太原市地面沉降發展概況及其危害

周艷萍

摘 要：首先通過收集大量的歷史資料，總結太原市地面沉降的發展歷史及現狀，將其劃分為五個階段：1956—1981年為地面沉降中心初步形成階段，1982—1989年為快速發展階段，1990—2000年為持續急劇擴展階段，2001—2004為緩慢發展階段，2004年至今為治理階段。最后，分析太原市地面沉降對城市規劃、工農業生產、交通運輸以及人民生活及城市的可持續發展造成的影響。

關鍵詞：地面沉降；發展歷史；危害

中圖分類號：P642.26 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2017）30-0190-03

近年來，隨著社會經濟的迅速發展，城市化進程日漸加快，人類對環境和資源的開發與利用也越來越深入，從而引發了一些人為地質災害，嚴重制約了社會與經濟的可持續發展，并造成了巨大的損失。地面沉降是地質災害中的一個主要災種，它是由于地下支撐物（多孔介質骨架）的垂向壓縮而導致的地面標高損失，一般是通過測量水準點的高程變化而發現的。具體而言，它是在自然和人為因素作用下，由于地殼表層土體壓縮而導致區域性地面標高降低的一種累進性的緩變地質災害[1～5]。

太原市是山西省政治、經濟、文化中心，在我國中西部開發戰略中起著重要的作用。但近年來，隨著人口的增加和城市建設的飛速發展，水資源短缺的瓶頸越來越明顯，地下水開采量逐年上升；同時，由于超采地下水引發的地面沉降也愈演愈烈，沉降范圍和幅度逐年擴大。目前，太原市已形成了五個沉降漏斗區，最大累計沉降量達3 122mm，成為我國地面沉降較嚴重的城市之一，地面沉降給太原市的城市建設和人民生活帶來了諸多危害[6～9]。

一、太原市地面沉降發展歷史

根據多年來監測資料分析，不同時期地面沉降的沉降范圍、面積、沉降量以及速率等均不相同，根據這些特征可將太原市地面沉降的發展歷史劃分為四個階段，即初步形成階段、快速發展階段、持續急劇擴展階段和緩慢發展階段。

1. 1956—1981年地面沉降概況。1956—1981年為地面沉降中心初步形成階段，其中，1965年以前無明顯地面沉降現象；1965—1970年是緩慢沉降時期；1970—1981年是地面沉降不均勻發展時期。從中可以看出，截至1981年，外圍閉合線為20mm，沉降范圍為：北起下薛村，南至西草寨，西起晉源鎮，東至西溫莊；南北長約36km，東西寬約10km，沉降面積358km2。在此期間形成了吳家堡沉降中心，形狀似西瓜狀，長軸為北東——南西向，外閉合線為200mm，內閉合線為800mm，沉降漏斗面積為52.5km2。

2. 1982—1989年地面沉降概況。1982—1989年為地面沉降快速發展階段，從中可以看出，1989年外圍半閉合線已擴展至50mm，南北長約37km，東西寬約12km，沉降面積為441.8km2；西部向南寒沖洪積扇區及黃土臺塬區延伸，南部50～200mm沉降等值線已撇開呈喇叭形，向盆地區伸延。在此期間形成了2處沉降區和4個沉降漏斗中心，西張沉降中心：呈橢圓狀，長軸為北西——南東向，外閉合線為300mm，內閉合線為400mm，沉降漏斗面積為16.47km2。城區沉降區外圍閉合線為300mm，沉降范圍為：北至小東流，南至武家寨，長軸為北西——南西向，南北長約23km，東西寬約8km，沉降漏斗面積153.14km2。其中，3個沉降中心為：（1）萬柏林沉降中心，外閉合線400mm，沉降漏斗面積為2.14km2；（2）下元沉降中心，呈葫蘆狀，南北寬約2km，東西長約4.5km，外閉合線500mm，沉降漏斗面積為7.49km2；（3）吳家堡沉降中心，長軸為北東——南東向，南北長約11km，東西寬約6.5km，外閉合線500mm，沉降漏斗面積為55.12km2。

3. 1990—2000年地面沉降概況。1990—2000年為地面沉降持續急劇擴展階段，到2000年為止，外圍半閉合線已擴展至100mm，南北長約38km，東西寬約12.5km，沉降面積為453.3km2。西部50mm輔助線已延伸至黃土臺塬風聲河——西銘，東部100～200mm沉降等值線已撇開呈喇叭形，向榆次方向延伸，南部100～500mm沉降等值線也已撇開，急劇向盆地延伸。在此期間4個沉降漏斗的面積均迅速擴展。西張沉降中心，形狀似圓狀，外閉合線400mm，內閉合線600mm，沉降漏斗面積為28.6km2。城區沉降區已擴展至400mm半閉合線，沉降范圍北至新村，南部撇開呈喇叭狀，南北長約28km，東西寬約9km，沉降漏斗面積為232.28km2。其中，3個沉降漏斗中心的具體情況如下：（1）萬柏林沉降中心，呈圓狀，外閉合線為700mm，內閉合線為900mm，沉降漏斗面積為7.2km2；（2）下元沉降中心，呈橄欖狀，南北長約1.8km，東西寬約4km，外閉合線為900mm，內閉合線為1 400mm，沉降漏斗面積為5.81km2；（3）吳家堡沉降中心，呈密網狀，長軸為北東——南西向，外閉合線為1 000mm，內閉合線為2 800mm，沉降漏斗面積為46.82km2，漏斗中心有向東移的趨勢。

4. 2001—2004年地面沉降概況。2001—2004年為地面沉降緩慢發展階段。其中，西張沉降中心向西擴展，但沉降速率減緩；吳家堡沉降中心向小店鎮方向發展，外閉合線為1 100mm，內閉合線為3 000mm；下元沉降中心有向西移動的趨勢；萬柏林和下元沉降中心已逐漸連成一片；小店附近形成新的沉降中心。

二、2004年以來地面沉降表現出的新特征

2004年以來為地面沉降治理階段。鑒于太原市地下水資源的極度缺乏和地面沉降的嚴重現狀，市政府長期以來投入巨資致力于引黃入晉工程建設。2002年12月19日引黃河水入太原市，2003年11月引黃入并首期40萬m3/d供水能力系統建成，同月又發出了《太原市人民政府關于引黃供水關井壓采的通告》，一場關井壓采工作全面展開。截至2006年6月8日，共關閉了130個單位的地下水開采自備井245眼，壓縮地下水開采量25萬m3/d。正是由于采取了這些有效的控制措施，據最新觀測資料顯示，2004—2006年間地面沉降已經趨于緩和，各沉降區呈現出如下特征：西張沉降區，個別觀測點出現反彈，反彈量10～20mm；城區沉降區，總體地面沉降向南延伸。下元沉降中心繼續西移，中心位置在閆家溝附近，沉降速率90mm/a；吳家堡沉降中心的沉降速率較2004年以前趨緩，年均沉降速率為65mm/a；小店區附近新的沉降中心沉降速率最大點位于孫家寨，年均沉降速率為100mm/a。endprint

三、太原市地面沉降造成的危害

太原市地面沉降發生時間較早，歷史較長，目前已成為本市主要的地質災害之一，對城市規劃、工農業生產、交通運輸以及人民生活均造成了很大的影響，在某種程度上已經制約了城市的可持續發展。它所引發的災害與環境影響主要有以下幾個方面：

1.雨季積水嚴重，造成房屋開裂，甚至倒塌。太原市地面沉降的首要危害是雨季積水、房屋倒塌現象嚴重，其中最嚴重的地方是南郊武家莊村。武家莊村地處晉陽湖北畔，曾是一個遠近聞名的富裕村；然而，近二十年來，由于地面沉降的發生，群眾生活水平及農村經濟持續下滑。武家莊村地面沉降區呈鍋狀，深度約3m，居民區正處于鍋底中央。周圍約5km2范圍的降水及廢水向這里匯集，導致該村一年中有多半時間浸泡在泥水中。農田水利設施全部毀壞，1 800畝耕地荒蕪；全村50處老宅院全部倒塌，90%的新房成為危房；村民的車輛、家具、家電等均遭損壞；糧食受潮；村民常年生活在潮濕環境中，免疫力下降，發病率增高。以上各種損失粗略估算為2.194億元。

2.地面水準點失準。地面水準點在太原市城市建設中起著重要的作用，是城市規劃和建設的主要依據，但由于地面沉降的發生，造成部分水準點數據損失，給相關工作帶來了嚴重的影響和干擾，浪費了極大的人力、物力和財力。據粗略統計，1981—2004年間，因地面沉降而導致的測量標志和測量成果的損失達6 000多萬元。

3.基礎下沉，地裂縫頻頻發生。由于地面不均勻下沉，太原市南內環橋自1988年建成以來，橋上下錯動達10cm，并出現多處裂縫；舊迎澤大橋出現橋墩下陷、橋面開裂現象。此外，吳家堡村所遭受的危害也十分嚴重，地基下沉達1.5～2.5m。

4.城市管網安全受到威脅。一些城市管網隨地面不均勻沉降發生彎曲變形，導致管道漏水、漏氣甚至折斷，直接影響了工農業生產以及市民生活。例如武家寨地區，由于地面沉降引起排水不暢、管道倒流，給水、煤氣、熱力等管線都受到了嚴重威脅。

5.井管上升。迎新街觀測站J34孔的井管座落在深部基巖上，自1984年以來，由于地面沉降井管相對升高了330mm。

6.含水層結構損失。據太原市地面沉降分層標監測資料顯示，黏性土的失水壓密是地面沉降的主要原因。由于黏性土層發生非彈性壓縮，所以即使地下水位得到恢復，黏性土含水層也不會發生反彈，這樣就導致了地下水存貯空間減少，儲藏能力降低，含水層結構損失。

參考文獻：

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[責任編輯 李春蓮]endprint