美國專在沉降區(qū)搞大工程

本報駐美國特派記者 陳一鳴

20世紀(jì)初，美國工業(yè)化快速發(fā)展，港口、鐵路、地下工程、摩天大樓如雨后春筍般建起來。再加上人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展后對地下水開采的增多，美國多地曾出現(xiàn)過地面沉降事件頻發(fā)的時期。不過，隨著美國地質(zhì)勘探立法和技術(shù)水平的完善，以及對工程建設(shè)之前環(huán)境評估的重視，因施工而引發(fā)的地面沉降已在上世紀(jì)后半期得到有效控制。

地面沉降又稱地面下沉或地陷。地面沉降會對地表或地下構(gòu)筑物造成危害；在沿海地區(qū)還能引起海水倒灌、港灣設(shè)施失效等不良后果。地面沉降分自然的地面沉降和人為的地面沉降。前者可由地質(zhì)構(gòu)造運動、地震等引起；后者主要是大量抽取地下水所致，廣泛見于一些大量開采地下水的大城市和石油、天然氣開采區(qū)。

休斯敦曾是美國地面沉降最嚴(yán)重的地區(qū)之一。上世紀(jì)初，休斯敦修建了現(xiàn)代化港口，再加上當(dāng)?shù)厥凸I(yè)蓬勃興起，導(dǎo)致城市人口規(guī)模迅速擴(kuò)大，地下水長期過度開采。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，1906年至1995年期間，休斯敦附近大約8000平方公里的地表沉降了0.3米左右，這一地區(qū)的地陷形勢和石油以及地下水的開采情況非常吻合。1975年，得克薩斯州議會成立美國第一個地面沉降管理機(jī)構(gòu)——“哈里斯·加爾維斯頓沿岸地面沉降管理區(qū)”，以加強對地下水開采的管理，阻止地面的進(jìn)一步沉降。這個機(jī)構(gòu)有權(quán)拒絕發(fā)放鉆井許可證，促進(jìn)水資源的保護(hù)，并對社區(qū)和學(xué)校開展節(jié)水教育和宣傳，推進(jìn)地區(qū)由開采地下水向充分利用地表水轉(zhuǎn)變。20世紀(jì)70年代后期，由于地下水開采量下降，休斯敦航道沿線以及休斯敦東部的地陷都大幅度減少。目前，來自附近河流的地表水已成為供應(yīng)休斯敦地區(qū)工業(yè)用水的重要來源，地下水水位已開始“止跌回升”。

人工補給地下水目前被認(rèn)為是防治地面下沉效果最明顯的方法，即借助某些工程設(shè)施將地表水自流或用壓力注入地下儲水層以增加地下水的補給量，穩(wěn)定地下水水位。最典型的例子是美國的威明頓油田。該油田1936年投產(chǎn)，開發(fā)后沒有進(jìn)行早期注水，十幾年后出現(xiàn)地面下沉，致使港口被海水淹沒，鐵道扭曲、斷裂，公路橋梁產(chǎn)生裂縫和錯動，建筑物受損。1959年該地區(qū)進(jìn)行大規(guī)模注水，到1966年注水出現(xiàn)明顯效果，幾乎整個沉陷區(qū)已被穩(wěn)住并得以回升。

在防治地面沉降方面，美國加州圣克拉拉谷地的成功經(jīng)驗已成為全世界防治地面沉降的經(jīng)典案例。上世紀(jì)50年代該地區(qū)在治理地面沉降上獲得突出成績。該區(qū)水資源管理局在當(dāng)?shù)睾恿魃辖⒘?個蓄水壩以收集雨水，這樣增加了河水對流經(jīng)區(qū)的地下水的補給。同樣的情況還有亞利桑納州中南部，通過引入科羅拉多河的河水，減少了地下水的需求強度，從而緩解了地面沉降。

為防止地面沉降，美國很多有地面沉降可能的土地被規(guī)劃部門劃定為工業(yè)用地。美國規(guī)劃部門認(rèn)為，農(nóng)業(yè)用地對地下水需求量更大，造成地面沉降的危險也比工程建設(shè)更高。而在高層建筑、公路、橋梁、港口、地鐵等大型工程的施工中，許多地面沉降風(fēng)險恰恰可以借著施工的機(jī)會得到控制或排除。佛羅里達(dá)州的泥沼區(qū)使用這種方法可以防止有機(jī)土進(jìn)一步分解，減緩有機(jī)質(zhì)氧化的速度，使地面發(fā)生沉降的速度降低，地基更加穩(wěn)定。

現(xiàn)在，美國的地面沉降問題已經(jīng)沒那么嚴(yán)重了。除了上述治理措施外，美國的城市布局也在一定程度上解決了地面沉降問題。作為一個經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家，美國給人的印象是到處都有高可入云的摩天大樓，以及四通八達(dá)的地下設(shè)施。其實，美國城市中的高層建筑都聚集在城市中心區(qū)，大部分人口則生活在中心區(qū)以外密密麻麻的衛(wèi)星城。這些衛(wèi)星城的建筑最高不過五六層，一般只有兩三層。因此，在美國，只要把城市中心區(qū)建在地質(zhì)條件較好的地區(qū)，因高層建筑而發(fā)生的地面沉降即可避免。由于美國的小城鎮(zhèn)星羅棋布，城市軌道交通基本都在地上運行，只在紐約、洛杉磯這些特大城市的中心區(qū)存在地下鐵路，因此修建地鐵而引發(fā)的地面沉降在美國也不是個大問題?！?/p>