唐山地面沉降研究及防治對策

1、唐山地面沉降研究及防治對策 唐山地面沉降研究及防治對策 【摘 要】介紹了唐山市自然地理背景以及區(qū)域地質(zhì)和地層狀況；全面分析了唐山市地面沉降引起的各方面嚴(yán)重危害；深入分析了唐山市地面沉降形成的條件和影響因素， 通過研究唐山市水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件，分析地面沉降形成機(jī)理，認(rèn)識到隨著唐山市社會經(jīng)濟(jì)的快速開展，該地區(qū)地下水長期處于超采狀態(tài)，這最終引起唐山市地面沉降災(zāi)害并且在不斷加劇。 【關(guān)鍵詞】地面沉降；防災(zāi)減災(zāi)；城市規(guī)劃 1.地面沉降成因 1.1地面沉降形成條件 粘性土的巖性、厚度、固結(jié)性和滲透性是產(chǎn)生地面沉降的重要內(nèi)在條件。唐山市新生代以來持續(xù)下降，第四紀(jì)地層多為沖積、湖積、海積的細(xì)顆粒松散沉積物

2、，厚約400m500m，以細(xì)顆粒為主，其中粘性土厚度占60%70%。根據(jù)工程地質(zhì)勘查和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，唐山市埋深0m80m地層多屬欠固結(jié)，自上而下超固結(jié)比0.390.87。說明淺部地層具備產(chǎn)生地面沉降的內(nèi)在條件。 1.2地面沉降影響因素 1.2.1自然因素 根據(jù)國家地震局地形變第一監(jiān)測中心三十年來多期精密水準(zhǔn)測量資料，研究了環(huán)渤海地區(qū)現(xiàn)今地殼垂直運(yùn)動、華北沉降帶沉降背景值1mm/a1.5mm/a。但是現(xiàn)代地殼垂直運(yùn)動是地殼層在發(fā)生緩慢變化，而地震影響地面沉降表現(xiàn)為突發(fā)性和不均勻性，沉降層位主要是固結(jié)程度低、發(fā)育淺部地層，所以唐山7.8級地震影響至1979年底已根本結(jié)束，80年代以來主要是過量開采深層

3、地下水的影響。 1.2.2人為因素 長期過量開采深層地下水，承壓水水位持續(xù)下降，是產(chǎn)生地面沉降的根本原因。唐山市由于區(qū)內(nèi)強(qiáng)烈開采，區(qū)外襲奪，上游補(bǔ)給下降等影響導(dǎo)致濱海及灘涂地區(qū)水位下降。豐南區(qū)東田莊一帶由于受到上游開采影響，1977年1980年承壓水位下降4m6m，地面沉降100 mm。該地區(qū)地面沉降與深層地下水水位下降有較好的對應(yīng)關(guān)系，空間展布及形態(tài)特征相似。從圖中可以看出：南堡開發(fā)區(qū)和唐?？h城三個時間段的水位下降值最大，與此相匹配的地面沉降量也出現(xiàn)了峰值，空間展布規(guī)律十分的相似，從另一個側(cè)面反映出了唐山市地面沉降災(zāi)害主要是由于人為過量開采地下水所致。 圖1 水位下降與地面沉降關(guān)系剖面圖 2

4、.地面沉降防災(zāi)減災(zāi)對策 2.1加強(qiáng)地面沉降監(jiān)測，完善監(jiān)測預(yù)警體系 2.1.1要完善地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng) 動態(tài)監(jiān)測是有效防治的“眼睛，其所獲得的資料為地下水資源保護(hù)和合理的開發(fā)利用有限的淡水資源提供了最主要的依據(jù)。在唐山市現(xiàn)有的地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)的根底之上，進(jìn)一步加密監(jiān)測點(diǎn)，調(diào)整優(yōu)化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，修復(fù)破損的專門監(jiān)測井，優(yōu)化調(diào)整監(jiān)測點(diǎn)。加快地下水動態(tài)監(jiān)測信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，提高唐山市及其周邊地區(qū)監(jiān)測成果的時效性和效勞水平，建立地下水信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地下水資源的動態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)唐山市地面沉降在線監(jiān)測。 2.1.2提高地面沉降監(jiān)測技術(shù)，加強(qiáng)地面沉降預(yù)測預(yù)警能力 由于唐山市地面沉降研究起步比擬晚，再加上在研究過程中

5、地面沉降監(jiān)測資料一直停留在常規(guī)精密水準(zhǔn)測量階段，數(shù)據(jù)資料的監(jiān)測不連續(xù)、不完善、不精確，再加上唐山市沒有自己的基巖標(biāo)，長期以來該地區(qū)測量工作需要引測天津市基巖標(biāo)，這些問題增加了后期地面沉降研究的難度，資料的實(shí)用性不強(qiáng)。鑒于此，唐山市地面沉降的研究應(yīng)當(dāng)積極吸取國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，合理布設(shè)基巖標(biāo)和分層標(biāo)，采用先進(jìn)的地面沉降監(jiān)測技術(shù)，如： 建設(shè)GPS地面沉降監(jiān)測網(wǎng)。 基于INSAR的地面沉降監(jiān)測。 建立基于Arc GIS的地面沉降監(jiān)測管理信息系統(tǒng)。 2.2建立地面沉降監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，做好地面沉降監(jiān)測工作 依據(jù)國土開發(fā)布局和地面沉降現(xiàn)狀及開展趨勢，地面沉降監(jiān)測網(wǎng)應(yīng)當(dāng)由三條測線組成。見圖2。施測路線總長2750km，利

6、用原等水準(zhǔn)點(diǎn)30個、三角點(diǎn)5個、埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)12個。根據(jù)輸油管線需要，埋設(shè)三組分層標(biāo)，布設(shè)在南堡嘴東輸油管路上岸轉(zhuǎn)運(yùn)站、南堡經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)和唐?？h城。分層標(biāo)控制承壓含水亞組上部弱透水層，埋深80m，承壓含水亞組底部隔水層埋深250m300m，承壓含水亞組底界埋深400m左右，油氣田地?zé)崽锟刂粕疃?00m1000m。 圖2 唐山市地面沉降監(jiān)測網(wǎng) 2.3催促含水層修復(fù)和存儲 含水系統(tǒng)中由于各含水層組沉積環(huán)境、巖性、結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)特征及工程地質(zhì)性質(zhì)不同，使得各含水層組的臨界開采水位、臨界開采量均不相同。因此，調(diào)整開采層位，分層開采，是加強(qiáng)含水系統(tǒng)管理，有效控制地面沉降的重要措施。調(diào)整開采層位主要調(diào)整那些沉

7、降速率大的含水組。首先，對補(bǔ)給條件差、含水層薄、粘性土層厚的含水組，要大幅壓縮開采量；對夾有海相淤泥層并且次固結(jié)作用明顯的含水組，那么需停采；而對于具備補(bǔ)給條件好、含水層厚、粘性土層薄的含水組，開采量壓縮幅度，那么相對要小些。調(diào)整開采層位、分層開采的方案可在地面沉降定量預(yù)測預(yù)中，利用三維地下水流動模型及其垂向水流沉降耦合模型，多方案比照后，進(jìn)行評估。 2.4統(tǒng)籌水資源合理利用 加強(qiáng)污水處理，提高污水使用率對污水進(jìn)行處理，消除地表水污染，積極開拓再生水的利用范圍，在實(shí)現(xiàn)污水資源化的同時，回收局部資金用于污水處理，使污水資源化過程納入良性循環(huán)軌道。 結(jié)合本地區(qū)水資源條件，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推廣節(jié)水工業(yè)

8、和節(jié)水農(nóng)業(yè)，提高水的投入產(chǎn)出比。 加快節(jié)水工業(yè)建設(shè)。 努力控制非關(guān)聯(lián)性大耗水型企業(yè)開展，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向耗水少的資金密集和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)開展，提高支柱產(chǎn)業(yè)的科技密集程度，加速開展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，降低萬元產(chǎn)值耗水量，提高工業(yè)用水重復(fù)利用率。 加快節(jié)水農(nóng)業(yè)建設(shè)。 推廣工程節(jié)水技術(shù)，實(shí)施平原區(qū)低壓管道、北部山區(qū)水池水窖及棚菜區(qū)滴灌微噴節(jié)水灌溉工程，加快洼地深渠河網(wǎng)化臺田建設(shè)，抓好灤下灌區(qū)、陡河灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水工程；科學(xué)調(diào)度水源，推行節(jié)水灌溉制度；因地制宜推廣旱育稀植、地膜覆蓋等農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)。推廣農(nóng)業(yè)用水計量收費(fèi)，提高農(nóng)民節(jié)水積極性。到2021年，全市爭取新開展節(jié)水灌溉面積6.67萬公頃，減少農(nóng)業(yè)灌溉用水

9、1.5億m3。建立農(nóng)業(yè)水資源環(huán)境系統(tǒng)，建立生態(tài)農(nóng)業(yè)，以適應(yīng)水資源條件。充分利用土壤水，發(fā)揮土壤水庫的調(diào)節(jié)能力，推廣雨養(yǎng)型農(nóng)業(yè)、適水種植和科學(xué)灌溉制度，積極采用管道輸水、噴、灌和秸稈覆蓋等先進(jìn)技術(shù)，提高水資源利用效率。 改革行政管理體制，建立水資源統(tǒng)一管理體系。 實(shí)施“事企剝離，各司其政，實(shí)事求是的原那么，在統(tǒng)一行政部門的宏觀指導(dǎo)下門真正做到產(chǎn)權(quán)清晰，責(zé)權(quán)明確，建立用水戶參與水管理決策的民主管理機(jī)制。 3.結(jié)語 通過搜集唐山市地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)資料，廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于地面沉降研究的相關(guān)文獻(xiàn)，應(yīng)用水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)等理論知識，結(jié)合唐山市的實(shí)際情況，深入分析了區(qū)內(nèi)地面沉降形成的機(jī)理和開展趨勢，提出地面沉降防治措施。從合理利用地下水資源的角度出發(fā)并結(jié)合唐山市的具體情況，制定了合