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超采地下水:地面沉降罪魁祸首?

浏览次数: 日期:2016-10-13

  专家称北京局地地面沉降加剧

  首都师范大学副教授陈蜜等学者日前在国际期刊《遥感科学》上发文指出,过度开采地下水,导致北京部分地区地面沉降日益加剧,其中最大的沉降点位于北京东部地区,2003~2011年这一地区的沉降速率超过了10厘米/年。

  专家指出,京津冀平原地区地表沉降呈现3地沉降漏斗连接成片的趋势,可能会对区域内建筑物安全、地下管网安全、高速铁路等交通设施安全运营等造成影响,也会加剧城市内涝。那么,地面沉降的主要原因是什么?会带来怎样的危害?

  地面沉降主要原因有哪些?

  据2012年2月20日获得国务院批复的《2011-2020年全国地面沉降防治规划》权威发布,中国发生地面沉降灾害的城市超过50个,全国累计地面沉降量超过200毫米的地区达到7.9万平方公里。我国地面沉降较为严重的区域主要有三大片区:长江三角洲地区、华北地区,以及陕西和山西的汾渭地区。

  地面沉降,是自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失。在《地质灾害防治条例》中,被定义为“缓变性地质灾害”,因其反应滞后,且进程缓慢,以毫米为单位计算的沉降率,人们不易察觉,具有形成时间长、影响范围广、防治难度大、不易恢复等特点。其中,自然因素包括构造下沉、地震、火山活动、气候变化、地应力变化及土体自然固结等。人为因素主要包括开发利用地下流体资源(地下水、石油、天然气等)、开采固体矿产、岩溶塌陷、软土地区与工程建设有关的固结沉降等。具体原因如下:

  第一是开发利用地下流体资源。由于抽取地下水,在许多国家和地区产生了地面沉降。20世纪20年代,我国上海、天津在市区集中开采地下水的地区发生地面沉降。华北平原地下水降落漏斗和地面沉降已经引起广泛关注。

  第二是岩溶塌陷。中国是世界上岩溶最多的国家之一。随着岩溶地区国民经济的飞速发展,岩溶区土地资源、水资源和矿产资源开发不断增强,由此引发的岩溶塌陷问题日益突出,已成为岩溶地区主要地质灾害问题。

  第三是开采固体矿产。矿山塌陷多分布在矿山的采空区,以采煤塌陷最为突出。中国有约20个省区发生采空塌陷,以黑龙江、山西、安徽、山东、河南等省最为严重。

  第四是工程环境效应。密集高层建筑群等工程环境效应是近年来新的沉降制约因素,在地区城市化进程中不断显露,在部分地区的大规模城市改造建设中地面沉降效应明显。

  地下水超采严重易形成“漏斗区”

  专家指出,影响我国部分地区地面沉降的因素很多,其中地下水超采是最主要原因,所起作用在许多地区甚至达到了90%。如由于过量开采地下水,北京、上海、天津等许多大、中城市都出现了地面沉降。

  根据水利部今年3月22日公布的数据,目前全国地下水超采区达30万平方公里,超采量约170亿立方米,主要集中在北方地区。公开资料也显示,华北很多城市的地下水开采量已占总供水量的70%以上。华北平原深层地下水已形成了跨冀、京、津、鲁的区域地下水降落漏斗,形成了沧州、衡水等13个沉降中心,甚至有近7万平方公里面积的地下水位低于海平面。

  以河北省为例,上世纪80年代以来,水资源短缺的阴影一直笼罩着这个省。河北省人均水资源不足300立方米,仅为全国平均水平1/7。截至2013年年底,河北累计超采地下水1500亿立方米左右,面积达6.7万平方公里,均占全国的1/3。地下水水位不断下降,全省形成7个较大地下水漏斗区。

  据中国地质调查局公布的数据显示,自1959年以来,华北平原地面累积沉降超过200毫米的区域达6万多平方公里,超过华北平原总面积14万平方公里的40%。其中,天津地区的沉降中心最大累计沉降量一度高达3.25米。长江三角洲地区最近30多年累计沉降超过200毫米的面积近1万平方公里,占区域总面积的1/3。上海市、江苏省的苏锡常3市沉降中心区的最大累计沉降量分别达到了2.63米、2.80米,并出现了地裂缝灾害。

  地下水超采还会造成哪些影响?

  地下水超采除了会形成地下水漏斗区,可能造成地面沉降外,还会引起其他一些环境影响。

  造成局部地区水资源衰减并伴随地下水污染。由于过量开采地下水导致岩溶塌陷,破坏上覆第四系隔水层,地表污水及劣质潜水通过塌陷段渗入。同时,水位降低和地下水漏斗的扩展,则增加了地下水接受补给的范围,以至于超出水源地保护区范围,实际就是扩大了受污染面积。

  对于沿海地区,造成海水入侵,地下淡水盐碱化。在沿海地区超采地下水会破坏地下淡水与海水的压力平衡,使海水内侵,造成机井报废,人畜饮水困难,土壤盐碱化,地下水质恶化等。

  在岩溶区,过量开采地下水会造成地表塌陷。地表塌陷又会引起房屋开裂倒塌,地下管道弯裂,中断交通与电力供应等一系列灾难。

  改变自然景观。北京地区多处历史名泉已因地下水位严重下降而枯竭。新疆吐鲁番地区的沙漠中有600万亩绿洲,其中有百万亩良田,因过量开采地下水,已使良田周围靠地下水涵养的草场出现枯死现象。

  他山之石

  地下水超采引起地面沉降不是我国才有的现象,美国、日本等国家也是地面沉降高危区。

  美国的圣克拉拉山谷地区有成功制止沉降的经验,在上世纪50年代已就治理沉降取得了良好的成效。这一地区采纳了含水层存储和恢复技术(ASR),并修筑蓄水坝收集雨水。

  日本治理地面下沉的历史有30多年,主要通过立法的手段限制对地下水过度开采。早于1956年和1962年,日本分别实施了《工业用水法》和《建筑用地下水关联法》,之后地面下沉速度趋于缓和。

  对策建议

  科学开采利用

  综合治理防范

  遏制地下水过度开采的主要途径是科学评价地下水含水系统的可开采量及其承载能力,并合理确定开采井和开采量的时空分布,通过法律、行政及经济等手段,对地下水的开发利用进行科学管理,以实现地下水资源的可持续利用。

  首先是科学开采利用。建立完备的应急预案、水质监测、预警监控体系和严格的监管制度,为科学管理提供依据。进一步完善地下水动态监测网络和地面沉降的检测,改进监测手段,如实现CPS监测与分层监测标组监测自动化,提高监测成果的时效性和服务水平。

  综合考虑地下水资源的恢复、补给能力,将地下水开采管理划分为禁采区、限采区和控采区或不同的保护区,进行分区开采。制定符合地方实际情况的地下水管理条例,加强地下水资源保护。建立统一的地下水资源管理机构,实行规划开发,统一合理调度。充分利用雨水资源、加强水循环利用等方法,减少对地下水的开采,改善水文地质环境。

  其次是采取综合措施治理。实施地下水超采综合治理,要紧紧扭住关键点和着力点,重点在“节、引、蓄、调、管”五个方面下工夫。

  大力发展节水灌溉,施节水优先战略,积极推广节水新技术,提高节水灌溉的科技含量。引用外地水,用外调水逐步替代本地区地下水灌溉等。加快实施蓄水工程,构建布局合理、蓄泄兼备、引排得当、丰枯调剂、循环通畅的水网体系。着力调整种植结构,坚持因地制宜、因水制宜,宜林则林、宜果则果、宜粮则粮,探索走出一条节水压采稳粮的农业种植结构调整之路。从严管控取用地下水,在地下水禁采区,除应急供水外一律不得新打机井,在地下水限采区,除更新生活用水机井外不得新打机井,对非法取用地下水的行为要严厉打击。

所属类别: 环保常识

该资讯的关键词为:地下水、环保