唐山地面沉降研究及防治对策

【摘 要】介绍了唐山市自然地理背景以及区域地质和地层状况；全面分析了唐山市地面沉降引起的各方面严重危害；深入分析了唐山市地面沉降形成的条件和影响因素， 通过研究唐山市水文地质与工程地质条件，分析地面沉降形成机理，认识到随着唐山市社会经济的快速发展，该地区地下水长期处于超采状态，这最终引起唐山市地面沉降灾害并且在不断加剧。

【关键词】地面沉降；防灾减灾；城市规划

1.地面沉降成因

1.1地面沉降形成条件

粘性土的岩性、厚度、固结性和渗透性是产生地面沉降的重要内在条件。唐山市新生代以来持续下降，第四纪地层多为冲积、湖积、海积的细颗粒松散沉积物，厚约400m～500m，以细颗粒为主，其中粘性土厚度占60%～70%。根据工程地质勘查和实验结果，唐山市埋深0m～80m地层多属欠固结，自上而下超固结比0.39～0.87。说明浅部地层具备产生地面沉降的内在条件。

1.2地面沉降影响因素

1.2.1自然因素

根据国家地震局地形变第一监测中心三十年来多期精密水准测量资料，研究了环渤海地区现今地壳垂直运动、华北沉降带沉降背景值1mm/a～1.5mm/a。但是现代地壳垂直运动是地壳层在发生缓慢变化，而地震影响地面沉降表现为突发性和不均匀性，沉降层位主要是固结程度低、发育浅部地层，所以唐山7.8级地震影响至1979年底已基本结束，80年代以来主要是过量开采深层地下水的影响。

1.2.2人为因素

长期过量开采深层地下水，承压水水位持续下降，是产生地面沉降的根本原因。唐山市由于区内强烈开采，区外袭夺，上游补给下降等影响导致滨海及滩涂地区水位下降。丰南区东田庄一带由于受到上游开采影响，1977年～1980年承压水位下降4m～6m，地面沉降100 mm。该地区地面沉降与深层地下水水位下降有较好的对应关系，空间展布及形态特征相似（见图1）。从图中可以看出：南堡开发区和唐海县城三个时间段的水位下降值最大，与此相匹配的地面沉降量也出现了峰值，空间展布规律十分的相似，从另一个侧面反映出了唐山市地面沉降灾害主要是由于人为过量开采地下水所致。

图1 水位下降与地面沉降关系剖面图

2.地面沉降防灾减灾对策

2.1加强地面沉降监测，完善监测预警体系

2.1.1要完善地下水动态监测网

动态监测是有效防治的“眼睛”，其所获得的资料为地下水资源保护和合理的开发利用有限的淡水资源提供了最主要的依据。在唐山市现有的地下水动态监测网点的基础之上，进一步加密监测点，调整优化监测网络，修复破损的专门监测井，优化调整监测点。加快地下水动态监测信息网络的建设，提高唐山市及其周边地区监测成果的时效性和服务水平，建立地下水信息管理系统（GIMS），实现地下水资源的动态管理，实现唐山市地面沉降在线监测。

2.1.2提高地面沉降监测技术，加强地面沉降预测预警能力

由于唐山市地面沉降研究起步比较晚，再加上在研究过程中地面沉降监测资料一直停留在常规精密水准测量阶段，数据资料的监测不连续、不完善、不精确，再加上唐山市没有自己的基岩标，长期以来该地区测量工作需要引测天津市基岩标，这些问题增加了后期地面沉降研究的难度，资料的实用性不强。鉴于此，唐山市地面沉降的研究应当积极吸取国内外经验，合理布设基岩标和分层标，采用先进的地面沉降监测技术，如：

①建设GPS地面沉降监测网。

②基于INSAR（合成孔径雷达干涉测量技术）的地面沉降监测。

③建立基于Arc GIS的地面沉降监测管理信息系统。

2.2建立地面沉降监测网络，做好地面沉降监测工作

依据国土开发布局和地面沉降现状及发展趋势，地面沉降监测网应当由三条测线组成。见图2。施测路线总长2750km，利用原Ⅰ等水准点30个、三角点5个、埋设水准点12个。根据输油管线需要，埋设三组分层标，布设在南堡嘴东输油管路上岸转运站、南堡经济开发区和唐海县城。分层标控制Ⅰ承压含水亚组上部弱透水层，埋深80m，Ⅰ承压含水亚组底部隔水层埋深250m～300m，Ⅱ承压含水亚组底界埋深400m左右，油气田地热田控制深度700m～1000m。

图2 唐山市地面沉降监测网

2.3督促含水层修复和存储

含水系统中由于各含水层组沉积环境、岩性、结构、水文地质特征及工程地质性质不同，使得各含水层组的临界开采水位、临界开采量均不相同。因此，调整开采层位，分层开采，是加强含水系统管理，有效控制地面沉降的重要措施。调整开采层位主要调整那些沉降速率大的含水组。首先，对补给条件差、含水层薄、粘性土层厚的含水组，要大幅压缩开采量；对夹有海相淤泥层并且次固结作用明显的含水组，则需停采；而对于具备补给条件好、含水层厚、粘性土层薄的含水组，开采量压缩幅度，则相对要小些。调整开采层位、分层开采的方案可在地面沉降定量预测预中，利用三维地下水流动模型及其垂向水流——沉降耦合模型，多方案对比后，进行评估。

2.4统筹水资源合理利用

（1）加强污水处理，提高污水使用率对污水进行处理，消除地表水污染，积极开拓再生水（处理后的污水）的利用范围，在实现污水资源化的同时，回收部分资金用于污水处理，使污水资源化过程纳入良性循环轨道。

（2）结合本地区水资源条件，调整产业结构，推广节水工业和节水农业，提高水的投入产出比。

①加快节水工业建设。

努力控制非关联性大耗水型企业发展，推动产业结构向耗水少的资金密集和技术密集型产业发展，提高支柱产业（冶金、化工、建材等原料加工业和机械电子等加工工业）的科技密集程度，加速发展高新技术产业（电子信息、新型材料、精细化工、生物工程等），降低万元产值耗水量，提高工业用水重复利用率。 （下转第48页）

（上接第37页）②加快节水农业建设。

推广工程节水技术，实施平原区低压管道、北部山区水池水窖及棚菜区滴灌微喷节水灌溉工程，加快洼地深渠河网化台田建设，抓好滦下灌区、陡河灌区续建配套节水工程；科学调度水源，推行节水灌溉制度；因地制宜推广旱育稀植、地膜覆盖等农艺节水技术。推广农业用水计量收费，提高农民节水积极性。到2010年，全市争取新发展节水灌溉面积6.67万公顷，减少农业灌溉用水1.5亿m3。建立农业——水资源——环境系统，建立生态农业，以适应水资源条件。充分利用土壤水，发挥土壤水库的调节能力，推广雨养型农业、适水种植和科学灌溉制度，积极采用管道输水、喷、灌和秸秆覆盖等先进技术，提高水资源利用效率。

（3）改革行政管理体制，建立水资源统一管理体系。

实施“事企剥离，各司其政，实事求是”的原则，在统一行政部门的宏观指导下门真正做到产权清晰，责权明确，建立用水户参与水管理决策的民主管理机制。

3.结语

通过搜集唐山市地形地貌、地质构造、地层、水文地质和工程地质资料，广泛查阅国内外关于地面沉降研究的相关文献，应用水文地质学、工程地质学、土力学等理论知识，结合唐山市的实际情况，深入分析了区内地面沉降形成的机理和发展趋势，提出地面沉降防治措施。从合理利用地下水资源的角度出发并结合唐山市的具体情况，制定了合理详细的地下水开采方案和地下水亏损补偿方案，并对该区今后的控沉工作提出了防治建议。

【参考文献】

[1]王亚南，苏健辉.唐山市地下水超采的危害与防治[J].河北水利水电技术，2000，（4）：15～18.

[2]石宏平.上海市地面沉降灾害经济损失评估[D].上海：同济大学硕士学位论文，2002：14～15.

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