地面沉降灾害现状
地面沉降是一种非常严重的慢性地质灾害。根据专项勘探和区域地形调查结果分析，到2002年，全国21个省(区、市)的82个城市或地区已发现地面沉降，沉降面积超过64,000 km2(表2.7)，主要分布在我国东部平原，特别是沿海城市和华北平原。发生了地面沉降。
表2.7中国地面沉降统计表
有的城市或区域孤立存在，有的城市或区域密集聚集或断续相连，形成大面积的地面沉降区(带)。目前主要有以下五个地区(带):①下辽河平原沈阳-营口地面沉降区；②北黄淮海平原的天津-沧州-衡水-德州-滨州-东营-潍坊地面沉降区；③黄淮海平原南部的徐州-滨州-东营-潍坊地面沉降区；(4)长江三角洲的嘉兴-上海-苏州-无锡-常州-镇江-南通地面沉降区；⑤魏奋河谷平原的太原-侯马-郓城-Xi安地面沉降带。
其中，黄淮海平原的天津-沧州-衡水-德州-滨州-东营-潍坊和长江三角洲的嘉兴-上海-苏州-无锡-常州-镇江-南通的地面沉降区是我国地面沉降最严重的地区。以下是这两个地区的亮点:
2.4.1.1黄淮海平原天津-沧州-衡水-德州-滨州-东营-潍坊地面沉降区
包括京津平原地区、河北平原中东部和山东省西北部，是中国沉降范围最广、沉降幅度最大的地区。地面沉降和区域地下水位在空间和时间上同步发展。河北平原地面沉降大于200毫米的地区地面沉降为426.5438±20万平方公里，地面沉降大于654.38±0.000毫米的地区地面沉降为755平方公里..天津地面沉降面积已超过9000km2，几乎覆盖整个平原地区，并与河北省的沉降区相连。北京1987以后，地面沉降面积迅速增加，现在已经扩大到1800km2以上，南部已经延伸到河北省境内。
北京早在1935就出现了地面沉降。当时地面沉降只发生在西单到东单一带，最大局部地面沉降只有1935 ~ 1952的58mm。截至5月1983，北京东郊地面沉降面积扩大到600km2，其中累计地面沉降100mm以上，沉降面积200mm以上，约42km2。1987以后，北京地面沉降面积迅速增加，达到1800km2以上，沉降大于200mm的面积达到350km2。在老沉降区继续沉降的同时，昌平区海雀罗、顺义区平各庄、大兴区榆垡又出现了几个新的沉降中心。昌平海雀罗沉降中心位于昌平区沙河-东三旗地区，面积约90km2，1987 ~ 1997+00期间最大沉降达到300mm。顺义平各庄沉降中心位于顺义区南部平各庄地区，面积约50km2，1987 ~ 1997年间最大沉降达到250mm。大兴榆垡沉降中心位于大兴区南部庞各庄-定福庄-大辛庄-榆垡一带，面积约210 km2，南与河北省接壤，1987至1997累计最大沉降350mm。
天津地下水开发利用始于1923。根据历史基准数据，随着地下水的开发，地面沉降相继发生。当时开采量很小，年沉降量只有几毫米。新中国成立后，随着工农业的发展，地下水开采量逐渐增加，地面沉降越来越严重。1950 ~ 1957年，沉降速率为7 ~ 12.0mm/a；从1958到1966，沉降速率为30 ~ 46 mm/a，沉降中心逐渐形成。1967 ~ 1985的沉降速率为80 ~ 100 mm/a，期间地面沉降发展迅速。1986后，由于沉降的处理，大部分地区沉降明显减缓，城区沉降速率降至10 ~ 15 mm/a，目前宝坻城关以南的广大平原地区均有不同程度的地面沉降，面积约8800km2。其中累计沉降超过1000mm的面积为4080km2。南部和沿海地区地面沉降尤为明显，与河北省沉降区相连。在这个大规模的聚居范围内，形成了市区、塘沽区、汉沽区、大港区、海河下游工业区等聚居中心。在市区和塘沽等地区，地面沉降控制取得了显著成效，但总体来说，沉降问题仍然十分严重。近年来，随着县镇经济的发展，出现了武清区、西青区、津南区、静海县、宁河县等新的聚居中心，发展速度快于老的聚居区。这些地区都是经济快速发展的政府所在地和城镇，地面沉降的危害日益明显。因此，地面沉降已成为天津市的主要地质灾害，在一定程度上制约了城镇的可持续发展。
随着河北平原地下水开采量的增加、地下水位的下降和地下水位降落漏斗的形成，地层岩土平衡被破坏，逐渐形成沧州、保定、衡水、任丘、南宫、霸州、大城、曲周、唐海9个主要地面沉降区(表2.8)。截止1998年底，河北平原地面沉降面积48550km2，300mm以上面积18718km2，500mm以上面积6430km2，1000mm以上面积755km2。
表2.8河北平原主要地面沉降区沉降面积统计表
山东省德州市地面沉降影响面积已达2038km2，累计沉降150～387mm，沉降中心300～387mm，年均沉降25～32.25mm..预计2005年和2010年沉降量分别达到494mm和644mm。自1989以来，济宁累计沉降208.9mm，沉降超过60mm的面积近90km2。中心最大沉降速率达到每年48.8毫米。预计2005年和2010年的下沉量将分别达到343mm和431mm。据有关资料显示，滨州、东营、临沂等城区也出现了地面沉降，对城市建筑、道路、桥梁、城市给排水系统和防洪构成极大威胁。
2.4.1.2长江三角洲地区嘉兴-上海-苏州-无锡-常州-镇江-南通地面沉降区
长江三角洲地面沉降区，包括上海全部、江苏省东南部(长江以南苏锡常地区、长江以北南通、盐城地区)和浙江省北部(杭嘉湖平原)，面积约4.5万km2。是我国经济最发达、开放程度最高的地区之一，也是发现地面沉降最早、危害和损失最严重的地区。目前长江以南累计沉降超过1m的面积约300km2，超过200mm的面积近1万km2，为跨省市的区域性地质灾害(图2.15)。长江以北的南通、盐城等城市也出现了明显的地面沉降。据初步评估，长江三角洲南部总经济损失近3500亿元，其中直接经济损失超过200亿元。
图2.15苏锡常地区地面沉降累积变化
近20年来，由于中小城市和农村地下水开发利用的大量增加，地面沉降的范围从城市扩大到农村，并向连片特困地区发展，地面沉降呈现出变化的特点。也就是说，在一些大中城市(如上海、天津、宁波等。)，地面沉降因治理措施得到缓解，但周边中小城市和农村地面沉降仍在快速发展。长三角和环渤海就是典型的例子。地面沉降已发展成为跨省市的两个区域性地面沉降区，不仅制约了当地的可持续发展和城市安全，还对铁路、公路、地下油气管道、防洪防潮设施等区域性国家基础设施构成严重威胁。
2.4.2地面沉降原因
地面沉降的原因有自然因素和人为因素。自然因素主要是新构造运动引起的地壳变形和第四纪松散层的固结。人为因素引起的地面沉降越来越占主导地位，主要表现在以下几个方面:
(1)地下水超采
这是造成地面沉降的最重要因素。目前中国至少有40个城市的地面沉降是不合理开采地下水造成的，如上海、天津、北京、沧州、苏锡常、嘉兴等。
(二)地下矿产资源开发
在黑龙江省的七台河、鸡西、双鸭山、鹤岗等市，采煤造成的地面沉降面积已达数百平方公里，最大深度达2m。辽宁省抚顺煤田造成的地面塌陷面积已达200多km2。
(3)城市建设
随着社会经济的发展、人口的膨胀和城市建设的加快，大量地面高层建筑和地下交通工程不断兴建，建筑荷载引起的地层压缩、地下空间引起的顶层沉降等地面沉降效应逐渐凸显。这种现象近年来在上海和天津都有监测到。
(4)过量抽取地下热流体
随着地热资源开发利用的热潮，地下热流体过度抽取导致的地面沉降现象逐渐显现，如西藏羊八井、云南昆明、福建福州等。
2.4.3地面沉降的危害
因为地面沉降灾害的形成主要是地面高程的损失，而且是渐进式的，一旦形成就很难恢复，其过程几乎是不可逆的。因此，地面沉降造成的危害主要表现在以下几个方面:
(1)建筑基础下沉，房屋开裂损坏，地下管线损坏。
20世纪20年代初，上海大量开发利用地下水资源，导致地面沉降严重，城市安全标高损失严重，随之而来的是地面各种基础设施、建筑物、构筑物的破坏，加剧了洪涝灾害，影响了内河功能，对城市经济的可持续发展能力造成了极大创伤。据评估，从1921到2000年，地面沉降造成的经济损失(包括直接经济损失和间接经济损失)达2898亿元，平均每年36亿元。
由于地面沉降，深井井管经常被抬升、损坏，甚至开裂、倾斜，有的建筑物开裂、毁坏。江苏苏锡常地区有14条地裂缝，已损坏房屋1343间，造成经济损失3.89亿元，直接或潜在威胁沪宁高速、京沪铁路。
北京市区地下管线种类繁多。由于地面不均匀沉降，地下管线弯曲变形，甚至断裂。部分情况下地下管线滴水、漏水、漏水，影响正常使用。还有的是地下管道破裂，输送液体溢出污染地下水或无法输送，后果严重，危害极大。
(2)地面水准点和地面高程数据无效。
由于地面沉降和水准点的不准确，城市工程建设所需的水准测量数据需要从地面不沉降区域的水准点进行测量，增加了水准测量的工作量。比如在北京棉纺厂(32号A)的水准点上，1987的总沉降已经超过500mm，所以该点的数据不准确，不能使用。然而，黄硕铁路沧州段的水准测量与原始记录相差1.0 ~ 1.2m，严重影响了工作进度。地面高程数据是国民经济建设和发展的重要基础数据。地面沉降导致地面高程数据大范围失效，导致城市规划失真，市政建设基础数据错误，为城市埋下不可预知的隐患，造成巨大的经济损失。
(3)影响河水。
沧州南运河是南水北调东线、引黄济津的输水渠道。由于地面沉降，市区河道北起陈屯村闸北，南至石港公路王西路桥，达11.8km，造成积水深度0.3 ~ 1.5 m，实测河堤沉降1.3m，降低了泄洪标准。据水利部门测算，由于地面沉降，海河流域泄洪能力下降了20%左右。
(4)河流泄洪能力降低，城市积水。
20世纪60年代以前，沧州市遇到强降雨，大部分降水会产生地表径流，排出城外。80年代以后，遇到同样的降雨，该地区的大部分积水都必须人工抽干。比如2002年7月5日，降水量只有97mm，城区大部分地区积水，地面标高最高的西环路积水200mm，导致沧州市排水标准大打折扣。又如，海河设计泄洪量为1.200 m3/s，但地面沉降减少到250m3/s以下，治理后恢复到800m3/s。
(5)沿海地区防潮堤抗风暴潮能力降低，风暴潮频率和强度增加。
1992年，天津发生风暴潮，150km的十几个防潮堤被冲走，天津港码头、仓库被淹，油田被淹，沿海渔民虾塘、鱼塘被冲走，养殖户被淹，直接经济损失4亿元。塘沽沿海防潮堤不得不再次加高(图2.16)。
图2.16塘沽沿海防潮堤再次加高。
在1985、1992、1997三次风暴潮中，据不完全统计，河北省沿海地区直接经济损失达10多亿元。图2.17和图2.18是1992的风暴潮。
图2.17风暴潮冲垮新村小学围墙。
图2.18风暴潮破坏盐田区盐堆