上海地平面比100年前降低约3米 千万居民为生存担忧
2012-03-18 08:35:32
来源:万维
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【超级生活网 sUperLIFE.ca专讯】已经有人把上海与传说中已然沉没的文明大陆“亚特兰蒂斯”相提并论。德国之声中文网说,人口超过1600万的上海真的面临着严峻问题。今年2月,上海陆家嘴在建的当地最高楼上海中心大厦施工工地附近出现一条八米长的裂缝。根据上海市地质调查研究院的测量,整座城市正在以平均每年7毫米的速度沉降。据”财新”杂志报道,从1965年至今,上海的地面已经下沉了110毫米。尽管如此,高耸入云的摩天大厦还是一幢接一幢地拔地而起。今天,上海的地平面已经比100年前降低了大约三米。上海,这座”海上的城市”中的上千万居民,开始为自己的生存安全担忧。

上海在沉没 中国50座城市在下沉

出现这一现象的不仅仅是上海,据中国国土资源部通报,超过50座城市面临地面沉降的威胁。情况尤其严重的是北京、天津、杭州和西安。长江三角洲、汾渭盆地和华北平原地区形势严峻。

德国联邦地质学和原材料研究所(BGR)的屈恩(Friedrich Kühn)认为,要想解决这个问题,只有改变地下水的利用方式,也就是按照自然补给的量来取用地下水。德国所有的城市都必须遵守这一规则,也就是说,取用的地下水必须能够通过自然的水循环得到等量的补给。

中国国土资源部表示,为应对日趋严重的地面沉降灾害,将实施地面沉降调查、地面沉降监测、地下水控采与超采区治理、地面沉降防治技术创新四大工程。到2015年之前,中国政府计划通过大力采取对应措施来防止这些城市进一步沉降。

上海是地面沉降重灾区,也是“控沉”的先行者,在上世纪90年代建立了一张覆盖全市的地面监测网络,提前预警地面沉降。过度抽取地下水曾经是造成上海地面沉降的主要原因,所以从1966年开始,上海开始限制地下水开采,并人工回灌地下水。目前上海共有121口地下河暗井,每天源源不断地向地下 100米到300米的含水层注水,一口井每小时的流量近30吨,全天的注水量可以达到近500吨。

中国的首都北京目前正不惜重金,来应对地面沉降问题。除了严格限制地下水的抽取之外,北京市每天都在往地下土层回灌数千升的水,以减轻空洞的地下土层所承受的压力。

天津则从上世纪80年代起就意识到了这个问题。通过减少地下水的使用,天津地面每年的沉降程度已经从原先的80毫米降低到了20毫米。

图:上海是许多人眼中全球变暖的重灾区,中国最有可能被“淹没”的地方之一。很多人曾在脑海中勾画过“上海沉没”的景象

上海错怪摩天楼?

说上海要被摩天大楼压沉早已不是什么新鲜事了,百度一下,相关报道在2003年就有出现,那恰恰是上海经历高层建筑数量迅速膨胀,同时也是上海大力发展经济,地表下沉极为严重的时候。

华声在线说,2003年,上海市地质调查研究院曾经对上海的高层建筑与多层建筑密集区进行了沉降监测。

其中陆家嘴为上海金融贸易区,摩天大楼林立;而中原则是上海大型多层住宅区。在八十~九十年代,陆家嘴新增的551万平方米建筑中,高层建筑占了357万平方米,高度超过100米的超高层建筑有24栋;而中原地区新增面积为435万平方米,高层建筑仅有57万平方米。

监测数据让人大吃一惊,相比陆家嘴12.56mm/年的沉降速率,中原竟然是15.14mm/年。虽然摩天大楼的数量远远不及,中原下沉速度却超过了陆家嘴。

由于摩天大楼本身荷重巨大,对基础要求很高,因此摩天大楼与一般楼房采用的基础施工形式明显不同,摩天大楼以桩基础为主,且大多采用长桩或超长桩,而普通楼房则一般采用天然地基或人工复合地基,所以就地基来看,摩天大楼比普通房屋要“硬”很多。

此外,通常摩天大楼都会采取深挖大基坑的方式,挖掉的土方量一般超出高楼本身的重量。如果要打个比方,就是“放”上的建筑要比“拿”走的土方轻得多。

两相结合,让摩天大楼在下沉速度方面反而控制得比普通楼房更好。

上海市地质调查研究院的研究表明,上海地面沉降的原因有七成要归因于城市地下水的过分开采,而其余三成则来自高层建筑和重大工程项目本身的影响。

                       图:摩天楼林立的上海陆家嘴

中国50多个城市地面沉降

北京日报说,2月20日,中国首部地面沉降防治规划获得国务院批复,此举意味着在全国范围内防治地面沉降已被提上日程。《2011年—2020年全国地面沉降防治规划》指出,目前全国遭受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,并有进一步扩大趋势。目前地面沉降主要有三大重点片区,分别为长江三角洲地区、华北平原、汾渭盆地。由于地面沉降,有的城市甚至被预言会在几十年后消失。

《2011年-2020年全国地面沉降防治规划》由国土资源部等十部委联合编制。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,也就是常说的地面下沉或地陷。

上海市地质调查研究院的数据显示,从1921年到1965年上海市区总共沉降了1.69米。同济大学教授、地质学家汪品先曾在一次演讲中说:“如果按1965年的下陷速度而不加控制的话,上海在1999年已经沉没入海了。”

南京地质矿产研究所所长郭坤一经过4年调查,发出警告:按照现在的速度,到2050年,海平面将会上升40厘米至70厘米,长三角地区可能就此桑田变沧海。

悄无声息的沉降带来的危害却可以惊天动地。中国地质环境监测院副院长张作辰说,地面沉降影响的范围非常广泛:导致地面高层降低;造成城市排水系统变形失效,防汛能力下降;不均匀的沉降会使地表建筑物的地基下沉、基础开裂;造成地下建筑向水井、油井的倾斜,甚至拉裂毁坏;破坏线状工程如铁路、输水输油管线、桥梁、通讯线路等……

河北沧州市人民医院妇产科病房原是一座三层小楼,由于地面沉降变成了两层小楼,底下一层变成了地下室,最后由于楼体沉降严重,不得不拆除。

由于地面沉降,矗立于古都西安的唐代建筑大雁塔倾斜已达上千毫米。

根据中国地质调查局等部门评估,几十年来,长三角地区因地面沉降造成的经济损失共计3150亿元;华北平原地面沉降所造成的直接经济损失达404.42亿元,间接经济损失2923.86亿元。

原因:水超采楼超高

虽然某些天然因素可以造成地面沉降,但地面沉降的主要原因还是人为的:地下水、石油、天然气、地热等资源的过度开采;城市建筑;重大工程造成地基土体发生缓慢变形……

中国以及世界上主要沉降区的资料都证实,过量开采地下水是造成地面沉降的主要原因。中国655个城市中,有400多个是以地下水为饮用水源的。目前北方城市65%的生活用水、50%的工业用水以及33%的农业灌溉都是主要依靠地下水。比如河北沧州,从上世纪70年代以来,地面平均沉降了2.4米,属于中国地面沉降最严重的地区之一。几十米至几百米深处所埋藏的地下水,是沧州以及华北平原上其他缺水城市维持庞大用水需求的依靠,并满足着中国粮食主产区之一的庞大用水需求。

一个比较公认的说法是,目前每年对华北平原地下水的开采量应该控制在200亿立方米以内。而华北平原已经超采地下水1000多亿立方米,如果依靠自然循环来补充这些地下水,有专家测算,需要上万年。

“楼升地降”是上海地面下沉的另一个人为原因。上海毫无疑问是目前中国最高的城市,甚至在世界最高城市排名上也是前几名。有数据显示,自1993 年以来,上海高楼平均每天起一座,目前已有七八千座高层建筑。上海地质学会秘书长刘守祺表示:“根据目前的研究成果,发现高层建筑的影响能达到四成,对地质环境的影响非常明显。”

国外如何应对地面沉降

墨西哥城

墨西哥城是一座建立在湖床上的城市,湖床土质松软,易发生压缩。进入20世纪,墨西哥城的人口迅速膨胀,对水资源的需求量不断增加。而由于地表水资源极其有限,墨西哥城70%以上的自来水供应依靠地下水的开采。据统计,墨西哥城每秒钟要抽取一万升的地下水来满足居民的用水需要。过去100年中,墨西哥城大约下陷了9.14米。1951年是其地面沉降最为严重的时候,沉降速率达到每年45厘米。

地面沉降使墨西哥城的一些地下排污管道发生了倾斜变形,污水无法正常排出城市。另外,地面沉降对于城市建筑物、机场、铁路、高速公路、地下管线、排水沟渠等都造成了影响。

为应对地面沉降造成的危害,当地政府启动了一系列的排水工程建设,加固中心区建筑物,疏通地面排污运河。另外,墨西哥城对自来水管道进行了更换,以降低自来水的流失量。未来,政府还会通过雨水储备、污水回收处理等措施来保护地下水资源,阻止地面沉降的进一步发展。专家预测,墨西哥城未来地面沉降的面积可以控制在300平方千米范围以内,沉降速率控制在每年5厘米以内。

日本

日本的地面沉降历史可以追溯到1898年,新泻平原最先发现有地面沉降。而后,由于地下水集中开采,东京和大坂也相继出现地面沉降现象。二战后,因经济发展趋缓,地下水开采量减少,地面沉降也随之缓解。1950年之后,随着日本经济的复苏和发展,地下水开采量迅勐增加,地面沉降急剧发展。上世纪六七十年代是日本地面沉降最严重的时候,沉降速率一度达到每年54厘米,是当时全世界沉降速率最大的地方,部分地区地面标高低于海平面。
1957年开始,为控制地面沉降,日本在全国推行了地下水开采限制措施,同时还进行了多次地下水回灌试验。1971年,新泻县制定了地下水综合规划对策,进一步限制地下水开采。随着地下水位的恢复,地面沉降现象开始得到控制。上世纪70年代后期,由于大量抽取融雪用地下水,地面沉降又有加剧的趋势。1984年,新泻县采取紧急应对措施,一方面向民众宣传地面沉降知识,实时公布地面沉降的动态变化,另一方面要求人们节约用水。这些措施使得当地地面沉降情况得到缓解。

曼谷

泰国曼谷位于湄南河三角洲,地势低洼,平均海拔不足2米。过去四十多年间,曼谷市区逐步扩张,人口不断增加。2010年,曼谷城市人口密度达到每平方千米5801人。上世纪70年代,曼谷开始发现地面沉降现象。1984年是曼谷地面沉降最为严重的时期,地下水水位降幅高达65米,曼谷东部地区的沉降速率一度达到每年12厘米,地面沉降开始成为城市发展的严重威胁。

为控制地面沉降,曼谷政府开始了地面沉降的监测,同时出台了地下水管理政策法规,措施包括逐步提高地下水价格,使之与地表水价格持平,增加地表水供应,修建污水处理厂等。此后,地下水开采量得到控制,地面沉降速率有所降低,但是由于城市化进程仍在继续以及地面沉降本身具有的迟滞性特点,曼谷的地面沉降还会在相当长的一段时间内继续发展。目前地面沉降最严重的地区为曼谷南部郊区,地面沉降速率约为每年2厘米。

地面沉降对于曼谷最大的威胁莫过于增加了洪水的风险,以及海水倒灌。曼谷城区本身地势就非常低洼,四十多年的地面沉降已使东部部分地区地表高度低于海平面1米左右。每当雨季来临,洪水都必须通过排水管道和排水沟渠来抽取。

休斯敦

美国休斯敦地区是美国地面沉降最严重的地区之一。地陷的过程紧随着上世纪当地经济发展的步伐。20世纪初休斯敦港的建成以及日益增加的石油产量促进了当地工业和人口的迅速增长,这极大了刺激了对地下水的需求。为了确保经济的发展,地下水被过度开采。

位于休斯敦市东部的帕萨迪那市在1906年-1995年之间地表下陷了3米多。大约有8000平方公里的地表下陷了约0.3米。这一地区的地陷形势和石油以及地下水的开采情况非常吻合。

到20世纪70年代中期,由于工业的快速发展导致地下水的抽水量增加,连接休斯敦市与墨西哥湾的休斯敦航道沿线地区已发现约2米的下陷。地方领导人认为,洪涝灾害发生的频率和严重性与地面沉降紧密相关。他们和商界的领导人一起促成了美国第一个地面沉降管理部门的成立。1975年,休斯敦所在地区的得克萨斯州议会成立了哈里斯.加尔维斯顿沿岸地面沉降管理区,以加强对地下水开采的管理,阻止地面的进一步的沉降。这个机构有权拒绝发放钻井许可证,促进水资源的保护,并对社区和学校开展节水的教育和宣传,推进地区由开采地下水向充分利用地表水转变。

20世纪70年代后期,由于地下水开采量的下降,休斯敦航道沿线以及休斯敦东部的地陷都得到大幅度地减少。来自于特里尼蒂河上的李文斯顿湖的地表水成为供应休斯敦航道地区工业用水的重要水源,最终地下水水位得到回升。

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