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关爱我们的城市,了解城市地面沉降之殇

已有 3051 次阅读 2017-8-28 16:30 |系统分类:生活其它

关爱我们的城市,了解城市地面沉降之殇

――关于城市地面沉降防控和海绵城市建设的一点思考


首先,让我们一起了解一下什么是地面沉降?

地面沉降,俗称“地陷”,是指由于自然因素或人类工程活动引发的地下松散岩层固结压缩并导致一定区域范围内地面高程降低的地质现象,因其进程缓慢,人们不易察觉,具有形成时间长、影响范围广、防治难度大、不易恢复等特点,会造成建筑物地基下沉、房屋开裂、地下管道破损、井管抬升等问题。


我国地面沉降最早发生于20世纪20年代的上海和天津市区,到20世纪70年代,长江三角洲地区主要城市和平原区、天津市平原区、河北东部平原地区也相继发生地面沉降。20世纪80年代以来,地面沉降由点及面,在区域上逐渐连片发展,范围更趋扩大。长江三角洲、华北平原和汾渭地区中的主要城市,是当前我国地面沉降三大区域。松嫩平原、珠江三角洲、江汉平原等其他地区,也不同程度地出现了地面沉降问题。


根据2012年获得国务院批复的《2011-2020年全国地面沉降防治规划》,中国发生地面沉降灾害的城市超过50个,全国累计地面沉降量超过200毫米的地区达到7.9万平方公里。中国地质调查局公布的《华北平原地面沉降调查与监测综合研究》及《中国地下水资源与环境调查》显示,自1959年以来,华北平原14万平方公里的调查范围内,地面累计沉降量超过200毫米的区域已达6万多平方公里,接近华北平原面积的一半。长江三角洲地区最近30多年累计沉降超过200毫米的面积近1万平方公里,占区域总面积的1/3。


缓慢的地面沉降常常不被大家注意,只有当局部发生不均匀沉降市,呈现出的问题才会突出,并诱发地裂缝等次生灾害,对房屋、道路等造成明显的破坏时,我们才会直接感受到它的存在。地面沉降发生的如此广泛,且影响如此严重,到底是什么原因引起地面沉降的呢?


根据国内外研究成果,地层岩性及结构特征是产生地面沉降的内在条件,而地下水过量开采是产生地面沉降的诱发因素。地面沉降主要发生在粘性土层较厚的地区,粘性土释水压缩性高,在地下水水位下降的情况下,会发生明显的地面沉降。粘性土厚度越大,沉降量也越大,持续的沉降时间越长。地面沉降发生的地点和层位与地下水开采的地点和开采层具有良好的一致性,地面沉降严重区域与地下水降落漏斗分布情况基本吻合。此外,大规模工程建设附加荷载效应加速地面沉降危害。近年城市建设高速发展,大面积地面附加荷载使地面沉降在速度和幅度上快速增长。另外,新建工程对老旧工程的扰动影响,也会造成老旧工程新的沉降破坏。

                                             (地面沉降勘查,来源于师兄工作照)

如何缓解因地下水过度开采导致的地面沉降问题?如何处理城市内涝并补充地下水?值得我们深入研究,系统考虑。由于地面沉降多是由于地下水过度开采诱发的,控制地面沉降最直接有效的手段就是“少采”,即严格控制地下水的开采。其次是“多补”,在上海等城市曾开展过利用地表水回灌补给地下水,对于缓解地面水位下降和由此引发的地面沉降非常有效。

海绵城市建设就是实现“多补”,进而解决地面沉降的一个重要手段。

近几年来,海绵城市建设在全国许多城市搞的如火如荼,海绵城市的理念也逐渐深入人心。什么是海绵城市呢?“海绵城市”的国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”,指的是城市像海绵一样,遇到有降雨时能够就地或者就近“吸收、存蓄、渗透、净化”径流雨水,补充地下水、调节水循环,在干旱缺水时有条件将蓄存的水“释放”出来并加以利用,从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”。

                                                海绵城市水循环图

在原始自然条件下,大部分雨水由通过地表植被截留并入渗到土壤,进一步入渗补给到地下水,或形成地表径流进入河湖,河湖水体入渗也可回补到地下水。由于城市化进程快速发展,原有的下垫面已发生了显著的改变,混凝土建筑物和硬化道路覆盖了自然状态的土壤、绿地、河湖等自然生态系统,隔断了地表降雨入渗对地下水的补给途径,同时也改变了径流条件,降雨形成的径流量远远超出了雨水管网的排水能力,从而引起城市内涝的发生。而且,由于在降雨过程中城市道路、地面上的污染物质会溶解到雨水中,形成的初期雨水含有较高浓度的各类污染物质,不仅不能形成有效的水资源,还会造成水体污染。

如何把城市建设成“海绵体”一样呢?根据住房城乡建设部印发的《海绵城市建设技术指南――低影响开发雨水系统构建(试行)》,海绵城市建设就是优先利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地、河湖湿地等“绿色”措施来控制雨水径流,将目前被水泥硬化的“石头森林”,恢复城市原始的水文生态特征,使其地表径流尽可能恢复到开发前的自然状态,即能恢复对雨水自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵体”,如同德国等发达国家的“森林城市”建设理念。

                                                              德国森林城市

如何利用海绵城市建设理念来控制地面沉降呢?下面是我个人一些不成熟的思考,分享给大家。

首先,源头谋划。从城市规划建设开始,一定要真正把“海绵城市”的建设理念融入到规划建设中来,要充分考虑地面沉降易发区和地面沉降已发生区域,遵循能不开发则不开发、能尽少开发则尽少开发、能恢复自然生态则恢复自然生态的原则,合理规划布局城市的建设,不仅要严格控制建设规模,同时也要把握住建设的方向和内容,留出更多的绿地和河湖空间,增大城市雨水就地入渗回补地下水的能力。

其次,中间管控。严格控制区域的地下水开发利用规模,在地面沉降严重区要划定地下水禁采区,在地面沉降一般区域要划定地下水限采区,严格控制除保障居民生活外的取水,同时要加快利用南水本地水、地表水、再生水等其它水源替换现有地下水源,逐步压减或退出本区域地下水的开采。

最后,生态恢复。借助功能疏解整治,在地面沉降严重区和沉降中心区(这些区域基本都位于城市边缘区域),腾退土地,留白增绿,打造成城市公园,种植本地区耐旱植被,并建设适当面积的河流、湖泊、湿地,作为城市的蓄滞洪区。在汛期,用以之前造成城市内涝的地表径流能够汇集到这些区域,通过“海绵体”入渗回补地下水,逐步涵养修复地下水资源,进而使超采地下水造成的地面沉降得到缓解。在非汛期,可以补充高品质再生水并充分利用湿地的生态处理能力进一步提升水质,进而回补地下水。这些湿地公园不仅可以给城市带来显著的生态环境效益,同时也可以为市民提供一个个休闲娱乐的场所。

圆明园湿地

总之,海绵城市建设也只是解决城市地面沉降问题的一个重要途径。地面沉降和地下水超采问题涉及到方方面面,而根子则在于人多,人多必然资源消耗量大,对地球的破坏也越大。不要以为事不关己,则可高高挂起。生活在这片土地上的每一个人都是水资源的消耗者,也都是地面沉降、地下水超采、水环境污染等各类生态环境问题的制造者。

保护环境,人人有责,节约用水,从点滴做起!

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(注:部分图片来自网络)

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