地面沉降防治区划
根据区内地面沉降现状、危害程度、水文地质工程地质条件和地面沉降预测结果,将工作区划分为3个地面沉降灾害防治区(图14-5)。图14-5 德州市城区地面沉降防治区划图
1.重要防治区
分布于市区和二屯一线,面积207km2,是德州市政治经济文化的中心地段,区内交通线路密集。该区深层地下水位埋深大于110m,地面沉降累计沉降量大于500mm,1991~2006年,年均沉降速率为34~66.1mm,预测2016年地面累计沉降量大于900mm,是深层地下水开采集中区,也是地面沉降和深层地下水降落漏斗的中心区。该区深层地下水主要使用单位为工业、第三产业和城市生活。对此提出如下防治措施:该区深层地下水资源应严格控制开采量,对现有深水井实行部分封闭;调整开采布局,加强浅层地下水的开发利用,引进外地水资源;建立水资源循环利用系统,提高水资源的重复利用率;进行人工回灌,涵养水源,恢复地下水位;对地下水和地面沉降进行长期监测。2.次要防治区位于抬头寺、避雪店一带,面积126km2,是区内深层地下水次级开采区。该区深层地下水位标高小于-75m,2006年地面累计沉降量大于400mm,1991~2006年,年均沉降速率为27mm,预测2016年地面累计沉降量大于800mm,是地面沉降和深层地下水降落漏斗的发展地段。该区深层地下水主要使用单位为工业、农业、第三产业等。对此提出如下防治措施:该区深层地下水只能作后备水源,实行控制开采,调整开采布局,强化浅层地下水的开发利用,引进外地水资源;建立水资源循环利用系统,提高水资源的利用率;对地下水和地面沉降进行长期监测。3.一般防治区位于预测区外围的赵宅、黄河涯一带,面积207km2,是德城区农业发展的重要地段。该区大部分地段深层地下水水位标高小于-55m,2006年地面累计沉降量大于350mm,1991~2006年,年均沉降速率为23mm,预测2016年地面累计沉降量大于600mm。深层地下水开采比较分散,是地面沉降和深层地下水超采漏斗的过渡地段。该区深层地下水主要满足乡镇人民的生活用水,其次是部分小企业的工业用水。对此提出如下防治措施:该区深层地下水实行控制开采,强化浅层地下水的开发利用,贯彻以浅为主,浅、中、深层地下水开发相结合的 *** ,适当引用地表水;建立水资源循环利用系统,提高水资源的利用率;对地下水和地面沉降进行长期监测。地面沉降防治战略
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 *** ,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政策的制定。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限制深层地下水的开采。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 *** 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 *** 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 *** 。自1966年以来,上海的地面沉降已基本得到缓解。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 *** 。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更优化为原则,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 *** 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 *** 是进行人工回灌和限制或 *** 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,或者按照更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更佳的效益。
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更低水位,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-地下水联合管理的更佳经济效益,又要控制地面沉降的风险。
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为了治理地面沉降,可以在开发深层地下水以后再进行回灌,使得地下水位恢复,地面回弹。
为了治理地面沉降,可以在开发深层地下水以后再进行回灌,使得地下水位恢复,地面回弹。
A. 正确
B. 错误
A
《全国地面沉降防治规划》意在应对我国长江三角洲、()、汾渭盆地等日趋严重的地面沉降灾害。
《全国地面沉降防治规划》意在应对我国长江三角洲、()、汾渭盆地等日趋严重的地面沉降灾害。A、黄土高原
B、成都平原
C、华北平原
D、珠江三角洲
C
针对降水引起周围地面沉降,可采取的预防措施有哪些
一、加强监测。二、多种措施综合解决地面沉降问题
地面沉降在经济发达地区可能导致严重的财产和基础下部建筑的损失。更具有代表性的地面沉降是由人为造成的,由于人为抽取地下水而导致含水层系
统受压缩而产生地面沉降。针对这种情况必须采取措施减少地下水的使用量,增加地面水补给。
1、修复技术
为了满足供水和改善水质的要求,含水层存储和修复技术在美国各州得以广泛
应用。在圣克拉拉山谷,目前需水量仍然很大,但由于地表水的引入,回灌得以实施,使得地下水抽汲量减少,从而防止了地下水位继续下降。另外,该区水资源管
理局在当地的河流上建立了5个蓄水坝以收集雨水,这样增加了河水对流经区的地下水的补给。这个地区是美国之一个被发现也是之一个采取有效措施并在1969
年前后终止了沉降地区。同样的情况还有亚利桑那州的中南部,通过引入科罗拉多河的河水,减少了地下水的需求强度,从而缓解了地面沉降。
2、土地使用
为了防止地面沉降,将土地使用由农业用地型向城市用地型转变,以降低需水强度,防止地下水位的进一步下降。佛罗里达州的泥沼区使用这种 *** 可以防止有机土的进一步分解,减缓有机质氧化的速度,使地面发生沉降的速度降低,地基更加稳定。
3、节水措施
利用含水层组贮藏和运输地下水,要优于造价高昴的地表蓄水和输水系统。美国的研究人员采用先进和合理的地下水运输 *** ,作出地下水使用的远景规划。节水是制止沉降的一项重要措施。例如在圣琼斯地区,目前人均用水量只有1920年的1/5,远低于过去作为农业用地时的用水量。因此即便是在1976年~1977年和1987年~1991年期间,这两个州的主要旱期里,水位还是保持在历史更低水位以上。
4、加固堤防
对沿海城市进行海岸加固,建造堤防防止洪水泛滥和海水入侵。例如在加利福尼亚州境内三角洲地区,大面积的人工堤坝及人工岛有效地保护了这个三角洲,使之免遭海水的入侵,同时维持了有利的淡水坡度,保护了淡水源。
5、立法保护
美国对地下水的使用进行立法,使水资源有一个合理的使用环境。如在圣拉拉山谷成立一个专门的水资源管理机构来管理该区的用水,使地表水和地下水得到了长期有效的综合利用。美国许多地区甚至采取法制措施来防治地面沉降。例如1980年通过了《亚利桑那地下水管理法案》。其基本目标是加强对已衰竭含水层组的管理,把有限的地下水资源进行最合理的分配,开发新的水资源供应来增加亚利桑那的地下水资源。
6、减少落水洞
美国已有的案例表明,落水洞的活动与地下水的抽取有直接关系,控制地下水位的波动可以防止落水洞的形成。如美国佛罗里达西南水资源管理区与其他水资源机构通力合作,设立了佛罗里达中西部地下水的临界水位。更低水位的提出将会改良一些诱发条件,减少落水洞产生的影响。