中國地理論文

1、中國地理課程論文上海市地面沉降摘要 地面沉降是上海最主要的地質(zhì)災(zāi)害，近年來有加速趨勢,對上海的可持續(xù)發(fā)展以及城市安全造成較為不利的影響。地面沉降也通過洪澇、潮汛等顯性災(zāi)害的成災(zāi)風險與致災(zāi)頻率的增加,而體現(xiàn)出緩變型災(zāi)害的本質(zhì)。本文對上海地面沉降的歷史進行了回顧，分析了上海市地面沉降現(xiàn)狀的概況，以及地面沉降的機理和影響因素。最后,分析了防治上海地面沉降的對策，并對進一步加強地面沉降管理與法制建設(shè)提出建議。關(guān)鍵詞地面沉降；影響因素；城市安全；沉降防治上海是我國發(fā)生地面沉降最早、影響最大的城市,對地面沉降的研究與監(jiān)測控制在國內(nèi)也是最為系統(tǒng)和最具成效的。近幾年隨著上海市工業(yè)發(fā)展、城市化進程加快對地下水資

2、源需求不斷增加的同時; 在地下水開采、城市建設(shè)雙重因素作用下,上海地面沉降所率開始不斷增長,對城市基礎(chǔ)設(shè)施運行、防汛等方面的影響明顯,已引起了管理層、學術(shù)界及社會各方面的高度重視與廣泛關(guān)注。1 上海地面沉降概述1.1上海地面沉降歷史回顧 地面沉降是由于過量抽取地下水引起地層壓密、固結(jié)產(chǎn)生的,多見于大城市,沿海城市沉降尤為嚴重。上海地面沉降是在重復(fù)的水準測量中發(fā)現(xiàn)的。上海地面沉降始于1921年,已得到公認和廣泛采用。上海市1921年發(fā)現(xiàn)地面沉降。1922年12月,北洋政府工部局通過測量就發(fā)現(xiàn)地面存在明顯下沉,一年的沉降量達0.46英尺(0.14m)。1921年一1948年,市區(qū)平均沉降639mm

3、,最大累積沉降量達1136mm,沉降量超過500mm的面積達19.3km。1965年,調(diào)查表明以市區(qū)為中心的300 km地區(qū),已沉降形成蝶形洼地,在45年內(nèi)平均下沉了1.6m,最嚴重處下沉2.63m(北京路、西藏路),地面標高已低于黃浦江高潮位2m左右。出現(xiàn)了嚴重的地面沉降災(zāi)害現(xiàn)象,如:潮水上岸,馬路積水,橋下凈空減少,沿江倉庫、碼頭被破壞等。上海地面沉降是伴隨工業(yè)化興起,開發(fā)利用地下水資源日益普遍而引起的。1860年上海開鑿了第一口深井,至1921年有深井22口,其中在用井8口,年開采量30萬m左右。至1949年,深井數(shù)量增至708口,年開采量達8750萬m。自60年代中期開始,通過實施限制

4、地下水開采、調(diào)整開采層次和開展人工回灌等措施,市區(qū)地面沉降得到了有效控制。但隨著城市發(fā)展大規(guī)模城市建設(shè)、地下水資源需求的增加,90年代以來上海地面出現(xiàn)明顯加速下沉現(xiàn)象。半個多世紀以來,地面沉降已使上海區(qū)域地貌形態(tài)發(fā)生顯著變化,目前中心城區(qū)高程普遍小于3.5；同時使市區(qū)河床相對抬高,部分地區(qū)高潮位時已形成了“地上河”。1.2上海地面沉降劃分階段 上海地面沉降的發(fā)展歷程,可以1965年為界分為兩大時期,1921一1965年為沉降發(fā)展時期, 1966至今為沉降控制時期。期間根據(jù)沉降速率的變化,為8個階段。(l)沉降發(fā)展時期1921一1965年是上海市區(qū)地面沉降發(fā)展時期,45年內(nèi)市區(qū)地面平均下沉1.7

5、6m,年均沉降量約為39mm,最大累計沉降量達2.63m。初始沉降階段(1921一1948年)：1948年之前的工業(yè)并不算發(fā)達，但是在當時地下水開采規(guī)模不大的狀況下就已經(jīng)出現(xiàn)相對較大的地面沉降,說明地面沉降很容易會被誘發(fā)的。加速沉降階段(1949一1956年)：1949年以后,國民經(jīng)濟迅速發(fā)展,伴隨工業(yè)生產(chǎn)的加速發(fā)展,工廠區(qū)地下水資源開采量也迅速增加,市區(qū)地面沉降范圍隨之也不斷擴大,沉降速率也明顯加大。嚴重沉降階段(1957一1961年) 隨著地下水開采量的迅猛增長,市區(qū)地面沉降日趨嚴重。緩和沉降階段（1962一1965年)：在市區(qū),由于采取了限制和壓縮地下水開采量,這階段地面沉降逐年有所緩和

6、。(2)沉降控制時期 由于市區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重的地面沉降，對經(jīng)濟活動以及城市安全造成嚴重影響。有關(guān)部門不得不采取措施來防止地面沉降現(xiàn)象愈演愈烈。自1966年初起全面壓縮地下水開采量,并對主要開采含水層進行人工回灌,調(diào)整地下水開采層次與布局,最終使上海地面沉降得到有效控制。微量回彈階段(1966一1971年)：上海三項控制地面沉降措施全面實施后,除郊區(qū)工業(yè)區(qū)外,市區(qū)地面轉(zhuǎn)入微量回升狀態(tài)。微量沉降階段（1972一1989年)：屬于市區(qū)地面相對穩(wěn)定階段, 是自1921年發(fā)現(xiàn)地面沉降以來地面下沉最少的年份。沉降增長階段(1990一2002)：20世紀八十年代末起上海進入改革開放發(fā)展時期,城市進行了大規(guī)模

7、改造建設(shè),地下水資源需求也逐年增長。從1990年開始,地面沉降速率較前期明顯增長。沉降減弱階段(2003一2013)：隨著全市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，不斷優(yōu)化,特別是地面沉降控制力度的進一步加大,沉降速率得到抑制并逐年持續(xù)減緩。2上海市地面沉降特征及其影響因素2.1地面沉降特征 上海地面沉降作為一種廣泛分布的城市地質(zhì)災(zāi)害,其發(fā)生發(fā)展過程不易察覺,并常被忽視；長期積累最終會誘發(fā)或加劇其它城市災(zāi)害,對城市的安全以及人類的生產(chǎn)生活造成嚴重的威脅。由于地面沉降影響因素十分復(fù)雜,地面沉降影響范圍和發(fā)展速率在不同空間、時間上具有較大的差異性。表現(xiàn)為隨著上海城市發(fā)展不同階段地面沉降發(fā)展表現(xiàn)出不同的特點,上海地面沉降動

8、態(tài)經(jīng)歷了發(fā)生不斷加速回彈微量下沉再次增速的演變過程,并具有明顯的非線性變化的規(guī)律。另外一個特征是地面沉降發(fā)展呈現(xiàn)不斷累積和空間上擴展的趨勢,中心城及近郊區(qū)地面沉降不均勻現(xiàn)象顯著，在空間上也不斷擴展,已從中心城區(qū)為主演變成區(qū)域性的地面沉降。2.2地面沉降的影響因素 雖然有多種自然原因可以導致地面沉降，但是引起上海地面沉降的主要因素還是人文因素。上海地面沉降主要與超量抽取地下水有關(guān)。上海地區(qū)地下水資源基本屬于消耗型,除人工回灌外,主要靠消耗本區(qū)和周邊地區(qū)含水層儲存資源獲得。由于周邊江浙地區(qū)也在大量開采地下水,使上海地下水得不到充分地補充，導致地下水位持續(xù)下降,進而引起含水砂層的釋水壓密而產(chǎn)生的。另

9、外,隨著近年來上海市城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴大,也導致了局部地區(qū)產(chǎn)生較明顯的地面沉降現(xiàn)象。上海長期的監(jiān)測研究表明,開采地下水、城市建設(shè)工程活動是地面沉降主要影響因素。城市建筑荷載、工程建設(shè)活動對地面沉降具有長期影響。在地表不斷增大的建筑物荷載作用下,上海地區(qū)淺部廣泛分布的高含水量、高壓縮性、高靈敏度、低強度的軟土層,其變形速率逐漸增大，并處于持續(xù)流變的狀態(tài)。即建筑密度越大,沉降量越大。城市建設(shè),尤其是基坑工程建設(shè)引起地面沉降的主要原因是淺部含水層降排水,使地下水位下降產(chǎn)生土層固結(jié)沉降。3 地面沉降對城市安全的影響地面沉降地質(zhì)災(zāi)害具有易發(fā)性、緩變性、累進性及不可逆性等特點。同時,又具有與人類經(jīng)濟、工

10、程活動的交互性及對洪澇潮汛等自然災(zāi)害的疊加性。，其所造成的破壞和影響是多方面的。地面沉降造成的地面高程永久性損失,加劇洪澇災(zāi)害,使自身潛伏性和隱性的災(zāi)害特點通過其它顯性災(zāi)害的成災(zāi)風險與致災(zāi)頻率的加大而體現(xiàn),故具有催化及增效性。地面沉降速率在空間上的不均勻,對穿越不同地面沉降速率空間的線性城市基礎(chǔ)設(shè)施影響也日益顯現(xiàn)。不均勻地面沉降對工程安全運營影響是嚴重的、長期的。具體表現(xiàn)在以下幾個方面。（1） 地面沉降對城市防汛設(shè)施以及防汛能力的影響地面沉降嚴重降低上海市區(qū)地面標高,使黃浦江潮位大幅相對抬升, 持續(xù)損失的地面標高,對防汛墻等防汛設(shè)施有明顯影響, 直接降低了黃浦江防御設(shè)施的設(shè)防標準并增加工程的建

11、設(shè)投入，降低了防汛墻等防汛設(shè)施的防御能力,加重了城市遭受洪澇災(zāi)害的危險。地面沉降最直接的影響是改變了上海原始地貌形態(tài),也改變了中心城自然的徑、排流狀況以及自然的泄洪條件,加劇了遭受洪澇災(zāi)害的頻率。地面沉降使中心城地面高程大幅降低, 中心城區(qū)已形成了地面沉降的洼地。甚至部分地區(qū)處于黃浦江平均潮位之下,大大加劇了上海遭受洪澇災(zāi)害的頻率和受災(zāi)程度。上海所處的太湖流域，在每年春夏之際的梅雨與臺風季節(jié),雨勢猛、雨量大,暴雨積水成災(zāi)現(xiàn)象普遍。由于區(qū)內(nèi)持續(xù)的地面沉降,造成地面高程永久性損失,使洪澇災(zāi)害頻發(fā),災(zāi)情也日漸突出和嚴峻。而區(qū)內(nèi)除城區(qū)有一定防汛設(shè)施以外,大部分城鎮(zhèn)與農(nóng)村地區(qū)防汛標準偏低,受淹幾率與影響

12、范圍日增。對于濱海地區(qū),因受風暴潮汛的影響,潮水倒灌與上岸也易形成澇災(zāi),并加劇防汛壓力。（2） 地面沉降對城市生產(chǎn)生活的不利影響地面沉降導致橋下凈空減少,影響通航與水上運輸,使原本便利優(yōu)越的水運條件面臨挑戰(zhàn)。一旦水上運輸?shù)某霈F(xiàn)問題，將會在一定程度上加劇陸路上道路交通的流量與擁堵。地面沉降導致碼頭下沉、倉庫進水,使上海作為我國重要的物流中轉(zhuǎn)與集散中心的功能與效益受到一定影響。地面沉降影響重大工程正常營運，例如對地鐵的影響。地鐵一、二號線隧道總體處于沉降狀態(tài),并在空間上表現(xiàn)出明顯的不均勻變形的特點，隧道不均勻沉降將嚴重威脅軌道交通的運營安全。地面沉降同時導致建筑物基礎(chǔ)受損,各種市政管線與設(shè)施遭受破

13、壞,增加檢修、維護費用,縮短使用壽命。（3） 地面沉降對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響地面沉降形成的沉降洼地,使受漬害威脅的農(nóng)田大面積擴展,原有漬害田治理難度加大,農(nóng)作物產(chǎn)量下降,從而造成對環(huán)境和農(nóng)業(yè)的影響。4 地面沉降的防治對策 對于地面沉降等緩變型地質(zhì)災(zāi)害的防治、減災(zāi)即是增效。上海地面沉降的防治管理,以提高城市綜合管理水平,增強城市整體防護能力,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標。（1）針對地下水開采仍然是地面沉降的主要影響因素,上海市不斷采取措施加強地下水開采管理,同時進行地下水人工回灌工作。根據(jù)地面沉降控制目標,確定全市地下水年度采灌總量,進行平面上及層次上的合理分配。地下水人工回灌能迅速恢復(fù)地下水位,在短期內(nèi)可以

14、取得顯著的效果。（2）加強城市建設(shè)和工程施工的地面沉降監(jiān)督管理。上海的城市建設(shè)和工程施工還將持續(xù)一段較長時間。19911996年,工程施工導致的沉降約占地面總沉降量的12%左右,但各工程施工引起的局部地面沉降卻十分驚人,累計沉降可達100mm之多。因此應(yīng)增強規(guī)劃、設(shè)計、施工部門自行職責,優(yōu)化施工方案,減少對地面沉降的影響。（3）加強城市用水計劃管理、科學管理和法制化管理,實行長江三角洲地下水統(tǒng)一管理。制定全市每年用水計劃,在控制地下水開采總量基礎(chǔ)上壓縮工業(yè)用水;研究地下水抽取和回灌的優(yōu)化方案,實現(xiàn)用水科學管理;制定地下水管理和地面沉降控制的法規(guī)條例,實施城市用水法制化管理。長江三角洲的地下水屬

15、同一系統(tǒng),近年來,長江三角洲的蘇錫常地區(qū)和杭嘉湖地區(qū),地下水開采量也急驟增加,年沉降量110120mm,加劇了上海地面下沉。為此應(yīng)實行長江三角洲地下水統(tǒng)一管理,科學布局、合理開發(fā)利用。（4）應(yīng)用高新技術(shù),做好地面沉降監(jiān)測工作。進一步完善現(xiàn)有GPS地面沉降監(jiān)測網(wǎng),發(fā)揮GPS的快速監(jiān)測功能。進一步強化地面沉降信息管理工作,建設(shè)好地面沉降地理信息系統(tǒng)。（5）結(jié)合城市建設(shè)規(guī)劃,進一步加強地面沉降綜合研究,為今后決策提供依據(jù),同時拓展服務(wù)領(lǐng)域。深入開展淺部軟土層和深部硬土層的變形特征與規(guī)律的研究。加強地面沉降預(yù)警、預(yù)報研究,開展地面沉降與重大工程、城市規(guī)劃的關(guān)系及地面沉降經(jīng)濟損失評估等方面的研究。通過有

16、效的技術(shù)管理,凸顯地面沉降防治在可持續(xù)發(fā)展中的地位和作用。（6）上海地面沉降是一種潛伏性的城市地質(zhì)災(zāi)害,因而貫徹的基本原則應(yīng)是以監(jiān)控、預(yù)防為主,對于已形成的災(zāi)害采取切實有效措施遏制其發(fā)展并采取對策減緩或減弱其負面影響。發(fā)揮和加大高新技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用程度。地面沉降的防治要立足于防災(zāi)與減災(zāi),對于已發(fā)生的地面沉降地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)強化監(jiān)控與減災(zāi)對策措施的落實。（7）通過立法來保證地面沉降防治工作的順利開展。有必要制定專門的管理辦法,為地面沉降防治工作提供更為全面、明確的法制保障。5 結(jié)語上海地面沉降問題涉及許多方面，地面沉降的防治更是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,是一項長期的工作。在發(fā)展經(jīng)濟的同時，要處理好發(fā)展與環(huán)境之間的矛盾，積極協(xié)調(diào)水土資源利用與地質(zhì)生態(tài)環(huán)境的保護,進一步加強和深化地面沉降的研究與防治工作,承前啟后、繼往開來, 需要多方采取切實可行的方法，才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。地面沉降是地區(qū)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素之一,加強地面沉降防治管理,是保證經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、資源永續(xù)利用、地質(zhì)生態(tài)環(huán)境保護三者協(xié)調(diào)統(tǒng)一的重要舉措。我們每個人也都有責任和義務(wù)為我們的環(huán)境保護出一份力。參考文獻1嚴禮川.上海地面沉降歷史追述M上海地質(zhì),1980(1),40一50.2錢壽易,顧小蕓.上海地面沉降計算J.巖土工程學報,1981,3(3):19.3陳西