超采地下水引發的區域地面沉降動態風險評估及區劃研究

嚴 斌

(菏澤市引黃灌溉工程管理服務中心,山東 菏澤 274000)

1 研究內容概要

本文生成的文件將參考土地所有權在沉降過程中可能出現的一定風險和高度不確定性,借助具體數學方法和相應的信息處理技術,系統地分析土地沉降的形成機制,為便于構建反映結算主要特征的安全風險評估體系,綜合各評估方法的優缺點,尋求與計算市場監管相對應的全局評估三維地圖。研究內容區可被認為是超量選用地下水資源的工作面總體評價沉降風險較小的參考。同時,為了做到土地沉降的長期科學預防與控制,能夠臨時預測一定的表土沉降風險,決策者能夠借助外部特征數據庫中的動態數據進行決策。

1.1 重大風險評估

1.1.1 篩選評價指標體系

大多數情況下,在具體分析土地權屬結算的控制機制和解決結算方式的基礎上,借助關聯分析,化學分析造成土地權屬結算的因素,選擇可能真實反映土地權屬結算的外部因素特征的影響因素被認為是風險評估的重要參考指標。詳見表1。

表1 危險性評價指標體系及指標權重

1.1.2 沉降滯時研究

由于地面沉降可能發生延遲,只有兩次,是在地下水資源過度使用一段時間后,自然發生的。有必要研究表土沉降的時間跨度,以確定反映當前表土沉降的地下水資源強度,以確保安全風險評估的最終規范性。

1.1.3 評價指標體系的確定

其所在區域的沉降風險評價和評價指標體系的計算是重要的一環。計算評價指標體系,主要有層次分析法、化學成分分析法、灰色系統分析法等常用的方法。對所在地區研究內容,進行安全風險評估時,應參考基本指標并結合計算,選擇最合適、最具體的方法。

1.1.4 3D圖形評價

目前,安全風險評估,通常包括人工神經網絡模型、信息法、定性分析與推理、模糊綜合評估法、敏感因素模型等,通過分析比較各種評估方法的長處與不足,取長補短,建立反映土地沉降特點的風險評估模型。

1.1.5 極高風險性評估

首先確定其價值多少和權重指標值,然后繼續結合相應的安全風險評估三維地圖,采取使用具體分析GIS所在區域的方法,在計算出的范圍內進行具體分析兩個時間段研究內容能夠預測的區域土地所有權沉降的可能性比較小。

1.2 脆弱性評價

首先,要綜合分析研究該地區的基本構成,發生地陷的土地權屬類型和土地權屬數量是否符合當今社會家庭經濟條件,以及然后繼續細分相關材料的基本構成。統計和調查不同相關主體的分布和數量,借助對相關數據的分析,受災土地所有權造成的破壞程度、損失率構建研究內容所在區域的土地出讓不確定性評價指標體系,選擇合適的具體方法確定各基礎指標的權重值,根據各個指標所占的權重,確定基于GIS的來評估其脆弱性。詳見表2所示。

表2 易損性評價指標體系及指標權重

1.3 總體確定性風險動態總體評價

如果想到達這樣的效果,必須能夠預測當今社會經濟發展的可持續發展,我們一定要得以預測某些風險并進行動態的安全風險評估,而不是局限于靜態的安全風險評估。一般情況下,往往根據上述相關安全風險評估的相關知識,選擇具備聯系的動態評估方法,比如投影研究的內容和活性聚合方法、有機化合物基本元素的可拓方法、馬爾可夫方法和最小二乘法或不同特定方法的組合。對研究區表土壤沉降的某些風險,進行動態綜合評價。本文通過算術平均綜合評價和數據分析,動態綜合評價地下水開采區土地權屬安置相對確定的風險。

2 動態風險評估指標的量化

按照風險等級的不同,綜合各評價指標和影響因素,構建地下水超采地區的動態風險評估指標體系,劃分各指標的分類標準,詳細見表3。

表3 地面沉降動態風險評估指標體系及指標分類標

3 區域分析

3.1 區域基本情況

單縣位于山東省西南部,魯、豫、皖、蘇四省交界處。單縣年均地下水資源量4.47億 m3,人均地下水資源市場占有量351.83 m3,是全國平均水平的6倍,是單縣最重要的地下水資源,地下水資源年均自來水供應量占自來水供應總量的60%以上。它對保障單縣國民經濟發展起著至關重要的作用,是人民生產生活的唯一用水。全縣地下水資源年均總量減少到3.172億 m3。2017年地下水資源長期可供量16 819萬 m3,地下水開采率為53.0%。

當前,單縣生態環境治理,一方面是生態環境治理。參照“開采即超采”的具體基本原則,結合持續承壓淺水,將全年范圍內深部連續承壓水礦井劃分為持續承壓淺水超采采煤工作面。單縣淺水和連續承壓水超采總面積1 702 km2,連續承壓淺水超采面積1 060萬 m3/a。地下水資源實際運行自定義模數一般為55-10(/(·a));考慮到連年開采的地下水濃度較高,水位上升的持續時間將縮短,更容易引起該地區的沉降。在超采范圍內的巖土層,地下水資源被快速釋放,裸露地面被壓實,厚度要求降低,從而致使頂層巖石出現不均勻沉降。地表土壤被完全覆蓋,鑒于自身的實際重量,排水管一般自上而下移動、折疊變形,逐漸向星球表面發展,造成地表土壤變形,大型建筑物開裂和建筑物屋頂的墻壁,并造成巨大的經濟損失。與水利水電工程開挖水源相比,地下水資源超采造成的土地權屬分區格式的范圍也非常大。

3.2 不同開采量下區域不均勻沉降風險動態評價結果

針對各地地下水開采強度不同的特點,對土地所有權沉降風險進行了動態綜合評估。從總體評價的具體分析可以看出,隨著時間的推移地下水資源地質勘探強度的動態轉移,本區域相對確定的地表土壤沉降風險,呈現出明顯的動態變化。隨著時間的推移,地下水開采強度逐漸加大,平均而言,一定的風險和高風險所在的區域會逐漸消失和擴大。合計/(a),中等風險所在區域約占45%。隨著時間的推移,地下水開采強度可加大,中等風險區域減少,中等以上風險區域提高尤為顯著,地下水資源不足的一定風險持續存在提高。Total/(a),長方形面積中屬于高危居住區的百分比,約占15%。

3.3 不同生態環境治理比例下部分地面沉降風險動態評價結果

廣泛的應用評估不同百分比的地下水抽取、土地利用規劃不當的動態風險。借助不同生態環境治理比例下地表土壤沉降動態安全風險評估可以看出,區域地表土壤沉降屬于生態環境治理比例可進一步提升的高風險分布區相對集中,該區域表土沉降風險最低。參照結合數據分析結果,當地下水資源生態環境惡化比例在15%～20%之間時,表層土壤不足處于高風險的可能性較小,比例在30%-50%左右,但應當需要合理規劃所在地區地下水資源的開采比例。隨著時間的推移生態環境治理的逐漸消失和增強,深層地下地質勘探的某些風險相對集中。該區地下水資源開采深度大多較高,地質地貌較為穩定。與預想不同的是,地下地質勘探的某些風險相對較小。

3.4 不同生態環境治理比例下土壤沉降反應速率具體分析

考慮到土地利用規劃不足率從某種角度看來,這對于區域地下水資源研發的合理規劃不可或缺,僅對土地出讓率下的土地利用規劃不足率進行動態分析不同城市的所有權。從具體分析可以看出,不同生態環境治理比例下的表層土壤低估率與表土沉降安全風險評估完全一致,土壤低估淺層為高危區的動態沉降表土的反應速度也比較大。各區域表土沉降反應速率可達55 mm/A以上,部分區域表土沉降反應速率大于65 mm/A。建議對對該區的地下水資源進行合理的地質勘探和保護,降低表層土沉降反應率,保護水文地質環境,在沉降風險較低、地表土壤沉降反應率為0～40 mm/A的地區,可合理抽取地下水,但也一定要增強地下水礦區不規則沉降動態工作頻率的持續監測。在表土沉降反應率為5～40 mm/A的區域,建議將該區域生態環境治理率嚴格控制在5%以下,以降低表土沉降反應速率,表土沉降的可能性較小。

4 防患策略分析

(1)借助地下水補給資源提高與沉降表層土的垂直距離。一般而言,在其他表土沉降風險較高的地區,可采取使用地下水補給措施,進一步提高表土沉降的垂直距離?？紤]到地下水資源的阻力,從而致使表層土壤顆粒發生彈性運動,借助可補給地下水資源的逐漸消失,與土壤裸露區的垂直距離能夠逐漸減小,從某種角度來看,它能夠防止表土下沉。

(2)改善所在地區的優質地表水供應。全面推進生態區域補水工程建設,力度非常大。借助進一步提升其他水不平衡地區的生態補水量和水處理量,可用于進一步提升本地區生態環境惡化地區的地下水資源開采量地下水資源量百分比宜減少,使在疫情高風險地區開采地下水資源的要求更加合理和規范。

(3)能夠實施增強關注環境和產品成本的財政政策和貨幣政策。從某種角度來說,對于地下水開采的直接受益者,我們一定要合理計算土地利用規劃不充分所造成的影響,即水資源利用率和土地權屬帶來的高風險和中度風險地區損失率和人員成本以及地下水資源的充分利用資源率。

(4)增強所在區域地下水資源的日常監督管理。借助于進一步提升區域地下水資源和地表土壤分區深度連續監測的工作頻率和強度,實時更新地下水資源深度動態數據庫數據和地下水資源選用的數據庫數據,逐步完善運行管理體系區域地下水資源,促進其所在區域地下水開采的日常有效監督管理,尤其是在生態環境治理比例較高的區域,要嚴格采取地下水破壞補救措施資源,借助相關法律法規,保護地下水資源,降低地表土壤沉降風險。

5 結語

在地下水資源超采區,地表土壤沉降存在一定風險,在動態綜合評價中,建議將地表土壤低估權重值的時間累加值確定在0.6～0.65之間,以進行安全風險評價和生態保護。對于高度不確定性的整體評估,確定0.24和0.28地下水超采比例。在單縣地下水勘探高風險區,表層土壤利用率不足在55～65 mm/A之間,建議地質勘探強度嚴格控制在3/(A)以下,適當回饋地下水資源,逐步提高該地區表層土的垂直距離。本文所建立的地面沉降動態風險評估,未考慮地質條件指標影響,今后應參照區域地質構造,確定對應的基本指標與施工難度。