地面沉降形成原因如下:
1.開發(fā)利用地下流體資源。由于抽取地下水,在許多國家和地區(qū)產(chǎn)生了地面沉降。20世紀(jì)20年代,我國上海、天津在市區(qū)集中開采地下水的地區(qū)發(fā)生地面沉降。華北平原地下水降落漏斗和地面沉降已經(jīng)引起廣泛關(guān)注。
2.巖溶塌陷。中國是世界上巖溶最多的國家之一。隨著巖溶地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,巖溶區(qū)土地資源、水資源和礦產(chǎn)資源開發(fā)不斷增強(qiáng),由此引發(fā)的巖溶塌陷問題日益突出,已成為巖溶地區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害問題。
3.開采固體礦產(chǎn)。礦山塌陷多分布在礦山的采空區(qū),以采煤塌陷最為突出。中國有約20個(gè)省區(qū)發(fā)生采空塌陷,以黑龍江、山西、安徽、山東、河南等省最為嚴(yán)重。
4.工程環(huán)境效應(yīng)。密集高層建筑群等工程環(huán)境效應(yīng)是近年來新的沉降制約因素,在地區(qū)城市化進(jìn)程中不斷顯露,在部分地區(qū)的大規(guī)模城市改造建設(shè)中地面沉降效應(yīng)明顯。
據(jù)統(tǒng)計(jì),目前世界上已有60多個(gè)國家和地區(qū)發(fā)生地面沉降,包括美國、中國、日本、墨西哥、意大利、泰國、英國、俄羅斯、委內(nèi)瑞拉、荷蘭、越南、匈牙利、德國、印度尼西亞、新西蘭、比利時(shí)、南非等。
自1921年上海市區(qū)最早發(fā)現(xiàn)地面沉降以來,至今中國已有90多個(gè)城市和地區(qū)發(fā)生不同程度的地面沉降,到2003年沉降面積達(dá)93885km2。代表性地區(qū)有上海,天津,浙江的寧波、嘉興,江蘇的蘇州、無錫、常州,河北的滄州、唐山、衡水、保定、任丘、南宮,山東的菏澤、濟(jì)寧、德州,安徽的阜陽,山西的臨汾、太原、大同,河南的安陽、開封、洛陽、許昌、鄭州,臺灣的臺北、彰化、屏東等8個(gè)縣市,陜西的西安,北京和松遼平原等。在這些地區(qū)中最為突出的是以上海為代表的長江三角洲、以天津?yàn)榇淼沫h(huán)渤海區(qū)和西安等地。
地面沉降分為構(gòu)造沉降、抽水沉降和采空沉降三種類型
(1) 構(gòu)造沉降,由地殼沉降運(yùn)動引起的地面下沉現(xiàn)象;
(2) 抽水沉降,由于過量抽汲地下水(或油、氣)引起水位(或油、氣壓)下降,在欠固結(jié)或半固結(jié)土層分布區(qū),土層固結(jié)壓密而造成的大面積地面下沉現(xiàn)象;
(3) 采空沉降,因地下大面積采空引起頂板巖(土)體下沉而造成的地面碟狀洼地現(xiàn)象。中國出現(xiàn)的地面沉降的城市較多。
地面沉降的危害主要有
(1)毀壞建筑物和生產(chǎn)設(shè)施;
(2)不利于建設(shè)事業(yè)和資源開發(fā)。發(fā)生地面沉降的地區(qū)屬于地層不穩(wěn)定的地帶,在進(jìn)行城市建設(shè)和資源開發(fā)時(shí),需要更多的建設(shè)投資,而且生產(chǎn)能力也受到限制;
(3)造成海水倒灌。地面沉降區(qū)多出現(xiàn)在沿海地帶。地面沉降到接近海面時(shí),會發(fā)生海水倒灌,使土壤和地下水鹽堿化。
地面沉降是自然因素和人為因素綜合作用下形成的地面標(biāo)高損失。地面沉降現(xiàn)象與人類活動密切相關(guān)?,F(xiàn)在人們研究地面沉降的原因時(shí),不難發(fā)現(xiàn),人為因素已大大超過了自然因素。尤其是近幾十年來,人類過度開采石油、天然氣、固體礦產(chǎn)、地下水等地下資源,使貯存這些固體、液體和氣體的沉積層的孔隙壓力發(fā)生趨勢性的降低,有效應(yīng)力增大,從而導(dǎo)致地層的壓密。直接導(dǎo)致了今天全球范圍內(nèi)的地面沉降。人為的地面沉降廣泛見于一些大量開采地下水的大城市和石油或天然氣開采區(qū)。地面沉降主要由抽水作用形成,但又與軟土層的厚度、地殼下沉,以及高層建筑等因素密切相關(guān)。
地面沉降一般表現(xiàn)為區(qū)域性下沉和局部下沉兩種形式。可引起建筑物傾斜,破壞地基的穩(wěn)定性。濱海城市會造成海水倒灌,給生產(chǎn)和生活帶來很大影響。造成地面沉降的原因很多,地殼運(yùn)動、海平面上升等會引起區(qū)域性沉降;而引起城市局部地面沉降的主要原因則與大量開采地下水有密切關(guān)系。
地面沉降怎么防治呢?由于地面沉降災(zāi)害主要是由過量抽取地下水或油氣等礦產(chǎn)資源引起的,所以預(yù)防和控制地面沉降的根本途徑是合理開發(fā)地下資源,保持含水層一定的水位高度。為此采取的具體措施是:控制地下水開采量,合理開采油氣;調(diào)整地下水和油氣開采區(qū)(段)和開采層,避免局部地段過量集中開采;進(jìn)行地下水人工補(bǔ)給,建立均衡開采模式。除上述預(yù)防和控制措施外,對一些受地面沉降危害的工程設(shè)施以及可能產(chǎn)生的災(zāi)害性活動需要采取必要的防治性工程措施,以防治地面沉降活動的危害,如加固建筑物,防止不均勻沉陷。
20世紀(jì)20年代初,中國最早在上海和天津市區(qū)發(fā)現(xiàn)地面沉降,至20世紀(jì)60年代兩地地面沉降災(zāi)害已十分嚴(yán)重。20世紀(jì)70年代,長江三角洲主要城市及平原區(qū)、天津市平原區(qū)、華北平原東部地區(qū)相繼產(chǎn)生地面沉降;80年代以來,中小城市和農(nóng)村地區(qū)地下水開采利用量大幅度增加,地面沉降范圍也由此從城市向農(nóng)村擴(kuò)展,在城市連片發(fā)展。同時(shí),地面沉降地區(qū)伴生的地裂縫,加劇了地面沉降災(zāi)害。
截至2011年12月,中國有50余個(gè)城市出現(xiàn)地面沉降,長三角地區(qū)、華北平原和汾渭盆地已成重災(zāi)區(qū)。代表地區(qū)有上海,天津,浙江的寧波、嘉興,江蘇的蘇州、無錫、常州,河北的滄州、唐山、衡水、保定、任丘、南宮,山東的菏澤、濟(jì)寧、德州,安徽的阜陽,山西的臨汾、太原、大同,河南的安陽、開封、洛陽、許昌、鄭州,臺灣的臺北、彰化、屏東等,陜西的西安,北京和松遼平原等。
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