“透测地球”科普小课堂 | 沉默的地面沉降——中国城市面临的隐形威胁
《科学》杂志曾经发表了一项关于中国城市地面沉降的研究,其中提到中国近一半的主要城市正遭受中度至重度的地面沉降。根据研究,中国45%的城市土地每年以超过3毫米的速度下沉,更令人担忧的是,其中16%的土地下沉速度甚至超过了10毫米。
这一发现意味着,在海平面不断上升的背景下,数百万中国民众可能将面临洪水风险。
研究团队指出,这种沉降主要是由地下水位下降和建筑环境的巨大重量共同造成的。随着城市化进程的加速,地下水资源的过度开采和建筑物重量的不断增加,地面沉降问题日益严重。考虑到中国城市人口已超过9亿,即使只有一小部分土地发生沉降,也可能对城市生活构成重大威胁。
什么是地面沉降
地面沉降是指地表在垂直方向上发生的缓慢、持续的下降现象。与突然发生的地面塌陷不同,沉降如同“地质慢性病”,是一个长期累积的过程,具有三个显著特征:
隐蔽性:年均沉降量仅毫米级,容易被忽视;
累积性:经年累月可造成数米的高度损失;
不可逆性:压实后的土层难以恢复原状。
地面沉降的危害
地面沉降的危害主要包括以下几个方面:
破坏基础设施:沉降会导致道路开裂、桥梁变形、地下管道破裂,甚至影响高铁轨道的平整度。
加剧洪涝灾害:沿海或低洼地区沉降后,防洪能力下降,更容易被海水倒灌或暴雨淹没。
影响建筑物安全:不均匀沉降会使房屋倾斜、墙体开裂,如意大利比萨斜塔的倾斜部分原因就是地基沉降。
生态问题:湿地退化、海水入侵淡水层等。
地面沉降的原因
地面沉降通常是自然因素和人类活动共同作用的结果:
地下水过度开采(最主要原因):抽取地下水后,土壤孔隙中的水被抽走,土层压缩。例如,墨西哥城因超采地下水,100年来部分区域沉降超过9米。
油气资源开采:如美国加州长滩市因石油开采导致地面沉降3米,后来通过人工回灌地下水部分修复。
大型建筑荷载:密集的高层建筑群可能压实软土地基,如上海通过控制高楼建设和地下水开采减缓沉降速度。
自然压实:三角洲、冲积平原等松散沉积层在重力作用下缓慢压实。
如何应对地面沉降
1.监测预警:通过GPS、InSAR卫星遥感技术监测地表变形。
2.控制地下水开采:如中国华北平原实施“地下水超采综合治理”。
3.人工回灌:向含水层注水补充地下水,如上海已通过回灌使部分区域回升。
4.城市规划避让:避免在沉降高风险区建设重要设施。
结语
地面沉降如同沉默的“慢性病”,需以持久之功应对。城市化浪潮下,这一问题愈发紧迫。节约用水、留意地面微隙,这些日常之举,皆可为减缓沉降贡献力量。让我们以细微之行,共筑守护家园的坚固防线。
(文/肖超 文字编辑/彭静怡)