探讨地下水开采引起的地面沉降问题以及解决措施

探讨地下水开采引起的地面沉降问题以及解决措施

李德标

李德标江苏省水文水资源勘测局盐城分局22400

摘要：当中国的城市正竭力向上发展，农村正拼命追求高产的时候，却没想到脚下的土地，已不堪重负，正悄无声息地下降。华北平原在下降、长江三角洲的一些地方、汾渭盆地也在下降，地面沉降的范围还在扩大。不能承重的土地之下，是急遽下降的地下水水位。而如何控制地下水的过度攫取，又牵涉到多个部门，成为社会治理的一个难题。本文结合笔者多年的工作经验,对地面沉降和地下水开采的矛盾问题进行简要的阐述。

关键词:概述;地面沉降;解决措施

Toexplorethelandsubsidencecausedbymininggroundwaterproblemsandsolvingmeasures

LiDeBiao

Jiangsuprovincehydrologywaterresourcessuweyyanchengbranch22400

Pickto:whenChinesecitiesaretryingtoupdevelopment,ruralaredesperatelyseekhighyield,butdidn'texpectatthefootofland,isalreadycrumbling,arequietlydown.NorthChinaplainonthedecline,theYangtzeriverdelta,someplaces,FenWeibasinisalsoonthedecline,thelandsubsidenceinexpandingthescope.Notbearinglandunder,israpidlyfallinggroundwaterlevel.Andhowtocontroltheexcessivegroundwatergrab,andinvolvesmanydepartments,becomesocialgovernanceadifficultproblem.Theauthordiscussesmanyyearsofworkexperience,andtothegroundsettlementandtheproblemofgroundwaterexploitationarediscussedbriefly.

Keywords:introduction,Thegroundsettlement;solutions

0概述

地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动（或工程地质现象）。地面沉降又是一种缓慢的地基压缩变形过程，这种现象常发生在那些新近沉积的正在发生固结的地方。地面沉降是一种广泛的地质灾害，不仅对地面设施产生很大的破坏作用，而且也会使地下环境发生变化，给工业生产、城市建设和人们生活带来巨大的影响。地面沉降伴随着地下水的开采而产生、伴随着地下水位的变化而变化、伴随着开采量的增加或减少而发展或减缓。地面沉降的漏斗与地下水位下降漏斗基本一致，发生地面沉降的层位与各含水组的开采量相对应，其次新构造运动、地震、工程建筑的施工降水及荷重等对沉降也产生一定的影响，但主要是开采地下水所致。因此如何正确认识地表沉降发生机理，描述地下水渗流，确立地面沉降模型，并以此来预测地下水可开采量及地面沉降量，这对控制地面沉降的发展至关重要。

1地面沉降损害发生机理

1.1地下水相关分析

地面沉降损害的分析主要从地下水所处的地层层位、载体物性、载体厚度、抽排方式和沉陷损害类型进行。地下水开采对地面沉降损害的作用可以归结为地下水开采后地层有效应力增大、含水层浮托力减小以及渗透力的作用。目前，普遍采用地下水开采有效应力的变化原理解释地表沉降的发生机制。含水地层强度土层的预固结应力是指黏性土层在地质历史过程迄今所承受的最大有效应力，这是衡量一个地区某一土层固结情况的尺度。其中,新生代地层载体又有非固结、固结和超固结等3种状态;从地下水所处地层的厚度看,可分为厚含水层和薄含水层;从地下水抽排的性质看,可以分为正常的地下水的抽放与突发性的地下水强排;从地下水抽排对地表所产生的影响看,还可分为一般地层的连续沉陷与特殊构造地层的突发陷落损害。

1.2主导因素

根据土力学,把土层的预固结应力值与土层现今的自重应力比较,可分出欠固结、正常固结和超固结三种。对于前两种,尤其是欠固结状态有利于地表沉降损害的发生,因为处于这两种状态的土层在地下水开采后,地下水失去了对土空隙的占据,也失去了对上覆土层的支撑,使地层有效应力增大,从而产生渗透固结和荷载固结,尤其是渗透固结对地表沉降所起的作用较大。对于具超固结应力的土层,只有在承压水位下降,并使土层中产生新的孔隙水压力时,才有可能出现地表沉降。对于基岩中的地下水,由于基岩强度相对很大,所以基岩内地下水流失对上覆岩层以及地表的沉陷影响很小。上述分析得出,引起地表沉陷的地下水一般产生于松散或半固结状态的、强度相对较弱的新生代沉积结构模式环境中,尤其是那些未固结状态的土层,也就是说,深层基岩地下水的开采造成的地表沉陷极小,在未导致浅层新生代地下水大量流失的条件下,一般可不考虑基岩地下水引起的地表沉陷,而浅层新生代地下水的开采对地表沉陷的影响很大,是地表沉陷的主导因素。含水层浮托力减小和渗透力这两个因素对开采地下承压水造成地表沉陷有一定的影响。在抽取地下承压含水层中的地下水时,会使承压水头压力降低,减小含水层浮托力,引起土骨架之间有效应力增加,使骨架孔隙压缩。加之,地下水渗透力的作用,造成含水层周围的地下水运移释水,从而形成地下较大范围的“压缩层”,导致地表沉降。但相对地说,这两个因素对于非承压的浅层厚新生代地下水影响不大。因此,浅层非固结的厚新生代地下水的开采是引起地表沉陷损害的主导因素,而地下水强排和特殊构造地层是引发地表沉陷损害的主要原因。

2地面沉降和地下水开采矛盾的解决

由于超量开采地下水引起的防治不是一朝一夕的事情，必须区分轻重缓急，制定防治规划。开展区域地下水开发利用现状调查，制定地下水资源开发利用规划，加强地下水资源管理，深入研究地下水含水系统结构及地面沉降状况，确定地下水超采区，划定限采区和禁采区，把地下水开采量控制在合理范围之内。加强用水管理，合理用水、优水优用，在地下水集中开采区，进一步控制工业用地下水开采，并把优质地下水仅作为生活饮用水水源;采用经济扛杆，实行优质优价，加大地下水资源管理力度，解决替代水源，改善地面水功能，提高地面水的供水能力。

如果在地面出现严重的沉降，我们应立即停止对地下水的开采,并向含水层进行人工回灌，回灌时要严格控制回灌水源的水质标准，以防止地下水污染。并要根据地面沉降规律，制定合理的采灌方案;调整地下水开采层位，进行合理开采。认真做好规划的组织实施，将实施规划作为一件大事列入议事日程；成立规划协调机构，定期检查规划实施情况;加强法制建设，加快制订地质环境保护的法规，保护地下水环境。

2.1完善地下水动态与地面沉降监测

进一步完善地下水动态监测网络，加强地下水动态监测，改进监测手段，加快地下水动态监测信息网建设，提高监测成果的时效性和服务水平。建立和完善区域地面沉降区域监测网，加快GPS监测网络与分层标相结合的地面沉降监测网络体系建设，实现GPS监测与分层监测标组监测自动化。及时掌握地下水开采与地面沉降动态情况，适时调整地下水开采计划，实现地下水资源的动态管理。

2.2加强地面沉降预测预警系统研究

加强地面沉降预测预警与防治研究，研究地面沉降与地下水开采、水位动态与地质结构的相互关系及其演化规律，结合海平面变化趋势研究，深入分析地面沉降对城市建设、国土整治、经济发展的危害。建立地区地下水资源与地面沉降预测预警系统，为政府制定城市和区域可持续发展规划提供科学依据。

2.3因地制宜开展地下水人工回灌

人工回灌是防治地面沉降的有效手段之一，且方法简单，技术可行，并能起到蓄水储能的综合效果。应积极创造条件，在保证水质的前提下，选择水文地质条件有利地段建立地下水人工回灌试验场，进行地下水人工回灌试验，并有计划有步骤因地制宜逐步推广地下水人工回灌工作。

3结语

根据以上内容所述,在对待地面沉降这样问题,应该用科学的态度看待,采取有效的措施,解决人与自然协调和可持续发展的,对地面沉降和地下水开采的矛盾降低到最小。

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