新形勢下上海地面沉降防治策略的思考與建議

嚴(yán)學(xué)新，楊天亮

（1. 上海自然資源研究中心，上海 200072；2. 自然資源部地面沉降監(jiān)測與防治重點實驗室，上海 200072）

1 上海地面沉降防治面臨的新形勢

（1）地面沉降對城市安全影響將長期存在

上海地處長江三角洲前緣堆積平原，陸地主要由約三千年以來多次反復(fù)的海陸環(huán)境變遷而成，新近沉積了厚達二、三百米的第四系松散沉積物，最近成陸的歷史不足百年。因此在歷史長河中，上海非常“年輕”，地質(zhì)土體沉積時間短，地面高程非常低，僅為2.5～4.0米，巨厚的軟弱土層極易壓縮變形，為地面沉降災(zāi)害的發(fā)育和長期發(fā)展提供了內(nèi)因。地面沉降具有分布范圍廣、不均勻、不可逆、緩變性、敏感性、持久性等鮮明特征，短短百年已經(jīng)造成了上海最大達約3米的地面下沉，在潛移默化中改變著城市原始地貌形態(tài)和天然徑流狀態(tài)，直接且長期威脅著軌道交通、防汛墻、高鐵等城市重大基礎(chǔ)設(shè)施運營安全，并隨著地面沉降發(fā)展累積而不斷加劇。因此，地面沉降災(zāi)害導(dǎo)致的地面高程損失，就像一個無形的“殺手”，長期威脅著低海拔城市安全和永續(xù)發(fā)展，唯有通過長期監(jiān)控指導(dǎo)地面沉降防治。

（2）地下水位持續(xù)抬升態(tài)勢亟需科學(xué)管控

由于上海歷史上超量開采地下水，已造成五個承壓含水層地下水位大幅下降，誘發(fā)了嚴(yán)重的地面沉降問題。上海自1964年開始控制地下水開采并實施地下水人工回灌措施，特別是上世紀(jì)90年代末期以來，本市大幅壓縮地下水開采量，由上世紀(jì)60年代的每年約2億噸持續(xù)壓縮到2019年的118萬噸；同時，地下水回灌量持續(xù)增加，自2013年以來地下水回灌量持續(xù)保持在2000萬噸/年以上。地下水開采與回灌管理措施的有效實施，促使各承壓含水層水位持續(xù)保持抬升態(tài)勢，第二至第五承壓含水層地下水位最大抬升幅度分別達到了約16米、24米、45米、55米，且目前仍保持約0.1～1.5米/年的抬升態(tài)勢，為有效控制地面沉降做出了重要貢獻，但同時該態(tài)勢持續(xù)發(fā)展將可能在未來一段時期內(nèi)帶來一定不良效應(yīng)，需要對地下水采灌量和地下水位進行科學(xué)管控。

（3）工程建設(shè)活動已經(jīng)成為地面沉降致災(zāi)主因

當(dāng)前上海地面沉降總體上處于基本平穩(wěn)的態(tài)勢，但隨著城市的高速建設(shè)發(fā)展，地面沉降致災(zāi)因素也發(fā)生了較大變化。根據(jù)全市土體分層沉降分析，新世紀(jì)以前地面沉降的主控因素為深層承壓水開采，深部各承壓含水層土體壓縮變形對地面沉降的影響權(quán)重占比達七成以上。但2000年以來，由于工程建設(shè)活動，尤其是地下空間開發(fā)中深基坑工程降水導(dǎo)致的淺部軟弱土層變形的影響權(quán)重持續(xù)增大，這一趨勢將會隨著城市建設(shè)運行持續(xù)發(fā)展，因此，工程建設(shè)活動已經(jīng)成為新時期地面沉降的致災(zāi)主因。

（4）不均勻沉降對重大基礎(chǔ)設(shè)施安全運營影響突出

自2007年以來，全市總體上平均地面沉降量已持續(xù)控制在7毫米/年以內(nèi)，但在區(qū)域上卻呈現(xiàn)出顯著的不均勻沉降特征，在城市中形成了多個大小不一的沉降漏斗區(qū)，當(dāng)軌道交通、高鐵等長距離、高敏感性重大基礎(chǔ)設(shè)施穿越各地面沉降漏斗區(qū)時，將遭受不同程度的差異沉降影響，從而威脅其運行安全。

（5）信息革命促使地面沉降監(jiān)測智慧化轉(zhuǎn)變

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的地面沉降人工監(jiān)測和自動化監(jiān)測技術(shù)面臨著巨大變革，地面沉降監(jiān)測技術(shù)方法及數(shù)據(jù)處理亟需提升和升級更新?，F(xiàn)代化信息技術(shù)為地面沉降智慧化系統(tǒng)化監(jiān)測提供了全新解決方案，充分利用好現(xiàn)代化信息技術(shù)，服務(wù)于地面沉降智慧化監(jiān)測，也是新時期地面沉降防治工作面臨的新形勢。

2 新形勢下上海地面沉降防治策略建議

（1）優(yōu)化地面沉降監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及技術(shù)方法

一是轉(zhuǎn)變導(dǎo)向，地面沉降監(jiān)測作為公益性、基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性工作，應(yīng)從常規(guī)監(jiān)測導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足日常監(jiān)控、精細(xì)治理、應(yīng)用服務(wù)等多元化需求和效果導(dǎo)向。

二是優(yōu)化布局，進一步完善地面沉降監(jiān)測薄弱區(qū)和重點區(qū)的網(wǎng)點設(shè)施，構(gòu)建地面沉降智能監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)推進地面沉降星空地一體化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的分級、分區(qū)、分層建設(shè)。

三是優(yōu)化方法，構(gòu)建融合傳統(tǒng)技術(shù)、遙感技術(shù)、感知技術(shù)、人工智能等多方法的監(jiān)測技術(shù)體系，提高地面沉降星空地一體化監(jiān)測技術(shù)能力，提升地面沉降感知監(jiān)測、智能分析、智慧預(yù)警水平。

（2）實施地下水資源采灌動態(tài)調(diào)節(jié)

一是明確指標(biāo)，結(jié)合地面沉降分區(qū)管控和水資源管理要求，優(yōu)化地下水采灌結(jié)構(gòu)，研究提出分區(qū)、分層的地下水采灌量和地下水位管控指標(biāo)，優(yōu)化地下水采灌方案。

二是完善機制，結(jié)合地面沉降發(fā)展態(tài)勢和防治目標(biāo)，建立健全地下水采灌動態(tài)調(diào)節(jié)和跟蹤評估機制，實施地下水開采與回灌動態(tài)管理。

三是落實措施，強化地下水開采與回灌動態(tài)調(diào)節(jié)措施的有效實施，嚴(yán)控各承壓含水層安全水頭，加強指標(biāo)控制、動態(tài)評估、過程監(jiān)督和績效管理。

（3）加強建設(shè)工程基坑降水活動全過程監(jiān)管

一是健全機制，基于地面沉降防控要求，完善建設(shè)工程深基坑降水地面沉降管控制度，優(yōu)化基坑工程全過程監(jiān)管機制，保障地面沉降防控措施有效實施。

二是有償使用，強化地下水的自然資源屬性，應(yīng)有序開發(fā)和有償使用，推進建設(shè)工程抽排地下水水資源論證及水資源費征收制度，加強地下水資源保護。

三是在線監(jiān)管，按照“一網(wǎng)統(tǒng)管”要求，將基坑工程降水活動納入建設(shè)工程在線監(jiān)管平臺，落實基坑工程降水和地面沉降防治成果匯交。

（4）健全地面沉降協(xié)調(diào)管控制度機制

一是協(xié)調(diào)管控，構(gòu)建集“綜合防控、采灌管理、工程監(jiān)管、應(yīng)急管控”四位一體的“三局兩委”地面沉降綜合協(xié)調(diào)管控新機制，推進地面沉降防治管理由“部門協(xié)作”向“聯(lián)勤聯(lián)動、群防群治、協(xié)調(diào)管控”轉(zhuǎn)變。

二是智慧預(yù)警，充分運用智能感知、大數(shù)據(jù)分析、云計算等互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)，按照“一網(wǎng)統(tǒng)管”要求建設(shè)完善地面沉降智能分析與監(jiān)測預(yù)警平臺及安全預(yù)警決策機制。

三是區(qū)域聯(lián)動，擴展“三省一市”長三角地區(qū)地面沉降區(qū)域聯(lián)動機制的內(nèi)涵和功能，再造長三角地面沉降一體化防治機制，助力長三角區(qū)域一體化建設(shè)。

四是執(zhí)法保護，完善地面沉降防治法規(guī)配套機制，強化地面沉降監(jiān)測與防治設(shè)施的依法保護，確保設(shè)施有效運行。