地面沉降防治战略
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发布时间：2022-04-23 15:29
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时间：2023-08-25 15:37
地面沉降是一种连续的、渐进的、累积式的地质灾害，它形成的初期，沉降量较小、沉降程度较小，对人类社会和自然环境的破坏程度较低，人们尚能容忍和接受，所以未能引起足够的重视和警觉。然而当地面沉降一旦形成一定的规模和可观的损坏，以人类现有的能力和技术，治理和恢复起来是极为困难的。人类现在、甚至将来，所能采用的应对地面沉降的手段，最多只能减缓或中止正在下沉的势头，但不能将下沉了的地面恢复至原貌，也难以将受损的地面建筑物恢复如故。所以说地面沉降如果任其发展，其后果是灾难性的。
8.4.1 加强地面沉降监测
为了尽早避免地面沉降造成灾害，其调查和防治不能立足于现状，而要立足于事件发生的过程（时间过程、不同时间段的变化过程）。抓住了过程，就有可能去预测预报，同时及早防治，而不至于任其发展，带来灾难性的后果。调查和长期监测是研究事件发生（育）过程唯一可行的工作方法，并不存在任何捷径。通过监测获得的信息服务于未来规划的实施和相关*的制定。只有充分掌握了地面沉降发生发展过程，才有可能提出切实可行的防治措施。如自1962年起，上海市地矿局为查明地面沉降的背景条件，实施动态监测，掌握各种数据，共打了100余个工程地质、水文地质孔；建立了由700多个水准点组成的精密水准测量网；埋设了17座不同类型的基岩标和42个分层观测标，216个孔隙水压力测头；建立了500余个地下水位、水质、水温长期观测井。所以说，加强地面沉降监测是防治地面沉降最有效也是最基础的措施。
8.4.2 控制地下水开采量
过量抽取地下水（或其他液态流矿体、气体）是导致地面沉降的主要原因，这种事实已被国内外学者所公认。因此，减轻地面沉降灾害的措施中最主要的是人为控制地下水的开采量，这是已被我国很多城市的实践所证明了的有效措施。如上海市颁发了《上海市深井暂行管理办法》，明确规定了各类水井的管理办法，严格控制了市区的地下水开采量，效果很好。从20世纪50年代每天开采30余万m3，减少到80年代每天开采4万m3，使地下水位得到回升，地面沉降量由每年22mm减少到5mm，使地面沉降基本上得到缓解。天津市也如此：一方面节约用水，另一方面逐步减少对地下水的开采量，加上扩大新开河水厂、汉沽水厂、大港水厂建设，扩建防渗渠、小水库等一系列措施，市区沉降速率已明显减缓，由1985年市区平均沉降76mm减至2002年平均沉降10余mm。苏锡常地区已有法律条例来*深层地下水的开采。
8.4.3 调整地下水开采层次
目前由过量抽取地下水产生地面沉降危害的城市有一个共同特点，就是地面沉降中心与地下水水位降落漏斗中心基本相吻合，开采的地下水也基本来自没有补给源或补给量很小的中深层含水层，这主要由地下水水质和开采的经济性所决定，所谓的经济性只是从生产井使用者的角度计算，并没有考虑全社会的经济性。作为当地*，应全盘考虑社会经济整体效益，通过地下水开采井的审批、运行管理来调整地下水开采层次，这对减轻地面沉降能起到缓和作用，是一种辅助性措施。这一条对所有规划区域都适用。
8.4.4 人工回灌地下含水层
人工回灌地下含水层，实际上是用人工的灌水方法补充地下水量，以提高地下水位，达到缓和沉降速率的效果。利用地下水的采、灌数学模型，既合理地开发利用了地下水，又达到了基本上控制地面沉降的目的。在这方面我国上海走在了世界的前列。上海水文地质大队（上海地质调查研究院前身）首创了运用人工回灌的方法控制地面沉降，并在此基础上发展了冬灌夏用和夏灌冬用等一整套方法。自1966年以来，上海的地面沉降已基本得到缓解。近年来，上海对地下水资源进行保护性开发成效显著，实现了使地下水位上升以达到控制地面沉降的目的。由上可见，人类不仅能够认识自然，而且能够协调自然，使之为人类服务，值得各沉降地区借鉴。
8.4.5 降低市政工程建设的容积率
大规模市政工程建设的开发，必然要大幅度增加地基的荷载，从而加剧了地面沉降发生的幅度，这部分沉降属于工程性沉降。上海自1990年浦东新区大规模开发以来，工程性地面沉降现象尤为明显。据上海地质调查研究院研究，对四个典型区段的监测分析结果表明：①20世纪70年代至90年代，随着建筑规模的不断扩大，地面沉降相应增大，两者关系较为密切。建筑规模增速越快，沉降越大。集中建设较分散建设地面沉降量大。②新建的建筑较之原有建筑改建具有更为明显的沉降效应。新开发区较之旧区改造的建筑地面沉降效应来得明显，这与建筑的地基基础曾经受过的应力状况有关。③建筑容积率一定程度上反映了地面沉降的变化趋势。对于同一地区而言，建筑容积率增加，沉降也随之加大。建筑密度高，地面沉降量也大。④建筑物自身荷重与由此产生的地面沉降量基本成正比，高层建筑的最终沉降量总体上大于多层建筑。高层或超高层建筑使用长桩或超长桩，能有效减少沉降，使建筑荷重的增加不致引起地面沉降的同比例递增和差异沉降的发生，而沉降量的绝对增长趋势仍难以避免。由此可见，降低市政工程建设的容积率是一个比较有效的减缓工程性地面沉降的措施之一。
8.4.6 加强科学研究
1）加强孔隙水运移问题的研究。抽取地下水形成的地面沉降研究的核心与难点是黏性土中孔隙水运移问题，它也是土体环境地质和外动力地质灾害研究的前缘热点，应引起人们的高度重视。
2）开展缩减开采地下水水量及回灌地下水缓解地面沉降的实际效果的定量研究。建立控制地面沉降利用地下水的采、灌模型，并实际应用。研究城市地下水允许开采量这一重要问题。
3）推进地面沉降三维可视化技术的应用。使我国在沉降模型预测计算结果方面达到三维可视化程度。
4）依靠高新技术加强监测工作。建立统一的GPS的监测网，普及地下水自动监测技术，对分层标采用更先进的自动化监测技术，同时开发和研究干涉合成孔径雷达（InSAR）技术在地面沉降监测中的应用。
5）建立工程地质信息系统，进行地面沉降对建筑物影响的研究和对含水层的弹塑性、塑性变形的探讨。
6）组织地面沉降对全国性基础设施影响的调查评价。
当然，上述措施仅是针对人为因素引起的地面沉降而采取的，对自然地质因素引起的地面沉降目前还没有十分行之有效的方法。但正如前面所谈到的，产生地面沉降虽然与许多因素有关，但导致地面沉降灾害的主要原因是人类工程活动。这个问题已经具有世界性的普遍意义。人类工程和经济活动的作用有两个方面：一是有可能加剧地面沉降；二是能减缓地面沉降的速率与强度。我们的措施就是要使地面沉降变缓或逐步停止。
8.4.7 管理和立法
1）地面沉降监测与防治措施的制定应以成本效益最优化为原则，但在此过程中，将不仅涉及技术性的措施，而更重要的是每一项地面沉降监测与防治措施所引出一系列相关的社会经济问题。它必须在*强有力的支持下，在法律、行政措施、经济保证的前提下，才能使社会各部门、各方面从共同的利益（更重要的是社会效益）出发，才能取得地面沉降监测与防治的成效。
2）*应将地面沉降监测研究、防治与城市规划、建设与管理各方面相结合考虑，形成“重视成本效益”的地面沉降监测与防治社会决策体系，及时了解城市在规划、建设与管理过程中所需要的地质信息与服务。建立地面沉降预警预报体系，以系统的地面沉降监测网为依托，以地面沉降预测预报为基础，以地理信息系统为支撑，及时地对不同空间的地面沉降速率及对防汛、重大市政工程的影响作出警示。
3）地面沉降的控制方法很多，大致可分为治标和治本两类。前者不是从沉降原因入手，而是从消极地、被动地填高沉降洼地，甚至修改城市规划做起；后者是从控制影响地面沉降的地下水开采入手，主要方法是进行人工回灌和*或限量开采，调整开采层次，以地面水源代替地下来源，尤其是人工回灌更为主动。
4）在地面沉降的管理方面，当开发自然资源引起地面沉降的时候，*应适时运用其权力，或者阻止进行资源开发，或者按照最大限度减少危害的方式对资源开发进行控制。随着适宜的监测计划和制度的实施，对于减轻地面沉降和资源开发来说可能达到最佳的效益。
5）一个含水层的地下水“安全开采量”是指在含水层中所抽取的水量不能大大超过天然的和人工的补给量。在容易发生沉降的地区，有必要将地下水水位维持在临界值之上。除此之外，为了使含水层系统将来能保持良好的水质，有必要维持一定的最小径流量。然而，从长期来看，含水层的“年安全开采量”大致等于其平均补给量。然而在容易发生地面沉降的地层中，为了控制地面沉降而保持最低水位，可能会影响水资源联合利用方案的实施。因此，在地面沉降管理中，既要发挥地表水-地下水联合管理的最佳经济效益，又要控制地面沉降的风险。
