|
地表面在铅直方向发生的高程降低的现象。 成因 产生地面沉降的自然地质作用有：溶蚀、侵蚀、氧化、融化、侧向径流、地下物质致密、地震、地壳缓慢翘曲、火山活动等。人类活动引起的有：从地下开采固体、液体或气体物质，以及使地下产生某些类型的缺水、松散沉积物湿润等。 人为原因引起的地面沉降的速度和范围一般较大，已成为人类瞩目的环境问题。从全世界范围看，不合理开采地下水引起的地面沉降较为突出。东京、曼谷、大阪、墨西哥城、上海、天津、台北等城市由于超采地下水，造成大面积地面沉降。墨西哥城市区大部分地面沉降超过3m，最大达到8m。由于农业灌溉过量开采地下水，在美国圣华金（San Joaquin）流域、圣克拉拉（San Clara）流域和日本白石平原等，都造成了地面沉降。圣华金流域有9000km2土地受到影响，1920～1969年最大沉降达8.55m。 危害 地面沉降造成的危害主要有：损坏建筑物和生产设施，如房屋倾斜、开裂；破坏地下管道、渠道和机井；造成近海平原或低洼地区排水困难，使地下水矿化度升高，土壤盐碱化加重，更易遭受洪水和海潮的侵袭。 机理 抽吸地下水，使地下水水位下降。含水层组骨架的粒间压力增加，造成沉积物的压密。砂层的压密，是在高压下颗粒破碎所致；黏土的压实，是颗粒重新调整与变形使孔隙率减小所致。土体的压缩取决于孔隙水的排出速率。抽取地下水引起的地面沉降，大多数发生在第四纪末固结和半固结的松散沉积地层，且多属细粒土组成的地层，黏土层一般孔隙率高，易压缩。黏土矿物含量越高，其可压缩性越大。沉降取决于地层岩性以及承压水头的大小和历时。 沉降过程 水头下降和沉积地层压密之间在时间上不一致，压密所需要的时间与沉积物厚度的平方成正比。一般作用在黏土层的应力是逐渐增加的，黏土层达到压缩固结需要10～50年或更长时间；厚层黏土完全压缩固结则需数百年。砂和粉质土地层的压密则在承压水头下降后数年才能达到。 地面沉降量的大小受抽水数量、开采深度、地层结构、补给条件等多种因素的影响。美国圣克拉拉流域1934～1967年地面沉降总体积6.17亿m3，约为总抽水量的10%；日本白石平原为18%。 观测 精确的地面沉降数据，依靠地面水准测量取得。测量水准标志有地面标、分层标、基岩标。地面标设置在地表、所表示的沉降量是该点以下地层的总沉降量。分层标是用来观测地表下部不同深度地层的沉降量的，每层顶部分层标的沉降量减去该层底部分层标的沉降量，即为该层的沉降量。基岩标设在不受沉降影响的基岩上，就近进行水准测量，可以提高精度。通过观测，可以分析计算沉降量和沉降范围，总结沉降规律，制定预防措施。 预防措施 在抽取地下水引起地面沉降的地区，采取限制抽取地下水的数量、控制抽水能力、限制抽水的层次与深度，以及进行地下水人工回灌等，加强对地下水超采区的严格管理。
|
