当前位置 : 首页 >焦点 > 正文

沧州与地面沉降之我见

2022-11-22 09:19:18 转载出处:财讯网

沧州与地面沉降之我见

在华北平原东部有一座因海得名的美丽小城,名叫沧州,意为沧海之州,是我生长的地方。这里生活惬意美食繁多,有全国闻名的金丝小枣、焦香四溢的驴肉火烧、麻辣鲜香的羊肠汤和各种品牌的火锅鸡;这里门派林立侠骨柔肠,是享誉全球的武术之乡和杂技之乡;这里工业发达产业兴盛,泊头火柴和小洋人酸奶成为一代人的记忆,而现在的石油化工、管道弯头、现代汽车、服装加工方兴未艾。

每当旭日东升,睡眼婆娑的沧州在渤海浪涛的拍打下迎着朝霞苏醒过来,在黄骅港鳞次栉比的吊车旁,万吨货轮拉着汽笛缓缓驶出码头;在大运河畔历尽风雨的清风楼前,须发皆白的老武师带着几个小伙子舞起长枪大刀虎虎生风;在车水马龙高楼林立的管业大厦侧,京沪高铁线上复兴号呼噜噜带着劲风疾驰而过。但谁又会想到在这繁荣祥和的美丽图景下却潜藏着巨大的危机!

经济在上升 地面在下沉

在儿时的记忆中,沧州是一个仅有三五条街道的小城,但是随着改革开放的脚步,沧州市的GDP一路上升,近年来一直位列河北省第三名,大批高楼拔地而起,高速公路高速铁路纵横交错。宏伟的体育场、美丽的大运河公园、华丽的商业综合体城市让城市面貌也天翻地覆。在此期间黄骅港从一个煤运小港发展成为货运量世界排名第十七名的港口;华北油田一度成为全国前三的油气田。京沪高铁、京九铁路、朔黄铁路建成通车。原本接近干涸的京杭大运河也因为南水北调工程再次碧波荡漾。每个沧州人都能亲眼看到生活在改善、经济在发展、高楼在生长,整座城市蒸蒸日上。

但另人不安的是,这座欣欣向荣的城市经济在发展,地面却在下沉!根据观测资料显示,近五十年来沧州地面沉降最严重处已经累计下沉2.8米,以平均每年6cm的速度向下沉降,而另一边全球海平面却在上涨。每当午夜梦回我总会忧心忡忡,会忍不住往最坏处设想:如果任由地面沉降不加以干预,这座平均海拔仅8米的滨海古城,百余年后是否会被渤海吞没也未可知。到那时,那座为了抵御海患屹立一千余年的铁狮子“镇海吼”恐怕也将沦为海底长满珊瑚的遗迹,几代人艰苦奋斗建设的美丽城市将转头成空,国家沟通南北的各条干线也将在此中断。而作为一个土生土长的沧州人,每当想到若干年后这块生我养我的土地可能会像传说中的亚特兰蒂斯一样沉入海底,后代儿孙只能背起行囊背井离乡,曾经热闹的街道楼宇沦为鱼虾居所,一股莫名的失落感油然而生。心中不禁一声声呐喊着:“谁能拯救你,我正在陷落的家乡!”

事实上面临地面沉降威胁的城市远远不止沧州,地面沉降的危害也不仅仅是每年海拔降低几厘米。据统计全球受地面沉降威胁的土地多达220万平方公里,受影响人口大约12亿人,这些区域的生产总值约为8.19万亿美元,其中不乏纽约、东京、上海、天津、曼谷、雅加达、阿姆斯特丹等等这类政治经济发达的特大城市,而且大多集中于沿河沿海发达地区。其中印尼首都雅加达由于地面沉降问题的影响已经决定迁都;孟加拉的达卡由于百分之八十七的供水来源于地下,地下水位每年下降达2.5米;水城威尼斯由于地面沉降,预计将在未来四十年之内被海水淹没。而另一方面由于全球气候变暖,海平面正在以大约每年3毫米的速度上升,这一升一降之间称之为城市陷落并不是危言耸听。也许对于大多数人,这只是一串抽象的数字,而对于生活奋斗在这些城市的人们来说,这关系到他们的新房旧屋;这关系到他们的亲朋故友,这关系到他们的子孙赓续,这关系到他们曾经的青春岁月与数十年如一日的无悔付出。因此,我相信这里的每一个人,都和我一样希望拯救日渐陷落的家乡。正是如此,随着全球经济发展人口增多地面沉降作一种地质灾害,已经成为全球众多国家共同面临的城市病。如何监测和治理地面沉降,保证城市可持续发展,成为一个全世界各个国家亟待解决的重大课题。

地面沉降是个富贵病

如果将地质灾害比作疾病,火山、地震就像脑溢血和心肌梗死,那么地面沉降更像是高血脂、糖尿病,虽然短时期症状并不明显但是日积月累也是可以要命的富贵病!

《道德经》中讲“祸兮福之所倚,福兮祸之所伏”,而这个福祸转化的道理在地面沉降方面同样适用。之所以说地面沉降是个“富贵病”还要从地面沉降的原理说起。

在我国地面沉降严重的地区是华北平原、长江三角洲、珠江三角洲、汾渭平原等都是经济发达人口聚集的城市群。而在全球范围内地面沉降严重的区域,如日本东京湾、美国纽约城市群、佛罗里达州坦帕湾地区、墨西哥城、意大利沿海地区等等都有共同的特征:这些地区一是自然地理条件优越,二是社会经济基础雄厚。自然地理方面:毗邻河流海洋交通便捷、土层深厚适宜农业发展、地势平坦建设交通成本低,不可不谓之大自然对人类的馈赠,而且往往这些地方也诞生了人类璀璨的文明和伟大城市,是人类文明的福兴之地。人文地理方面:经济发达人口众多,是全球政治经济文化最发达地区,可谓富贵之地。

之所以这些成为地面沉降重灾区,还要从引发地面沉降的原理说起。引发地面沉降印的原因一般有三种,分为构造沉降、抽水沉降、采空沉降。而大部分城市地面沉降的主要原因都是抽水沉降。所谓抽水沉降是由于过量抽取地下水(或油、气)引起水位下降,在欠固结或半固结土层分布区,土层间隙中的水被抽干后,上层土壤在重力的作用下将下层土壤空隙压缩,土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象。正如中国水科院水资源所副所长严登华说:“地下水的含水层相当于是一个海绵体,海绵里面吸了水之后,压它的时候,它不会往下沉,当水抽了以后,海绵自然而然就往下压扁了,所以导致地面沉降。”

事实上大量抽汲地下水已使世界上许多地区发生了严重的地面沉降。如墨西哥城的最大沉降量达9m之多,日本东京地面最大沉降量4.6m,美国加州圣华金城最大沉降量9m。

往往这些经济发达人口众多的城市都发育在河流入海口的冲积三角洲、和冲击平原,以及河流沿线的沉积平原这些富饶的土地。但是,往往这些地区土层深厚且疏松,一旦长期大量抽取地下水,就会造成土层压密,出现地面沉降。而且往往越是自然禀赋优越的冲击平原越是聚集着的众多的人口、发达的工农业,因此用水需求量越大,对地下水的依赖就越严重,引发地面沉降风险就越大。因此地面沉降往往是个富贵之地才容易有的“富贵病”。

由此可知,沧州之所以出现如此典型的地面沉降问题,原因也是显而易见。沧州位于黄河、海河、子牙河和沱沱河共同冲击沉淀出的冲积扇边缘,拥有第四纪四百米左右深厚且松软而且土层内部具有很多土质细腻的黏土层。另一方面,毗邻京畿,拥有730万人口,4000亿GDP,拥有安居渤海弯的良港、发达的农业,繁荣的工业。几千个工厂要用水,几万公顷耕地要浇水,几百万人口要喝水,随着用水量日益增多,相对固定的天然降水和地表水逐渐不能满足生产和生活需要,所以只能不断增加地下水的开采。也就是如此简单的原因导致并形成巨大的华北平原地下水漏斗。地面沉降便是自然而然要发生的了。所以沧州地下数百米厚失去了水分的黏土层在重力的作用下不断压缩,导致沧州的地面越降越低。因此,不得不说地面沉降这个“富贵病”,是大自然在带来慷慨馈赠的同时对人类智慧的考验。但“富贵病”也是病,是病就影响健康。

祸患积于忽微

说起地面沉降普通人并不熟悉,谈起地面沉降的危害往往也很难有什么明显的感受,相比于火山地震、滑坡、泥石流这些剧烈的地质灾害,地面沉降显得没什么存在感,甚至在有些人看来简直人畜无害!况且全球的发达城市大多都存在地面沉降问题,毕竟每年只有几厘米,很多人渐渐就习以为常了。夫祸患常积于忽微,量变引起质变,容易被忽视恰恰是地面沉降的可怕之处。

正所谓千里之堤毁于蚁穴,地面沉降往往每年只有几厘米,和美国灾难大片里动不动山崩地裂的画面相去甚远,很难引起普通人的注意,以至于有人觉得地面沉降危害小。但是不要小看这每年几厘米的变化,往往就是这几厘米的沉降在经济发达的今天对城市和区域发展和人民群众的生命和财产安全产生巨大的威胁,也算是另一种四两拨千斤的典范。具体到沧州更是让人冷汗直冒。

全程1309公里的京沪高铁,总投资2200亿元人民币,是我国最繁忙的高铁线路,每年运输旅客2.18亿人次。但是这座设计时速超过300公里每小时的铁路线,安全运行的前提是路面沉降不超过5mm。而这条链接我国政治中心和经济中心的南北大动脉在就经行在平均每年沉降超过20mm的沧州,如果你经常要乘坐飞驰的高铁出行,这又怎么不是一种令人揪心的事呢。由此可知地面沉降会严重威胁交通设施运行安全。

始建于春秋时期京杭大运河,历经2500余年,蜿蜒1794公里,是世界上里程最长、工程最大,历史最悠久的运河之一,是古代中国南北方之间的经济、文化发展与交流最重要的交通干线。沧州的兴起也得益于京杭大运河的漕运兴盛。近年来,京杭大运河作为南水北调工程干线更是给缺水的北方带来了源源不断的水源。作为京杭大运河流经河段最长的地级市,近年来沧州市大力修缮运河沿岸公园,并倾力打造位于运河岸边的园博园,截止2022年9月1日沧州市市区的运河河段实现通航,“红叶萧萧两岸秋,一船明月过沧州”的盛景得以重现。但是沧州市地下水漏斗和地面沉降问题却从未停止过对运河床的影响,地面沉降在不断降低着大运河的输水能力,不断下沉的河堤也威胁着两岸群众的生命财产安全。因此,地面沉降深刻地影响着大运河的健康运行。

都说城市的下水系统是一个城市的良心,正所谓小雨怡情,大雨看海,暴雨全城受灾。每每遇到暴雨倾盆,城市地下排水管廊是否能发挥作用不但影响出行更是关系着每个市民的生命财产安全,低层商店、住宅是否会被浸泡,老旧电箱会不会因泡水而导致路人触电,水中行车会不会因为积水而熄火被困危及生命。这些看似是暴雨的问题,是排水设施的问题,但是事实上很有可能是因为地面沉降。绝大部分市政排水设施都是依靠地势高差排水,如果地面发生沉降就有可能造成地下管道弯折破损导致管网失效,或者局部地势过低不但排水不畅甚至还会汇集其他区域降水,严重时产生洪涝灾害。以现在的城市规模和市政抽水能力来看,如果是大面积地面沉降形成低洼地势,一旦单日降水量超过100mm任何人为抽排水都是无能为力的。特别是在沧州,就在沧州市人民医院因沉降近一层高度而被迫拆除的住院楼附近就是逢雨必淹的维明路,也是几经维修难以解决的老大难问题,而根源肯能就在地面沉降。而由此可知地面沉降会严重影响市政设施运行安全。

在中国,对于普通老百姓而言往往要掏空三代人的六个钱包才能买上一套楼房,据统计房子占据了国人家庭百分之七十的财富。就是这样一个所谓不动产,就有可能因为几公分的沉降就会导致建筑的倾斜,特别是不均匀的沉降更容易造成建筑结构应力的改变,轻则影响楼房质量不宜居住,重则整楼倾覆房倒屋塌。即便只是楼体因为沉降问题多几道裂缝那也会大大降低建筑安全性美观性以及流通价值。由此说来地面沉降又威胁着每个居民的生命财产安全。

沧州还是一个农业大市,有耕地1241.4万亩,草地60万亩,是河北省粮、棉、油集中产区之一,是著名的“鸭梨之乡”和“金丝小枣”之乡。但是地面沉降会导致海水倒灌,本就存在大量盐碱地的沧州如果被海水倒灌,粮食和经济作物的减产和绝产不可避免,那将是生态环境和农业生产的巨大灾难。由此可知,地面沉降还影响和生态环境和三农问题,怎能能淡然视之。

更不要说,在更加发达的城市地铁密布,高架林立,密集的摩天大楼。几厘米的沉降都有可能危及这些对稳定性要求极高的建筑设施,有可能就是几十亿上百亿的损失,有可能就是多少生命的陨落和多少家庭的悲剧。此外,地面沉降还影响港口的运力、河流的流量、海水的倒灌,综合来看地面沉降对城市的威胁是系统性的,甚至不只是一时一地的危害,而是全国性的,历史性的。俗话说脚踏实地,而当今社会我们应当重新审视脚下的土地是否如我们固有观念中那么扎实。那么大家不禁会问,如果不加以干预,沧州会不不会一直向下沉降,答案是不会。因为抽水引起的地面沉降只会影响到第四纪地层,也就是沉积土层。但问题是是沧州的第四纪土层平均厚度大约400m,也就是说沉降的潜在空间还很大。因此对沧州地面沉降的担忧绝不是杞人忧天,更不能淡漠视之。

千呼万唤始出来

早在2001年1月时任副总理的温家宝同志在全国国土资源厅(局)长会议上的讲话中,专门提到华北平原地下水位降落漏斗和地面沉降问题;党的十八大以来,习近平总书记多次作出指示批示,要求必须高度重视水资源短缺、地下水问题,从实现长治久安的高度和对历史负责的态度做好这方面工作。为更好地推动沧州市地面沉降防治工作,在2005年11月17日,“沧州市地面沉降监测中心”在河北省地矿局水文四队挂牌成立,全面组织实施地面沉降监测防治工作。随后开展了1:10万地面沉降调查、1:5万地裂缝专项调查、地下水位动态监测、沧州城区水准测量等工作,并于9月15日正式启动了沧州市第一组分层标施工建设致力于监测沧州市区域内的地面沉降监测,并与沧州市有关部门展开合作进行了多种地面沉降治理实验,自此沧州拥有了这样一支专业的水文地质队伍,守护这座饱受地面沉降之苦的城市。通过十余年的坚守与努力,水文四队地面沉降监测中心对沧州市的地面沉降监测和地下水监测做出了巨大贡献,给沧州市研究和治理地面沉降带来了希望。

经过谨慎调查研究,水文四队地面沉降监测中心向沧州市政府建议关停浅层水井。自关停水井以来沧州市区沉降速度大大减缓,而且近年观测发现华北平原大漏斗的中心已经不再是沧州。“随着地下水开采得到控制,根据近五年的地下水位监测资料显示:市区地下水得到了一定恢复,市区地面沉降中心沉降速率有所降低,由原来的60-80毫米/年,降到现在的10-20毫米/年,平均地下水位下降速率明显减缓。”水文四队总工程师常林祯自豪的说道。

“我们还在2019年建了成华北地区首座地下水回灌试验场,通过开展试验,论证沧州市地下水人工回灌控沉的可行性,为采取地下水回灌工程性措施控制地面沉降提供试验依据和理论基础,对于华北地区乃至我国北方大部分地区地面沉降防控研究都有着积极地指导意义。”沧州市地面沉降监测中心主任曾令海说

经过水文四队“沧州市地面沉降监测中心”十几年的不懈努力,沧州市基本建成了空中、地面、地下三位一体的集分层标组监测、GPS监测、水准监测、地下水位动态监测、InSAR监测综合性的监测网络,实现了自动化传输和信息集成,建立了数据库和信息系统平台;取得了基础性的地面沉降监测成果,基本掌握了地面沉降现状和发展趋势。 有了“沧州市地面沉降监测中心”作为“狮城”沧州的守护神,我终于能够安然入睡,再也不必日夜担心沧州会不会“陷落渤海”的问题,沧州百姓一颗悬着的心终于可以落下。

设立沧州国家野外站

2022年7月14日在河北省地质矿产勘查开发局第四水文工程地质大队(地面沉降监测中心)雄伟的科研楼门前近百名地质队员身着军绿色制服列队伫立,整齐的队伍让人感到不同以往的肃穆。而主席台上台下的嘉宾更是专家云集,他们分别是来自中国监测院、中国地质大学、河北地质大学、天津地调中心的专家学者,此外沧州市政府、河北省地矿局的领导也莅临现场,一场规模盛大的揭牌仪式不顾烈日的炙烤隆重举行。而这个由中国监测院联合全国六家高校和科研院所设立的平原区地下水与地面沉降国家野外科学观测研究站,对于沧州这个深受地面沉降危害的城市来说无疑是一个福音。

而且这个国家站的设立目的远远不不止监测和治理沧州市的地面沉降问题,而是将沧州作为典型样本对地面沉降的监测和治理进行科学研究,以求期科研成果惠及全国,甚至全世界面临地面沉降威胁的城市和地区。随着平原区地下水与地面沉降国家野外科学观测研究站国家站的建设,我国对于地面沉降的研究的重任将落在沧州的肩上。 在距离水文四队不远处的均衡试验场,一座50米高的钻机正在轰轰隆隆地运行,身着橘红色工作服和白色头盔的工人忙碌的操作着钻机,而这里是国家站1500米科学钻探的现场。在今后的几个月中他将完成1500米深度的钻探,并将设置分层标观测装置。建成后其深度将是华北地区最深的地面沉降科学研究钻孔。

在钻机一旁的雨棚下面,来自各家科研院校和单位的地质工作者组成工作组将钻取的岩心仔仔细细的编录取样。对岩层的研究目的就是要搞清楚地层土质和结构与地面沉降的关系。

“所谓分层标,通俗来说就是根据地下不同土层分层进行标记,通过埋设在覆盖层各不同土层中的标点来观测每一土层的变化。具体来说就是在地面沉降区域内将标杆埋设在不同土层的顶、底板上并直通地面,经过稳定性保护处理。通过与其他分层标和基岩标联测,测得不同土层压缩量、膨胀量,从而测算出不同土层的变形量和总的地面沉降量。是地面沉降中最关键的检测仪器,可以把地层中的细微变化精确地反应出来。”沧州市地面沉降监测中心副主任代敬解释道。

事实上,河北沧州这个国家级平原区地下水与地面沉降国家野外科学观测研究站是与北极黄河地球系统国家野外科学观测研究站归属于同一等级的国家野外科学站,由此不难看出沧州地面沉降问题的严重性、典型性以及科研价值。

发展中的问题要靠发展解决

经过这一番苦苦思考和上下求索,我更清楚地看到沧州地面沉降问题并不单是一个地质问题,实际上更是一个发展问题:是因为沧州在发展所以造成了对地下水过度开采,由此导致了地面沉降。而我们倾尽全力监测和治理地面沉降的目的是为了沧州的可持续发展,是为了每一个生活在这片热土的人的生活能够更加美好,更加幸福,都能获得发展。

其实尽管水文四队“地面沉降监测中心”的地质队员在不懈努力,用心守护,但是地面沉降目前仍只以监测和减缓为主,还没有切实可行的办法完全制止甚至抬升地面。关停水井和地下水回灌虽然是目前最有效的办法,但是仍然只是减缓地面沉降的速度。一方面,毕竟几百米厚的土层中的地下水是几百年甚至上千年的积淀,开发利用容易恢复起来可就需要漫长的时间。另一方面,能够被有效关停的水井仍然有限,由于沧州是农业大市河北是农业大省,地下水供水量有75%都是用于农业灌溉。还有为数众多的农用水井为了保证沧州730万人的菜篮子和面袋子,很难全部关停。所以我们应该做的并不是,仅仅着眼于那几口水井和那几厘米的沉降,而是要努力发展,加速发展!要努力发展节水技术和水利工程,能够让节水灌溉设施在沧州的农田普及,能够让南水北调工程的地表水替代地下水;要努力发展海水淡化技术,沧州河流不多但是东临大海,那里有取之不尽的水源和广阔无垠的发展前景;要发展高新技术产业能够让沧州人从依赖传统农业和工业人口密集型发展模式转变成依靠高技术和高智慧的知识密集型发展模式,降低资源消耗提高经济效益。只有我们不断发展,转变发展模式,才能真正解决地面沉降问题。所以我们要努力发展,加速发展,要让发展的速度快过沉降的速度!

但相信随着党和国家的高度重视,随着国家站的建立,以水文四队“地面沉降监测中心”的坚守,随着勤劳智慧的沧州人民不断发展。沧州的地面沉降问题终会得到解决!能够拯救我的家乡这座美丽的城市的,不是别人正是我们自己!

免责声明:市场有风险,选择需谨慎!此文仅供参考,不作买卖依据。

相关阅读
最近更新
参与评论