萎縮,這體現在地表就是沉降。地下水是流動的,人們在一個地方抽水,流出來的卻是一片同層位的水,所以,由此引起的沉降也是連片的。
在過度開采地下水方面,長江三角洲最為典型。1970年以前,這個地區紡織業發達,但能源緊缺,所以需要集中開采地下水用于紡織廠的空調降溫。1980年以來,隨著城市周邊地區鄉鎮企業的興起,地下水又被大量開采,而且地表河道不斷被污染,這使得地表水質量普遍下降,地下水開采規模日趨擴大。而在華北地區,因為缺水,地下水的開采量增加,地下水位下降,形成了漏斗,破壞了地層巖土力學平衡,很多地方都出現了沉降。
地面沉降的一個很大的危害就是出現地裂縫。地面沉降比較均勻時,其破壞性顯得不那么突然,而不均勻時,就容易出現地裂縫。如果建筑物正好在這個地裂縫上,且不是鋼筋混凝土澆鑄的,墻體就容易裂開,存在較大的事故隱患。目前,西安市市區內就已經出現了11條明顯的地裂縫。城市地面不均勻的沉降,很可能將掩埋在地下的管線拉斷,從而帶來巨大的事故隱患。
其實,地面沉降現象在國外也時有發生。1891年,墨西哥城最先記錄了這一現象。之后,全球有50多個國家和地區發生了地面沉降。相對而言,地面沉降在日本和美國更加突出。1981年,日本有59個地區沉降明顯。美國1995年在其50個州都發現有地面沉降。加州薩克拉門托流域從1925年到現在,下沉了9米多。
我國上報的數據大多數不過2米~3米,看起來沒有美國那么嚴重,但因為我國開展監測的時間比較晚,監測時的起始數據跟國外不同。不管怎樣,可以肯定的是,隨著地下水、油氣等資源的開采量越來越大,地面沉降會加劇,面積也會擴大。
雖然地質原因造成的地面沉降很難控制,但人為因素所導致的沉降,是可以應對的。地面沉降一旦形成規模,以人類現在的能力和技術,治理和恢復起來比較困難。如果我們杜絕或者減少沉降的人為因素,可以減緩或者終止地面沉降。對于已經形成的地下漏斗,人工回灌地下含水層的方法可以將其填滿。
地面沉降一直是困擾我國中、東部許多城市建設和發展的地質災害,主要發生在三角洲和濱海平原、沖洪積平原、內陸盆地等。據介紹,近20年來,地面沉降大有蔓延之勢,從過去的上海逐步發展到長三角、珠三角、京津塘和華北等廣大地區,95個城市受到地面沉降的威脅。河北平原地面沉降大于200毫米的面積達到4.855萬平方公里。到2003年底,北京已經形成5個地面沉降區,累計沉降量大于50毫米的地區已達到2815平方公里,最大沉降量達到722毫米,并呈加快趨勢。
地面沉降控制與可持續發展
為控制地面沉降,我國有關部門進行了不懈的努力,并取得了一定的成效。江蘇省2000年出臺了蘇錫常地區限期開采地下水的規定,經過幾年的實踐,地下水水位得到了回升,地面沉降速率減緩。上海市目前農業生產基本不使用地下水,計劃到2010年,工業與鄉鎮企業地下水開采量降到2500萬立方米/年,同時回灌量達到2500萬立方米/年,加上對密集高大建筑物的規劃限制和對建筑基坑排水治理等相關措施,屆時年沉降速率將控制在地質構造運動的最大范圍——5毫米內。天津市1973年在1635平方公里范圍內建立了精密水準監測網后,2005年監測布網面積達到了3850平方公里,水準監測點達到1624個,完成了國家級GPS一級網建設和沉降易發區二級網建設,并在全市范圍內建立了10個分層標組和兩個基巖標。2002年6月,北京市地面沉降監測網站預警預報系統正式啟動。
據了解,河北省正在探討把“南水北調”調過來的水注入地下,利用地下漏斗建成“地下水庫”,控制地面沉降。在上海、北京等城市,地下水回灌都取得了不錯的效果。2006年,上海平均地面沉降量為7.5毫米,比2000年的平均地面沉降量低了4.8毫米。目前,國家正在積極組織對長三角、華北平原等地區地面沉降進行監測,上海、天津、北京等地在地面沉降控制方面已取得積極成效。
筆者以為,對我國東部地區地面沉降問題與可持續發展對策研究應基于以下考慮:第一,我國東部地區人口稠密,經濟發展快速,自80年代以來,已經形成了以長江三角洲地區和黃淮海平原地區為中心的兩大沉降區域。第二,地面沉降一旦形成便難以恢復,影響也是持久的。嚴重的地面沉降及其造成的災害,對我國東部地區的國家經濟建設及其生態環境均造成很大影響。因此,加強對我國東部區域性整體沉降地區的戰略對策研究,預測地面沉降未來發展趨勢,探討及采取有效預防措施,是減災防災、維護東部社會可持續發展的當務之急。以中國東部地區地面沉降問題與可持續發展戰略對策為主要目標,選擇長江三角洲地區與黃淮海平原為核心工作區,以其周邊地區作為輔助工作區,其主要研究內容應包括如下5個方面:
1、地面沉降現狀態勢調查與地面沉降監測網優化方案。通過實地調研,提供長江三角洲地區與黃淮海平原地面沉降態勢及其影響的報告。建立和完善地面沉降監測網絡系統,提出地面沉降監測網優化方案及符合地區狀況的監測技術。
2、地面沉降形成的地質環境條件分析與沉降機制。從長江三角洲地區與黃淮海平原所處地質環境的調查研究入手,提出地面沉降形成的地質條件、沉降機制與主控因素。
3、地面沉降發展趨勢預測與水資源開發優化控制調度方案。分別把長江三角洲地區與黃淮海平原作為一個整體,宏觀預測地面沉降的發展趨勢,提出在最優環境影響狀態下,這兩個地區的最大安全可采水資源量及優化控制調度方案。
4、地面沉降與海平面上升的耦合及其對區域生態環境的影響。研究重點為長江三角洲地區,著重分析地面沉降與海平面上升的耦合關系,預測未來5年、10年地面沉降與海平面上升的耦合對區域生態環境的影響和危害。
5、地面沉降綜合防治措施與可持續發展戰略對策。包括合理調整地下水開采方案,人工回灌的可行性方案,節約用水措施,地表水污染治理方案,以及相關的法律和法規建議,并從宏觀角度提出地面沉降地區可持續發展的戰略對策。
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