地下水開采造成的地面沉降研究

田青TIAN Qing

（山西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，太原 030024）

（Shanxi Geological Environment Monitoring Center，Taiyuan 030024，China）

0 引言

地面沉降具體是指某一地區(qū)由于各種原因造成的地表淺部松散沉積物加密壓實進而形成的下降地面標高問題，這是一種具有緩慢特點的地質(zhì)災害。近些年來，我國由于經(jīng)濟的高速發(fā)展，相應的也提高了人民的生活質(zhì)量，迅速擴大了城市的建發(fā)展規(guī)模，資源和環(huán)境問題更加突出，城市增加了承載力，過度對地下水進行開采，造成迅速降低了地下水位，進一步形成地面沉降問題，嚴重威脅著我國地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。

1 導致地面沉降的因素

地面沉降也是一種環(huán)境地質(zhì)問題，其形成原因是通過各種因素對地面高程緩慢進行降低，最終形成的一種嚴重的地質(zhì)災害。地面沉降的成因很多，天然因素包括：新構造運動感、海平面持續(xù)上升以及地殼激烈運動等；人為因素包括：對地下水、石油及天然的無計劃開采以及地熱的使用等。近年來不斷增多的城市高層建筑，產(chǎn)生了更加顯著的地面沉降。地面沉降形成的重要原因是人類活動與地質(zhì)作用，過度開采地下水便是其中之一。我國及世界的重要地面沉降區(qū)域形成原因都是過度開采地下水。一般都是大范圍的地面沉降區(qū)域，沉降過程緩慢，通常早期不容易發(fā)現(xiàn)，也無法得到人們的重視。它很多集中在大中型城市，嚴重影響了人們的生活和工作，也帶來了極大的損失與危害，作為一種十分嚴重的環(huán)境地質(zhì)問題，對我國的經(jīng)濟發(fā)展造成了影響與制約。既然過度開采地下水是形成地面沉降的重要原因，為什么還要繼續(xù)開采。這就需要分析我國的水資源情況。人類的生活與生產(chǎn)都與水發(fā)生了密切關聯(lián)，國家經(jīng)濟安全的重要基礎也是水資源，其保證了社會經(jīng)濟的健康發(fā)展。我國擁有居于世界第6 位的水資源總量，但是人均保有量卻排在了全球第128 位。水資源的關鍵部分就是地下水，其在確保人們安居樂業(yè)、社會經(jīng)濟發(fā)展以及生態(tài)平衡維持方面體現(xiàn)出重要功能，特別是十分短缺地表水資源的地區(qū)，地下水發(fā)揮了重要的替代功能。

2 監(jiān)測地面沉降的方法

2.1 伸長計對地面沉降與水平位移進行測量 鉆孔伸長計能夠?qū)Φ乇砼c鉆孔底部參照點之間形成的垂直距離的持續(xù)變化積極記錄。當含水層地區(qū)產(chǎn)生壓實，對觀測點持續(xù)變形精準測量的有效工具便是伸長計。當含水層地區(qū)壓實底部出現(xiàn)地下階地標志時，可以將伸長計作為局部測量的穩(wěn)定參照點和初始點。將多級伸長計插入一個簡單儀器中還能夠?qū)Σ煌疃群畬訅簩嵡闆r積極測量。

2.2 雷達干涉測量技術 干涉測量與孔徑雷達合成屬于一種新型高效工具，它能夠利用雷達信號測量變形的地殼，并且得到的空間清晰度與測量分辨率突破了傳統(tǒng)技術所能達到的極限。針對某一地區(qū)來說，假如在某一時間段內(nèi)，存在著一些穩(wěn)定的雷達反射物體，則能夠高精度測量反射物體所在位置的變化。

2.3 GPS 測量 利用全球定位系統(tǒng)可以測量大范圍的區(qū)域網(wǎng)。利用人造地球衛(wèi)星GPS 可以實施三邊定位測量。就是通過雷達信號從衛(wèi)星傳至接收天線需要的時間對距離進行計算。利用接收器以及最少4 顆人造衛(wèi)星之間的距離就能對所在位置產(chǎn)生的三維坐標進行確定。在測量地面沉降以及地殼運動時，當2 臺GPS 接收器在觀測點上對同組衛(wèi)星群發(fā)射的雷達信號進行接收時，就能確定這兩個觀測點的相對位置。在之后的某一時間段內(nèi)，當人造衛(wèi)星第二次對這兩個觀測點進行捕捉時，就能測出它們在這一時間段內(nèi)的相對運動。

3 解決地面沉降與地下水開采沖突的措施

防治過度開采地下水帶來的災害并不是簡單的事情，必須根據(jù)實際情況，制定防治措施。對開發(fā)利用水資源科學計劃，合理使用地下水資源，深入分析地下水系統(tǒng)結構以及地面沉降狀況，劃定地下水超采區(qū)域，在科學范圍內(nèi)嚴格控制開采地下水量。加強管理用水，科學用水，進而對工業(yè)用地下水有效控制，并且把優(yōu)質(zhì)地下水當作生活用水逐漸過度為飲用水水源；通過經(jīng)濟杠桿，實施優(yōu)質(zhì)優(yōu)價；為了改善地面水性能，不斷提升供水能力，應該加大綜合治理環(huán)境的力度，努力尋找代替水源。

如果地面沉降十分嚴重，必須立即結束地下水開采工作；對含水層采用人工回灌，這一過程中應當對回灌源水質(zhì)標準嚴格控制，避免發(fā)生污染地下水現(xiàn)象，同時根據(jù)形成地面沉降的一般規(guī)律，設計合理的采灌計劃；積極對地下水開采順序進行調(diào)整，實施科學開采，適當對更深層次的地下水進行開采。認真做好組織規(guī)劃工作；政府各個部門應當在議事日程中列入該規(guī)劃，建立協(xié)調(diào)部門，對實施規(guī)劃情況定期檢查；加強建設相關法律標準，對地質(zhì)環(huán)境積極保護；培養(yǎng)人們的法律觀念，促進社會全體都主動保護地質(zhì)環(huán)境。加強實施和管理重點項目，嚴格根據(jù)規(guī)劃進行立項，動態(tài)管理項目，根據(jù)設計開展施工，按照工程進度運用資金。在控制總量的基礎上，進一步對開采地下水布局積極優(yōu)化，將根據(jù)層次、地區(qū)與時間將綜合開采調(diào)整為根據(jù)含水系統(tǒng)熱點的分散形式的開采，防止地下水進一步發(fā)展為降落漏斗形式。

3.1 不斷對地下水和地面沉降動態(tài)監(jiān)測積極完善 對動態(tài)監(jiān)測地下水網(wǎng)絡積極完善，加強動態(tài)監(jiān)測地下水，改善監(jiān)測措施，迅速構建對地下水動態(tài)監(jiān)測信息網(wǎng)絡，有效保證監(jiān)測結果的準確性。并且對監(jiān)測地面沉降區(qū)域網(wǎng)絡積極完善，綜合GPS 監(jiān)測網(wǎng)絡和分層標盡快構建監(jiān)測地面沉降網(wǎng)絡體系，獲得具有自動化特點的GPS 分層監(jiān)測標組。及時了解開采地下水和地面動態(tài)沉降的狀況，合理調(diào)整開采地下水計劃，實現(xiàn)動態(tài)管理地下水資源。

3.2 加強研究地面沉降預報預警系統(tǒng) 對預測預警及防治地面沉降積極實行研究，了解地面沉降、地下水開采、動態(tài)水位和地質(zhì)構造四者間的聯(lián)系與變化趨勢，結合海平面演變規(guī)律深入探討，客觀判斷地面沉降可能給國家、地區(qū)和人們帶來的危害。然后有針對性的建立預報預警機制，只有這樣才能有效的避免地面沉降可能造成的危害，為城市的可持續(xù)發(fā)展貢獻更多的力量。

3.3 科學實施地下水人工回灌 有效預防地面沉降的重要方法是人工回灌，這一方法操作簡單，技術可行，并且能夠有效發(fā)揮蓄水儲能的整體效果。應當創(chuàng)作積極條件，在確保水質(zhì)的基礎上，挑選有利的水文地質(zhì)條件構建人工回灌地下水試驗場，組織相關試驗，同時有計劃的對地下水人工回灌工作進行推廣。

4 結束語

對地面沉降進行控制的關鍵在于控制地下水的開采，實現(xiàn)量入為出，轉(zhuǎn)變毫無節(jié)制的開采方式。只要達到這些要求，對地面沉降積極控制并不困難。既然地面沉降屬于一種人類活動造成的一種地質(zhì)環(huán)境問題，相信人類對它的規(guī)律充分了解之后，也會對自己的行為嚴格反思，規(guī)范自己的行為，進一步向著對這種危害人類的地質(zhì)災害徹底根治的目標積極努力。

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