对中国地面沉降的调查与思考

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跳出“温水煮蛙”危局
——对中国地面沉降的调查与思考
地面沉降又称地面塌陷，是因地下水大量开采或采矿活动，地表在垂直方向发生高程降低的现象。
　　地面沉降因其发生的缓慢性，往往不被人们重视，所以被地质学家形容为“温水煮蛙”。
　　地面沉降虽发展缓慢，但一旦爆发，破坏力巨大。
　　城市矮了
　　我国一些城市正逐年变矮。在科学上，城市变矮亦称地面沉降。
　　专家最保守的估计，因为城市变矮，全国每年要损失人民币10亿元以上。
　　上海：地面沉降始于1920年，1964年发展到最严重的程度，最大降深达2.63米，之后逐步加以控制，现在处于恢复和微降阶段。
　　天津：自1959年开始，除蓟县山区外，一万多平方公里的平原地区均有发生，形成市区、塘沽、汉沽三个主要沉降区，最大降深达2.912米。
　　江苏：20世纪60年代，苏、锡、常分别出现地面沉降，80年代连成一片，最大降深1米以上。
　　陕西：1950年开始在西安市及其近郊出现7个地面沉降中心地带，最大降深达1.035米。
　　河北：整个河北平原20世纪50年代中期出现地面沉降，目前形成沧州、衡水、任丘、河间、邯郸10个沉降中心。
　　安徽：阜阳市1970年开始出现地面沉降，1992年最大降深达1.02米。
　　山西：1979年太原市出现地面沉降，1988年大同市出现地面沉降，最大降深近2米。
　　从全国看，海南是发生地面沉降最晚的省，始于20世纪90年代，最大降深为0.07米，是全国目前唯一一个没有因地面沉降造成危害的地方。
　　地面沉降最主要的祸根是过量抽取地下水。
　　近几十年来，城市人口大多处在激增阶段。人口多了，用水量自然也跟着增加。同时，工业的过快增长也需要大量的水来支撑。当地表水不能满足人们的需求时，只好抽取地下水。而且越采越多，越采越深。一些地方的地下水已经采到1000米以下。
　　几乎所有的地面沉降都发生在人口稠密、工业集中地区，就是最好的证明。
　　地下水与地面沉降有何关系，专家作了如下解释：当水处于地下状态时，水与地层之间产生一种承压作用。也就是说，一汪水可以撑起一片土地。当含水层的水被大量抽走后，必然引起土层内部应力的重新调整，从而导致地面沉降。
　　这是地质上一种十分奇特的现象。
　　几乎每一块土地的下面都赋存地下水。地下水、地表水与大地形成一个均衡的整体。地下水的过量抽取打破了这种均衡，大地被缩水后，地面沉降就发生了。
　　建筑报废了
　　因地下水在地下赋存时不是均匀状态，所以地面也不是整体均匀地下沉。当地面平衡被打破后，就会造成对地面建筑物的损害。
　　由于过量抽取地下水，哈尔滨市一家工厂先是办公楼东侧出现地面下沉，东侧一边的楼房有了裂缝，之后西面出现地面沉降，西部的楼房也开始下沉，而楼房中间依旧。从远处看，整幢大楼就像一只鸟的双翼被人打断，耷拉着。
　　无奈之下，楼房只得全部报废。
　　1989年8月，山东省微山县鲁桥乡在一场暴雨过后，出现大面积地面沉降。一时间，农民的房屋因地面下沉噼啪乱响，很多房屋不是出现裂缝就是摇摇欲坠。这次大面积地面沉降，造成17个村庄的1309间房屋受损。十几年过去了，被破坏的房屋已经被新房取代，但地面沉降给村民造成的心灵创伤，久久不能消失。
　　地面沉降面积再大也是局部行为。局部的地面下沉了，就成了低洼地，遇到降雨肯定要受淹。
　　这种情况在河北省沧州市十分明显。
　　一份资料显示：20年前，沧州市的最大降深是1米左右；20年后，地面沉降已达2.4米。
　　提到地面沉降，市民都会马上想到沧州市人民医院病房变喷泉的故事。这家医院里有一座美丽的喷泉花园，原来却是妇产科病房的一栋三层楼。由于地面沉降，三层楼逐渐变成了两层楼，本来的一楼成了地下室。2009年，因楼体沉降，这栋楼不得不拆除重建，并在原址上建起了喷泉。
　　地面降低后，该市雨后积水现象普遍存在，而且日益严重。即便不是很大的雨，由于地势低洼，雨水大量涌入，形成危害。几年前的一场中雨过后，市区积水深达60 厘米~100厘米，造成一些企业被淹，甚至停产。
　　这种情况几乎在所有发生地面沉降的城市都存在。许多城市为了减少危害，避免积水，投入巨资垫高马路，但这只是一种非常被动的应付手段，并不能治本。
　　地面塌陷了
　　当地下的矿产资源支撑起地方的经济时，一个不幸的事实发生了：人们攫取了地下宝藏，却糟践了土地。
　　不合理的采矿活动，造成一些地方出现地面塌陷。这是地面沉降的另一种形式，完全是人为造成的。
　　地面塌陷的危害主要表现在突然毁坏城镇设施、工程建筑、农田，干扰破坏交通线路……
　　地面塌陷集中出现在近10年。
　　10年中，我国的采矿业发展十分迅速，最大特征是大量个体矿主的介入。权威数字表明：我国10余万座矿山中，个体矿山占了95%以上。这些个体矿主往往只重视产量，忽视生态环境保护和安全。一些个体矿主采富弃贫，采用老鼠打洞式的挖掘方法，缺少巷道支固，使得地面塌陷频频发生。
　　如果没有专业知识，地面塌陷的前兆根本发现不了。因为塌陷在几秒钟内就可以发生。
　　1994年3月10日上午9时，湖南省邵东县城镇小学二年级班主任任惠玲像往常一样走进了二年级一班教室。刚讲了10分钟课，任惠玲突然发现教室的后墙裂了一道口子，紧接着房顶哗哗往下掉土。她顿感不妙，马上让40多名学生迅速撤离到操场上。她同最后一名学生离开教室不到2分钟，“轰”的一声巨响，灰尘四起，整个教室不见了。
　　事后查明，这是一家石膏矿的“杰作”。
　　这家矿山在学校一公里范围内挖石膏，最深处60余米，无任何加固措施，等于在这所学校下面挖了个大陷阱。所幸的是，任老师反应快，及时将学生转移出去。否则，后果不堪设想。
　　经济损失巨大
　　我国的产煤量近些年一直稳居世界第一，用煤量也居世界之冠。
　　据专家测算，全国平均每采1万吨煤，要塌陷土地3亩，高者可达3.85亩。据此估算，全国每年采煤大概造成70平方公里土地塌陷，经济损失4.39亿元。
　　黑龙江鹤岗煤矿是一家有70余年历史的老煤矿。70年间，这家煤矿因采煤累计塌陷土地41.97平方公里，塌陷区须拆迁的房屋总面积139.97万平方米，仅搬迁费就需要5亿元，还不包括因人员伤亡花费的资金。
　　产煤大省山东每年采煤塌陷土地造成的经济损失，达5000万元。
　　山东省邹城市是一个以煤为支柱产业的城市。40多年的开采后，全市已经塌陷土地6.3万亩，其中积水绝产的耕地4.3万亩。地面塌陷使7所学校、17个乡镇企业和10个村庄被迫搬迁。
　　该市原本土地资源严重匮乏，人均耕地不足0.3亩的村有10个，不足0.8亩的村20个。现在，全市每年塌陷的土地   以2500亩以上的速度增加，预计到2015年，全市绝产的土地将达到5万亩，积水地达到2万亩；到2050年，塌陷面积将达到15万亩，约60个村庄需要搬迁，20万失去土地的农民需要安置。
　　如今，治理塌陷地成了邹城市的头等大事。但治理一亩塌陷地至少需要200万元以上，已经塌陷的土地是6.3万亩，需要资金几百亿元。有人戏言：几十年挖的煤，也不值这些钱。
　　辽宁省阜新市是新中国最早的煤电基地，煤的开采历史超过百年。仅从新中国成立到2000年底，阜新市累计生产原煤5.2亿吨。
　　百余年的开采，使地面塌陷在最近3年形成总爆发趋势，200万平方公里的采煤区内，民宅、医院、道路、公用设施全都面临地面塌陷的威胁。
　　我国的采煤区不仅这些，河北、河南、山西、内蒙古、宁夏……
　　城市“身高”保卫战
　　保住城市“身高”，对发生地面沉降的城市来讲，是一块心病。为了实现这一目标，人们花费了更多的财力与精力。
　　过多的工业和人口，使上海从上个世纪的20年代就开始大量抽取地下水，造成地面沉降。每一个到上海游玩的人都要到黄浦江边看一看，但多数人都不知道，黄浦江的大堤为何越来越高。
　　黄浦江原本没有大堤。
　　大堤是因为地面不断沉降，为防止黄浦江水灌到市里而采取的一项迫不得已的措施。上个世纪20年代后，黄浦江上多了条大堤。随着地面不断沉降，堤岸一次次加高。1959年，仅对外滩1776米的堤岸加高，政府就投入4200万元，而外江堤加高投资高达4亿元。
　　近些年，地质工作者采用向地下注水加大恢复原有地层间隙的方法，使上海市不断沉降的地面得到有效控制，有些地方的地面还略有上升。
　　从上海看天津。
　　上世纪80年代，天津的地面沉降速率一度达到了80毫米～100毫米／年。原因与其他地方无异：长期超采地下水。
　　地质专家说，天津的地质构造容易发生地面沉降。
　　巨厚的第四纪地层和半胶结的第三纪地层，形成了天津地面沉降的天然物质基础，基底构造运动造成的地面沉降基本年速率就有1.3毫米～2.0毫米。如果再加上大量开采地下水，地面沉降的加重就是不可避免的事情了。而天津偏偏又是典型的资源型缺水城市，不得不以地下水来维持人民生活和经济建设。
　　天津市开始规模性开采利用地下水始于1923年，但开采量并不大，地面沉降并不明显。新中国成立以后，随着天津经济的突飞猛进，地下水的开采量越来越大，地面沉降问题也就越来越严重。
　　1950年～1957年间，天津中心城区平均地面沉降速率为7毫米～12毫米／年；1958年～1966年间，平均速率增加到了30毫米～46毫米／年，开始形成不同规模的沉降中心；而在1967年～1985年间，沉降速率达到了惊人的80毫米～100毫米／年。
　　长期的地面沉降，严重降低了海河河道的防洪和航运能力，降低了城市排水系统的能力，并导致沿海地面标高损失、风暴潮危害加重、港口功能减弱、海水入侵、土壤盐渍化、海岸侵蚀等问题。局部地面不均匀沉降，经常导致地面开裂、建筑物地基破坏、地下管线剪切破坏，以及地形测量标志和测量成果的破坏。此外，地面沉降还破坏了天津地下含水层结构。
　　为控制地面沉降，从1986年引滦入津工程正式通水开始，天津市政府对中心市区和塘沽区实施了以封停地下水井为主要措施的地面沉降控制计划。这一计划的实施，大幅减少了地下水开采量。同时，天津市建立了市、县两级控制地面沉降工作管理机制和工作网络，把全市控沉监测、研究、治理和减灾工作纳入统一规划、管理，初步建立了科学、经济、合理的控沉工作框架体系。
　　同时，天津市加强了对地面沉降监控体系的建设。经过20多年的探索和实践，截至2005年，天津市地面沉降监测网络的实际布网监测面积为3850平方公里，采用一、二等大地水准测量为主要监测方法，监测点达到1624个，其中基岩标2个，分别位于宝坻区和中心市区。该网络每年统测一次，积累了20余年珍贵、翔实的监测资料。
　　根据取用地下水引发地面沉降的危险度和地下水开发利用程度，天津市还划分了地下水禁采区、过渡禁采区和限采区，不同规划区采取不同管理措施。对禁采区，严禁以各种形式开采地下水，现有机井必须封停；对过渡禁采区，在南水北调工程通水前，逐渐减少地下水开采量，不得兴建新的地下取水工程，待水源解决后，全部封停地下水井；对限采区，将有限度地开采地下水，严格核定取水指针，保证地下水采补平衡。
　　持之以恒的措施终于见到成效。近10年来，天津市外环线以内的中心城区沉降量稳定控制在10毫米～15毫米／年的水平，彻底改变了上世纪80年代接近100毫米／年的急剧沉降势头，取得了控制地面沉降的初步胜利。
　　加快推进矿山复垦
　　现代社会，人们既要采矿满足社会需求，又要防止地面塌陷，这似乎是个难以解决的问题。事实上，对这个问题，许多发达国家在20世纪初就有了深入研究，并采取了行之有效的办法。
　　这个办法叫做矿山复垦。国外对矿山复垦工作是非常重视的。
　　许多国家的法律规定得清清楚楚，采矿者在项目可行性研究阶段，就要考虑环境保护和矿山复垦。没有这项内容，想开矿，没门！矿山进入生产阶段，矿山企业要及时向政府提供生产设计资料，其中就包括对矿山环境的保护和对矿山复垦的设计方案。政府管理人员据此对矿山企业的采矿活动进行监督管理。矿山到了闭坑阶段，政府管理人员要严格检查矿山复垦情况，未达标的，不许闭坑，还要重重罚上一笔。
　　澳大利亚人少地多，矿产资源极其丰富，但该国并没有因为地多而忽视了矿山复垦工作。
　　澳大利亚有1200余家矿山企业。20世纪70年代以来，该国加强了对矿山复垦工作的监督管理。他们采取的办法中，除了法律法规外，重要的一点就是收取矿山复垦保证金。矿山复垦保证金掌握在政府手中，矿主若不复垦，政府就用这笔钱雇人来做此项工作。因为管理得非常严格，每年因采矿被破坏的土地基本上得到复垦。澳大利亚被认为是世界上矿山复垦搞得最好的国家之一，也是地面塌陷最少的国家之一。
　　我国的矿山复垦工作与世界先进国家相比，在观念和做法上有多大差距呢？
　　2000年1月25日，国土资源部与日本金属矿业事业团的矿山环境保护专家会聚北京，双方就两国矿山环境问题进行研讨。会议期间，记者与日本通产省矿山保安课课长田中次（相当于我国的国家环保总局环境司司长）有如下对话：
　　问：请您谈谈日本在矿山塌陷治理等方面的情况。
　　答：严格的法律和国民环境保护意识是成功之本。1970年，日本制定了《矿山安全法》。明确规定采矿权人必须对矿山环境负责，所造成矿山环境破坏的治理费由采矿权人负责。
　　问：您认为中国的矿山环境与日本相比，有多大差距？
　　答：相差30年吧。
　　问：听说在日本，老百姓有权决定矿山是否关闭，是吗？
　　答：是的。在日本，老百姓的监督不亚于法律。有一家矿山企业，开采几年后经济效益很好，环境治理指标亦达到了规定标准。但附近居民认为这家矿山企业赚钱后，未能加大对环境治理资金的投入，有产生地面塌陷的隐患，一致要求这家企业关闭。结果，这家企业只好关门。
　　这段话若不是出自一位日本主管官员之口，听起来就像天方夜谭。
　　实际上，我国因采矿引起的地面塌陷早已引起研究机构的高度关注，我国科研人员通过大量的实地考察和吸收国外的经验，已经掌握了防止矿山塌陷的技术，在一些地方实验取得了非常好的效果。山西中条山有色金属公司下属的一家矿山企业，在复垦的土地上种植高粱、花生、玉米，长势良好，每亩产量达到200公斤以上。
　　研究结果表明，我国50%以上的矿山企业因地面塌陷废弃的土地可以复垦。若这一目标实现，意味着我国至少有3000万亩矿山企业的废弃地可以重新成为耕地。如果按每亩生产粮食500公斤计算，可以增加粮食150亿斤，相当于目前我国粮食总产量的4%。
　　前景无限美好！
       (作者： 吴 岗 姬 臻   来源： 中国国土资源报 )

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