山东省地面沉降及其防治对策

山东省地面沉降及其防治对策 韩景敏 ()山东省地矿厅济南, 250013 提要 山东省产生地面沉降的原因主要是由于集中过量开采地下水所致。 由于深层地下水迳流补给 缓慢, 被开采后, 含水层组系统在上覆地层巨大压力下, 造成含水系统压密, 体积收缩, 从而导致了地面 沉降地发生。造成了部分建筑物地基不均匀沉降, 排水系统频繁淤积, 井管上拔现象。地面沉降如不加以 控制, 必将对当地的市政建设、 交通和人民的生活造成很大的影响。 为了防止和预防地面沉降的进一步 加深和发生, 应根据当地水资源情况, 合理规划井点总体布局, 调 整地下水的取水层位, 减小地下水开采量, 增大地水的利用量; 加强地下水动态和地面沉降监测, 建立地面沉降预测预报系统。 关键词 地面沉降, 地下水不合理开采, 防治沉降措施 一、 山东省地面沉降现状 山东省发现地面沉降最早的地区是德州市的德城区, 由于受地质构造、 地层岩性、 地 形地貌及水文气象等环境条件影响, 德城区主要采用深层地下水作为城市供水水源。 1980 年前, 成井深度在 350 左右, 目前成井深度已达到 800 , 自 1978 年发现地面沉降以来, m m 截止到 1992 年底, 沉降总量已经超过 300 。根据德州市地质环境监测站的资料, 德城mm 区 自 1 9 8 9 年 5 月 至 1 9 9 2 年 5 月 3 年 间 , 累 计 地 面 沉 降 量 大 于 6 0mm 的 地 区 面 积 已 达 2 3413 ,形成了北部和东南部两个沉降中心带, 沉降中心带呈南2北或东北2西南向展布。 km 沉 降 量 最 大 的 是 西 北 部 德 城 区 沉 降 中 心 带 , 主 要 分 布 在 国 棉 一 厂 附 近 , 沉 降 速 率 在 40, 50 ƒ之间; 其次是沉降速率在 40, 45 ƒ之间的东南部沉降中心带, 主要分布mm a mm a 在石油化工厂附近; 城区西南部和东北部沉降量较小, 在 25, 35 mm a 之间。 ƒ 德城区 1980 年以前的地面沉降量近 100 mm , 从 1980, 1990 年间德城区的地面沉降已 超过 210 , 且还有不断向外扩展和沉降量进一步增加的趋势。 mm 济宁市是鲁西南的政治 经济文化中心, 又是国家重要的煤炭能源基地, 5 年来, 在经济 得到飞速发展的同时, 对地下水的开采需求量呈逐年增加的趋势, 1987 年市区开采量为4 3 4 3 60 9 8 1 7 × 1 0到 1 9 9 2 年 开 采 量 达 到 7 7 3 4 1 3 7 × 1 0帄 均 每 年 增 加 开 采ƒ, ƒ, m d m d 4 3 量 327×10。1988 年 7 月建立济宁市区地面沉降水准观测点表明, 主要沉降区位于 ƒm d西 () () 总北部 以建设路和越河为界和东郊 西闸2前郭庄一带, 沉降中心位于北市场2西红庙 2 体上是逐年扩大, 1989 年底以前地面沉降面积有 6117 , 其中沉降量大于 20 的面km mm 2 积为 2216 , 1992 年 8 月, 地面沉降: km 2 ( )()沉降量 mm 面积 km > 20 48 2417 20, 40 16 1840, 100 > 100 417 2 帄均每年地面沉降范围外扩展 6135km 近几年地面水淮测量结果表明, 济宁市区已形成了 1 个近似园形的地面沉降漏斗。 截 止 1997 年最大沉降量为 202 。mm 山东省的菏泽、聊城、滨州等城市也有地面沉降产生, 沉降量相对德州、济宁较小, 其 原因也是过量抽取地下水所致。 二、 山东省地面沉降原因分析 虽然地面沉降问题尚未对山东省造成重大的危害, 但一些城市已出现路面积水、 排水 不畅、井管上拔等现象。自 1979 年在山东省首次发现地面沉降, 山东地质方面专家们, 通 过观测、 测量、 试验等研究和统计调查证实了山东省发生的地面沉降主要是由于集中过量 抽取地下水所致。 由于深层地下水迳流补给缓慢, 被开采后含水层组在上覆地层的巨大压 力下, 造成含水系统压密, 体积收缩, 从而导致了地面沉降。 通过分析研究, 地面沉降与地下水开采量、动态变化和地层岩性特征有着密切的联系。 11 地面沉降中心与地下水开采漏斗中心区呈一致性 形成了以德 自 1965 年始, 德州市德城区一直开采 300, 500 m 深层含水层组地下水, 2 城区为中心的降落漏斗, 漏斗面积达 3200 , 地面沉降中心带正好位于德州漏斗中心区 km 的两个最低点周围。 济宁市区多年来以开采深层孔隙水为主, 已形成了以市西郊吴庄2东孟, 市中电业局, 市 东郊蒋林2东红庙的地下水降落漏斗。地面沉降漏斗的分布与上述地下水降降落漏斗分布区 基本一致。 21 地面沉降区与地下水集中开采区区域大体相吻合 德城区的西北部国棉厂附近地下水开采量最大, 其地面沉降量亦最大, 随着向外开采 量的减少, 地面沉降量也在减小。 地下水集中开采区的开采速率增大, 地面沉降速率也增 大, 地下水集中开采区的开采速率减小, 地面沉降速率也减小。 31 地面沉降量等值线展布方向与地下水开采漏斗等值线展布方向趋于一致。 41 地面沉降与地层岩性特征有着密切联系 发生地面沉降的地区地质结构简单的概括为: 砂层2粘土层2砂层2粘土层2砂层这种松 散层结构, 随着抽取地下水承压水位降低, 含水层本身和上、 下相对隔水层中的孔隙水压 力随之而减小。孔隙中的水和土颗粒共同承担上覆地层的荷载, 由于孔隙水的减少, 因此, 荷载只能由土颗粒来承担, 从而引起地层的压缩。 地面沉降量的大小与松散层的厚度有一 济宁地区松散层 定关系, 德州地区松散层厚度在 400 m 左右, 地面沉降量已超过 300 mm , 厚度在 100, 200 m 间, 地面沉降量较德州要小 100 mm 有余。 — 34 — 三、 地面沉降的防治对策 地面沉降是地质环境与人类经济活动综合作用的结果, 理论实践已证明, 对于地面沉 降这种地质灾害可以实现人工预防和控制。 11 根据当地水资源情况, 合理规划井点总体布局, 调整地下水的取水层位, 对于同一 层位的地下水限制集中开采。 21 对于已出现地面沉降的地区应因的制宜的采取回灌补源工程, 来增加地下水的允许 开采量。可采取用水淡的季回灌, 用水旺的季使用, 或丰水期回灌, 枯水期使用等方法, 保 证地下水位保持在一定的变化幅度内。 31 对地下水和地表水进行联合调度, 减小地下水开采量, 增大地表水的利用量。 由 于近几年持续干旱, 许多河流干涸或已成为季节性河流, 地表水资源相对匮乏, 因 此, 可在一些较理想的河流上游建立地表水库或拦水坝, 来蓄存一定的大气降水, 以便可 以做为地下水的补给源或直接用于工业生产、 农业灌溉, 减小地下水开采, 将宝贵的地下 水资源仅用于生活饮用水。 41 加强地下水动态和地面沉降监测, 建立地面沉降预测预报系统, 开展地质灾害评估。 为了查清不同地层的沉降特点和具体规律, 应在沉降地区不同地质结构和地区分别埋 设基 岩标及分层标, 并对它们进行定期的测量, 同时进行地下水开采量的统计分析和地下 水位的长期观测工作, 并建立地面沉降预测预报系统, 开展地面沉降的灾害评估, 和政府 有关部门建立密切联系, 以便合理地拟定控制地面沉降的措施, 并能付诸行动, 使这种难 以治理的地质灾害在其初期得到扼制。 各级政府部门也应引起足够地重视, 多增加监测公 益性投入, 使监测工作能够连续完善地进行。 51 建立科学的地下水资源管理模型, 指导地下水合理开发利用。政府部门加大执法力度, 健全地下水勘查与开发利用管理法律法规。 杜绝地下水超采、 滥采现象, 减少地质灾 害发生, 保护好人类赖依生存的地质环境。 L an d Subs iden ce an d Its Coun term ea sure s of Con tro l in Shan don g Prov in ce Han J in gm in (), , 250013Shan don g Bureau of Geo logy an d M in era l Re source sJ inan 1 A bstra c t L an d su b siden ce is a geo lo g ica l h aza rd th a t u su a lly tak e s p lace g radu a llyIt , 1 1 m a in ly h app en s in a rea s o f D ezho u J in in g e tcin Sh an do n gL an d su b siden ce is u su a llycau sed b y h um an ac t iv it ie s in th e a rea w h e re th e loo se sed im en t s u n de rg ro u n d b ecom e 1 1 com p ac tedT h is is ju st b ecau se o f th e u n rea so n ab le exp lo ita t io n o f f lu id o r ga sN ow a2 day s, lan d su b siden ce h a s b ecom e th e sign if ican t p ro b lem in th e m o de rn c it ie s, w h ich m ay , , cau se se r io u s lo sse s in in du st r ia l p ro du c t io n c iv il co n st ru c t io n t ran spo r ta t io n an d th e 1 p u b lic life g ro u n dw a te r an d ga s u n rea so n ab le exp lo ita t io n Keyword s lan d su b siden ce co n t ro l m ea su re s fo r lan d su b siden ce