因超采地下水引起的地面沉降的现状与治理方法

因超采地下水引起的地面沉降的现状与治理方法摘要：地下水是我国有限水资源的重要组成部分，在严重缺水的我国，地下水的开采关系重大，能否科学、安全使用地下水资源涉及到国家经济的可持续发展和生态环境保护，关乎千秋万代。但目前我国北方地下水超采严重，不合理和过量开采地下水，使局部地区的地下水位大面积下降，形成地下水下降漏斗，引起地面沉降和地裂缝及地面塌陷现象关键词：地下水；地面沉降；保护；开采一、我国地下水开采情况及其引起的地面沉降状况（一）我国地下水开采情况调查显示，我国地下水资源分布呈现南多北少基本特征，且自然分配极不平衡，资源量最少和最多的地区分布量相差50倍，这也是我国北方部分地区极度缺水并导致超采地下水的主要原因。根据中国地质科学院水文地质环境地质研究所承担的《华北平原地下水安全与可持续利用》项目成果，上世纪80年代以来，京津唐地区每年平均超采地下水近6亿立方米。该所领衔的另一项《全国地下水资源及其环境问题综合评价及专题研究》显示，华北平原深层地下水超采状况居全国之首，开采程度(以实际开采量与允许开采量之比来表示)达到177.2%。其中情况最糟糕的当属海河流域，根据官方数据，累计超采水量已有1000多亿立方米，而这相当于我国最大的淡水湖鄱阳湖近70%的蓄水量。“排空雪浪奔腾远，得水鱼龙变化多”，古人曾这样称赞海河的浩荡恣肆，而如今，海河流域可利用的全部地表水源中，有1/3靠黄河输入。按照海河水利委员会的统计，由于过度开采浅层地下水，虽然海河流域平原面积只有黄河流域的80%左右，但漏斗规模却是后者的15倍。（二）超采地下水引起的地面沉降状况位于世界最大的漏斗区上的环渤海经济圈占全国国民生产总值近30%，有首都北京、直辖市天津等重要城市。水资源短缺带来的地面沉降，已成为该地区发展不可忽视的掣肘。北京理工大学教授杨艳在《北京平原区地面沉降现状及发展趋势分析》一文中透露，截至2009年底，北京市最大年沉降量达到137.51mm，最大累计沉降量1163mm。沉降现象严重的地区，包括海淀、朝阳等经济、文化繁荣的城区。目前，建筑、道路和基础设施相当密集的北京市区受沉降影响已逐渐显现，其中地下管道面临着最大挑战，易弯曲、变形甚至破裂。拿自来水管来说，2000年以来，超过1/3的北京市自来水供水管线破损开裂是由地基下沉引起的，而且水管破损现象多集中在地面沉降发育较严重的朝阳区和东城区。其他如燃气管破损、路面塌陷等市政设施的破坏事件，也有地面沉降的潜在影响。2005年，《新京报》就北京地铁黄庄站发生沉降进行了报道，在距离地铁站二三十米处形成了一个直径约3米、深约2米的深坑。除了北方，我国其他地方也存在因超采地下水引起地面沉降的情况;(1)山东莱州湾海水倒灌毁田毁掉60万亩(2)古都西安地面沉降裂缝撼动千年大雁塔二、超采地下水引起地面沉降的原因土力学太沙基有效应力原理:由上覆地层荷载引起的总应力是由孔隙中的水和土颗粒骨架共同承担的，即总应力等于孔隙水压力与固体颗粒承担的有效应力之和。抽取地下水造成地下水位下降，孔隙水压力降低，而总应力不变，有效应力必然随之增加，从而导致土层压密固结，地表因此发生沉降变形。用土力学自重应力原理解释：当地下水位下降时，原水位以下自重应力增加，从而导致地表沉降。按照正常合理的方式开采地下水不会造成地面沉降，因为地下水在开采之后会在地表水的渗透下进行补充，但如果短时间内开采量过大则会造成地下水水位下降，加上北方地表水缺乏会导致地下水补充量不足加剧水位下降，从而导致地面沉降。三、地面沉降的防治（一）回灌地下水复原地面高度地面沉降后可以通过地下含水层回灌以恢复水压，但这一方法只能恢复因土层颗粒有效应力变化而引起的弹性变形部分和阻止地面进一步沉降。（二）南水北调工程减轻缺水状况南水北调工程把中国长江流域丰盈的水资源抽调一部分送到华北和中国西北地区，每年向华北平原输调水量143.3亿立方米，，从而改变中国南涝北旱和北方地区水资源严重短缺局面的，也缓解了地下水的开采。（三）严格执行环境成本内部化的经济政策控制地面沉降的关键是严格执行环境成本内部化的经济政策，即谁开采深层地下水，要按照全成本（包括水资源费、开采成本、地面沉降损失费）向用户全额收费；同时，要通过立法限制深层地下水的开采。（四）加强地下水管理加强对地下水的自动监控与人工监控，做到地下水水位与水质数据实时更新，建立地下水管理体制机制，完善地下水开采与管理法规制度的建设，通过法律强制手段保护地下水。结束语：水资源是人类赖以生存的资源，保护地下水是实现社会经济可持续发展的基本要求，是科学发展观的体现，人与自然和谐共处的重要内容。抽取地下水影响下地面沉降问题正在引起很多国家学者的关注。预测不同的地质一水文地质条件下地面沉降过程的发育对现阶段我国社会建设和发展具有重大意义。参考文献：[1]孙家齐.陈新民．工程地质[M]．武汉理工大学出版社，2015，95-96[2]宋清.杨旭东．超采地下水对地面沉降的影响[M]．水文地质工程地质技术动态.2009-2.47-50．