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《三江平原水资源开发利用致地面沉降分析及对策》一、引言三江平原，位于中国东北的黑龙江省，是中国重要的农业产区和水资源富集区。
近年来，随着该地区水资源的不断开发利用，出现了地面沉降的现象，这既影响了当地的经济社会发展，也对生态环境带来了不小的挑战。
本文旨在分析三江平原地面沉降的成因，特别是水资源开发利用过程中的问题，并提出相应的对策。
二、三江平原地面沉降的现状与成因分析1. 地面沉降现状三江平原地面沉降现象日益严重，主要表现为土地塌陷、地面裂缝等问题。
这不仅影响了当地居民的生活和农业生产，也对区域生态环境造成了破坏。
2. 地面沉降成因分析（1）水资源过度开发：三江平原水资源丰富，但近年来过度开发、过度利用的情况严重，导致地下水位下降，进而引发地面沉降。
（2）不合理的土地利用：过度开垦、不合理灌溉等土地利用方式，导致土壤结构破坏，地下水补给不足，加剧了地面沉降的现象。
（3）地质因素：三江平原地处松嫩平原，地质构造复杂，加之长期的地质作用，使得地面容易发生沉降。
三、三江平原水资源开发利用与地面沉降的关系三江平原地面沉降与水资源开发利用密切相关。
由于过度开采地下水、不合理的水资源利用方式，导致地下水位下降，土壤固结，进而引发地面沉降。
因此，科学合理的水资源开发利用是防止和减缓地面沉降的关键。
四、对策与建议1. 科学规划水资源开发利用（1）制定科学的水资源开发利用规划，合理分配水资源，确保农业、工业和居民生活用水的需求。
（2）加强水资源保护，严格控制地下水开采量，防止过度开采。
2. 推广节水农业和生态农业（1）推广节水灌溉技术，减少农业用水量，提高水资源利用效率。
（2）发展生态农业，合理利用土地资源，保护土壤结构，提高土壤保水能力。
3. 加强地质监测和预警系统建设（1）加强地质监测，及时掌握地面沉降情况，为防治工作提供依据。
（2）建立地面沉降预警系统，及时发现并处理潜在的安全隐患。
4. 加大政策支持和资金投入（1）制定相关政策，鼓励和支持水资源保护和地面沉降防治工作。
中国沿海地面沉降与防治对策李铁龙，易立新，金朝晖，候建伟（南开大学环境科学与工程学院，天津，300071）摘要：本文通过文献综述，介绍了我国地面沉降灾害的基本情况。
根据本文统计，地面沉降主要出现我国中东部及沿海地区17省市，成灾总面积超过5×104km2，已经成为沿海城市主要地质灾害。
论述了地质构造背景对沿海地区地面沉降分布的制约机制，分析了沉降灾害对社会经济造成的影响及损失，并提出相应减缓和防治对策。
关键词：地面沉降；地质灾害；防灾减灾On Effects of Land Subsidence upon Chinese Coastal Areas and the Control CountermeasuresTielong Li, Lixin Yi, Zhaohui Jin , Jianwei Hou(School of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300071, China)Abstract: Subsidence has occurred in 17 provinces and coastal metropolis, the total area over 5×104km2. The interaction between subsidence and rising of the sea level become one of the main hazards to the coastal cities. Land subsidence has not only caused the safe altitudes, infrastruction projects, house, and other buildings to be ruined directly, but also destroyed the development of the social-economic system indirectly by activating the tide disaster and the waterlogging disaster. On the other hand, the integrated action of intensively tectonic subsidence and excessively groundwater exploitation, make the situation more serious. This paper discussed the features of the land subsidence and analyzed the influenced on our social-economic system. Finally, the control countermeasures of subsidence were brought out to minimize the losses. Keywords:Land Subsidence; Geological Disaster; Disaster Prevention & Reduction1. 引言地面沉降是我国平原地区的主要地质灾害，已经成为制约我国社会、经济可持续发展的重要灾种之一。
辽阳-鞍山地区典型区域地面沉降现状及其机理研究绪论0.1研究问题的提出及研究意义地表沉降是指在自然和人为因素影响下，地下岩(土)体应力状态发生改变而引起的地表缓慢的或突发的垂直下降现象。
从诱因上，地面沉降可分为自然因素和人为因素引起的地面沉降。
自然因素主要包括板块、构造的升降运动、火山活动、地震等因素；人为因素主要是指地下液体、气体或者固体资源的人为开采所导致的地层岩性载荷变化。
从地面沉降特点上来看，由自然因素引起的地表沉降，往往具有范围比较大、延续的时间比较长、沉降速率小等特点；而人为因素引起的地面沉降，往往沉降强度大、范围较小、沉降的发生与人类活动关系比较密切，其结果直接影响了人类日常的生产和生活[1]。
据资料显示，世界上许多国家和地区都遭受到地面沉降的影响。
在美国，地面沉降影响了多达45 个州，破坏面积超过一万七千平方英里，每年造成的直接经济损失为12.50 亿美元。
我国的地面沉降，主要分布在东南沿海、长江三角洲地区、黄淮海、松辽盆地及内陆河谷等平原地区。
据2010 年资料显示，共有96个大中型城市受到地面沉降的影响，沉降影响总面积达48655km2；其中，年累计沉降量超过200mm 的地区，沉降面积约为7.9 万km2；目前，比较严重的地区包括上海、天津、西安、苏州、台北、宁波等地区，地面沉降累计量在460~2780mm 之间，年沉降速率在10~56mm/a 之间，沉降已经造成的经济损失多达上千万。
辽阳-鞍山地区，特别是首山水源地经过长达一个世纪的开采，目前，已形成了大规模的地下水降落漏斗，并在局部地区产生了地面沉降的现象，摸清楚地面沉降的现状，为人民生命财产安全及更好的减灾防灾做准备。
.0.2选择InSAR 技术的必要性对于地面沉降监测，常规的方法包括GPS 络技术监测、高等级水准测量、地下精细观测方法分层标、基岩标等手段）等方法，这些方法精度可达5-10mm左右，虽然能够满足地表形变观测精度，但往往需要耗费大量的人力、物力、财力，且测量周期较长。
全国地面沉降防治规划（2011-2020年）前言地面沉降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，是一种缓变性地质灾害。
我国长江三角洲、华北平原、汾渭盆地等地区地面沉降灾害日趋严重，并伴生了地裂缝灾害。
目前，全国遭受地面沉降灾害的城市超过50个，分布于北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、上海、江苏、浙江、安徽、福建、山东、河南、湖北、广东、海南、陕西、新疆等省（区、市）。
地面沉降造成建筑物地基下沉、房屋开裂、地下管道破损、井管抬升、洪涝及风暴潮灾害加剧等一系列问题，给国民经济造成巨大的损失。
地面沉降灾害具有形成时间长、影响范围广、防治难度大、难以恢复等特点，已成为影响我国区域经济社会可持续发展的重要因素之一。
为全面贯彻落实中央关于建设资源节约型、环境友好型社会的要求，加快推进地面沉降防治工作，确保重大基础工程结构的安全稳固性，维护人民群众生命财产安全，促进经济社会可持续发展，依据《地质灾害防治条例》、《水法》、《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》、《国务院关于加强地质灾害防治工作的决定》和《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》以及国家有关方针政策，按照全国地面沉降防治部际联席会议作出的安排，国土资源部、水利部会同发展改革委、财政部、环境保护部、住房城乡建设部、交通运输部、铁道部、法制办、地震局等部门，组织中国地质调查局、水利部水利规划设计总院、有关省（市）的相关单位编制了《全国地面沉降防治规划（2011-2020年）》（以下简称《规划》）。
本《规划》对象主要是指由地下水、地下热水、油气等地下流体资源开采和工程建设等人类工程活动所引发的地面沉降。
《规划》范围为全国遭受地面沉降危害的区域。
《规划》以2010年为基准年，2011-2015年为近期规划期，2016-2020年为远期规划期。
《规划》资料依据截至2010年。
第四章地面沉降、滑坡、岩溶塌陷灾害与防治4．1 地面沉降灾害防治一、地面沉降的定义：指地层在各种因素的作用下，造成地层压密变形或下沉，从而引起区域性的地面标高下降。
二、地面沉降的原因：（1）自然因素：①新构造运动以及地震、火山活动引起的地面沉降；②海平面上升导致地面的相对下降（沿海）；③土层的天然固结（次固结土在自重压密下的固结作用）。
自然因素所形成的地面沉降范围大，速率小。
自然因素主要是构造升降运动以及地震、火山活动等一般情况下，把自然因素引起的地而沉降归属于地壳形变或钩造运动的范畴，作为一种自然动力现象加以研究。
（2）人为因素：①抽汲地下气、液体引起的地面沉降。
抽取地下水而引起的地面沉降，是地面沉降现象中发育最普通、危害性最严重的一类；②大面积地面堆载引起的地面沉降；③大范围密集建筑群天然地基或桩基持力层大面积整体性沉降——工程性地面沉降。
人为因素引起的地面沉降一般范围较小，但速率和幅度比较大。
人为因素主要是开采地下水和油气资源以及局部性增加荷载。
将人为因素引起的地面沉降归属于地质灾害现象进行研究和防治。
三、地面沉降的成因机制和形成条件（一）地面沉降的成因机制由于地面沉降的影响巨大，因此早就引起了各国政府和研究人员的密切注意。
早期研究者曾提出一些不同的观点，如新构造运功说、地层收缩说和自然压缩说、地面动静荷载说、区域性海平面上升说等。
大量的研究证明，过量开采地下水是地面沉降的外部原因，中等、高压缩性粘土层和承压含水层的存在则是地面沉降的内因。
因而多数人认为沉降是由于过量开采地下水、石油和天然气、卤水以及高大建筑物的超量荷载等引起的。
在孔隙水承压含水层中，抽取地下水所引起的承压水位的降低，必然要使含水层本身及其上、下相对隔水层中的孔隙水压力随之而减小。
根据有效应力原理可知，土中由覆盖层荷载引起的总应力是山孔隙中的水和土颗粒骨架共同承担的。
由水承担的部分称为孔隙水压力（p w），它不能引起土层的压密，故义称为中性压力；而由土颗粒骨架承担的部分能够直接造成上层的压密，故称为有效应力（p s）；二者之和等干总应力。
中国地面沉降情况研究摘要中国有很多区域发生了地面沉降，主要都是地下水的不合理开采导致的，还有一些次要原因包括：石油的开采、温泉开发以及大陆板块的新构造运动。
在中国地面沉降的共同特点是进程缓慢、长年积累、不可逆转以及其他特殊的特点。
尽管已经采取了很多措施，但是沉降面积仍在不断扩大，沉降量也在不断积累。
补充含水层的地下水是控制地面沉降的一种辅助方式，但这并不能完全解决地面沉降的问题。
地下水位变化到不同的位置，该位置土层的对总沉降的贡献值取决于它的可压缩性和厚度。
我们观察到，当地下水位以某种特定方式波动时，除了弹性土层，粘性土层与含水层会发生塑性蠕变，使得地面沉降会相对地下水位变化延迟一个时段。
关键词：地面沉降；板块缝隙；地下水过量开采；中国简介地面导致地面不断下沉，产生沉降的原因是有许多。
严重时会演变成地质灾害，地下水过量开采与地质运动是产生地面沉降的两个主因。
在东京、曼谷、威尼斯和休斯敦州的加尔维斯顿区，开采地下水已经成为地面沉降的第一诱因。
德克萨斯、墨西哥和中国都属于沉降区。
中国的地面沉降主要发生在大中型城市，已经发展成一个严重的环境问题。
本文将对中国地面沉降的特点进行介绍。
1基本情况中国地面沉降主要发生在包括上海、天津、江苏和河北等17个中东部省市。
总面积超过7万平方公里，主要分布在以下地区（如图1所示）：（1）长江三角洲，包括苏州、无锡、常州和嘉兴。
（2）黄河-淮河-海河一带，包括：天津、沧州、衡水和安阳。
（3）松花江平原与辽河下游地区，包括：大秦、哈尔滨、沈阳与营口。
（4）河谷和山间盆地，如西安、太原、临汾、汾渭河谷以及位于山间盆地的大同。
（5）东南沿海平原，如宁波、泰州、海口、台北等。
这些沉降区域不仅有三角洲、沿海平原、洪冲击平原，也有内陆盆地，其中最严重的就是黄淮平原与长江三角洲。
地面沉降发生在沿海大城市，如上海和天津，在20世纪80年逐渐向发达的内陆扩张，已经形成了长江三角洲和黄淮平原两大沉降区。
它们在地质背景方面各有不同，其中最大的沉降累计已经超过了3米。
在某些海拔地于海平面的沿海地区，沉降率最大已经达到100毫米/年。
目前，大部分沉降区仍在继续下沉且面积也在不断扩大。
即使是上海和天津已经采取措施控制地面沉降，它们还是以10-15毫米/年的速率下沉。
据报道，在黄淮平原、长江三角洲以及汾渭河谷，由于不均匀沉降，已经有超过1000个的地面裂缝，它们分布在450个地区，导致房屋损坏，损失惨重。
2长江三角洲长江三角洲是中国地面沉降的典型。
上海市中国第一个发现地面沉降，也是受地面沉降影响最大的城市，第一次报导的地面沉降发生在1921年，在市中心，平均沉降量约1.93米，从1921年到2001年底，最大沉降量达到2.63米，上世纪80年代开始，由于地下水的抽取，沉降区已经扩张到上海的郊区。
上海的含水层结构图如图2所示，从顶部含水层到底部含水层，有一个潜水含水层和五个承压含水层。
这些含水层由粉砂、细中砂及粗砂组成。
中间还包含6个弱透水层，由粘性土和粉质土组成。
上海的地面沉降经历了如下阶段（如3所示）：1921年-1948年，沉降初始发展阶段；1949年-1956年，年地面沉降较为显著；1957年-1961年，沉降速率急剧上升；1962年-1965年；沉降速率放缓；1966年-1971年，地面回升；1972年-1989年，轻微沉降；1990年-2001年，缓慢沉降。
相应的沉降速率分别是24,40,100,60,3,3.5和16，单位：毫米/年。
沉降速率的变化与上世纪60年代开始采取的控制措施有关，包括减少地下水的开采，人工补给地下水以逐步提高含水层。
上世纪60年代之前，地下水主要来自市区的第二和第三承压含水层，大约占总用量的86%；从1968年开始，逐步调整含水层的利用方式，第四和第五含水层的利用分别达到70%和15%。
结果沉降速率迅速下降，甚至发生了少许的反弹（1966年-1971年，市中心地面回升了18.1毫米），上世纪90年代，由于地下水再次被过量开发，以及城市的飞速发展，各种高大建筑的建造，上海周边沉降速率涨到16毫米/年。
除了上海，上世界60年代开始，长江三角洲的其他区域也发生了地面沉降，如：苏州、无锡、常州、南通、泰州、嘉兴和桐乡。
到上世纪末，沉降量超过200毫米的区域面积已经达到10000平方公里，占整个区域的1/3。
地面沉降有这样一个发展趋势：累计沉降量超过1米的城市如苏州、无锡和常州，它们其中沉降量最大的超过了2米，这些城市在历史上都是以美丽繁荣和无污染著称。
然而，近30年来，随着城市工业的发展，地表水遭受污染，不适宜饮用，人们转而去开采地下水，导致地下水位急剧下降。
起初，沉降漏斗位于三个不同的城市，随着其面积的扩张，它们最终连结在一起形成了一个巨大的沉降漏斗。
同时地面沉降发生了，并且在时间和空间上与沉降漏斗的产生有一致性。
这些现象表名，苏锡常地区地面沉降的主要原因就是地下水的过量开采。
上海，嘉兴和湖州也是这个原因。
如果不采取有效措施，地面沉降会迅速发展，整个三角洲的水位沉降漏斗会连在一起。
虽然近年来，在美国和其附近地区，开采地下水已经被禁止，但地面还是以20-40毫米/年的速率在下沉，沉降区也在增加，更有甚者，已经发现了14个地面裂缝。
由于不均匀沉降产生的裂缝，长度达几公里，其方向也有明显的走向，大致为沿东南向西北延伸。
3黄淮平原天津位于中国北部沉降区，第四纪沉淀物的厚度从几百米到1000米不等。
在沉积物下有固结土。
从地质的角度，天津和上海的地面沉降性质有所不同。
从1923年到1958年，地面沉降速度较为缓慢，那时的地下水开采量为72.1⨯立10方米每年，地面沉降速度从每年几毫米上升到20毫米。
从1959年到1985年，地下水开发量达到了82.1⨯立方米每年，降速率最大的达到100毫米/年，产生10了许多沉降中心。
1986年到2002年，由于人们采取措施减少地下水的开采，市区地下水的开采量被限制到7~5.1(⨯立方米/年，地面沉降速率也下降到)210了10-15毫米/年。
目前，天津的沉降区已经与河北的沉降区连在一起，这个总的沉降区有数个沉降中心，虽然天津和塘沽区的沉降已经得到控制，但新的沉降中心还是在郊区出现，并且迅速扩张，从1959年到1999年，累计沉降区面积已经达到540平方公里，最大沉降量也达到了2.83米。
由于地下水的过量开采，河北平原已经形成了9个大的沉降漏斗和9个主沉降区，包括沧州和衡水市。
沧州和衡水的沉降面积已经达到9363平方公里，在山东德州和菏泽、河南濮阳、许昌和新乡以及安徽阜阳也出现了中心沉降量超过2米的沉降区。
它们几乎都发生在黄淮平原，在不同的城市，地面沉降速率有所不同。
据报道，除了地面沉降，直到2004年，在河北平原也发现了200多个裂缝，它们的长度从几百米到1公里，宽度1-2厘米。
4河谷地区与山间盆地西安是上世纪50年代末第一个被发现的位于渭河流域的沉降地区。
随着地下水的开采，岛上世纪90年代初，累计沉降量已经超过了200毫米的区域多大150平方公里，超过1000毫米的区域达到了42平方公里。
到2002年，累计沉降量最大已经达到了2.6米。
西安的地面沉降不仅仅与水位漏斗有关，更重要的是它位于第11断裂带。
沉降区域被限制在板块裂缝以内，这个现象在其他地区并没有，地球板块的垂直运动加速了地面沉降的进程。
在太原和临汾也发现了地面沉降，在汾河流域的榆次，分布着许多的地面裂缝。
大同，是一个盆地城市，有10条地表裂缝，总长度达到了34.5公里，大致的走向为北偏东50度。
造成这些裂缝的原因不仅仅是地面沉降，还有地表的水平位移。
地面沉降的危害主要包括：（1）地面的下沉，导致地表的抗洪排涝功能受损；（2）地表裂缝对建筑物基础的影响会减少建筑物的寿命。
地面不均匀沉降会对公路、铁路、隧道、桥梁以及地下管道造成破坏，安全性降低；（3）地面沉降会导致桥梁下空间减小，通行能力降低；（4）水的供应能力受到破坏；（5）地标性建筑遭破坏失效。
近40年内，上海因地面沉降造成的损失已超过350亿美元。
5基本特点中国地面沉降的特点在于速度慢，持续时间长，不可恢复。
相对于机械因素导致的地面沉降，因地下水位下降造成的地面沉降速度较为缓慢。
例如上海的地下水位变化最大速率为10米每年，尽管速度缓慢，但是随着时间的积累，这个积累值会很大。
由于土层的塑性蠕变，当有效应力降低时，它只能少量甚至没有回弹。
如：从1962年到1971年，尽管给上海大量补给地下水（64.6 立方米10/年），从1966年到1971年，也仅仅回弹了3毫米。
除此之外，还有其他特点。
自然因素和人为因素是地面沉降的两大主要诱因。
前者包括新构造运动与自然欠固结土沉降；后者包括过度开采地下水、石油、天然气以及地下温泉，工程的施工等。
在一些地区新构造运动是很小的（1-2毫米/年），在几十年或100年的研究期内，几乎可以忽略不计。
中国地面沉降可以分为两类：过量开采地下水引起的地面沉降，如：长江三角洲地区。
石油、地下温泉开采造成的地面沉降，是叠加在由新构造运动与土层自然固结沉降上的，如天津市。
近1万年内，在天津因新构造运动造成的地面沉降速率为1-2毫米/年，但1985年，市区的沉降量速度达到了85毫米/年，塘沽区更是高达100毫米/年。
采取措施减少地下水使用后，市区的沉降速率为11毫米/年，塘沽区的速率也降到了11毫米/年。
由此可见，过量开采地下水是天津产生沉降的主要原因。
此外，近10年来，欠固结土自然沉降的速率为10-20毫米/年；地下温泉与石油的开采造成的沉降为6毫米/年。
黄淮地区的沉降情况也是如此。
地面沉降速度较快也有一些次要原因，如因高层建筑的压实造成的机械性沉降、土层的自然压缩固结、新构造运动、海平面上升等，当采取措施控制人为因素导致的地面沉降后，沉降会进入缓慢发展阶段，这些因素会是沉降的主要原因。
近些年，随着经济的飞速发展，在上海、天津等城市工程建筑造成的沉降，特别是超高层建筑造成的沉降又日渐显著。
如在上海陆家嘴，当三栋高层建筑完工之后，从2000年4月到2001年4月，这三个建筑附近区域分别沉降了23.1毫米，26.4毫米和63.3毫米。
地表裂缝同样有两种类型，一是基岩面和不同厚度的第四纪沉积物不均匀沉降造成的裂缝，这种裂缝在很多地方都有，如：无锡和常州。
另一个是因地质因素和过量开采地下水导致的，如西安太原等城市。
区域构造应力对裂缝的形成有重要作用，它控制着裂缝的生长模式，但主要原因还是过量开采导致的地面沉降造成的。
人们在沉降严重的区域限制或者禁止地下水开采，并人工补给地下水，虽然水位已经恢复，沉降速度已经放缓，但沉降的面积依然在扩大。
地面加速沉降是因为地下水的无节制开采。
