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中国地理课程论文上海市地面沉降摘要 地面沉降是上海最主要的地质灾害，近年来有加速趋势,对上海的可持续发展以及城市安全造成较为不利的影响。地面沉降也通过洪涝、潮汛等显性灾害的成灾风险与致灾频率的增加,而体现出缓变型灾害的本质。本文对上海地面沉降的历史进行了回顾，分析了上海市地面沉降现状的概况，以及地面沉降的机理和影响因素。最后,分析了防治上海地面沉降的对策，并对进一步加强地面沉降管理与法制建设提出建议。关键词地面沉降；影响因素；城市安全；沉降防治上海是我国发生地面沉降最早、影响最大的城市,对地面沉降的研究与监测控制在国内也是最为系统和最具成效的。近几年随着上海市工业发展、城市化进程加快对地下水资源需求不断增加的同时; 在地下水开采、城市建设双重因素作用下,上海地面沉降所率开始不断增长,对城市基础设施运行、防汛等方面的影响明显,已引起了管理层、学术界及社会各方面的高度重视与广泛关注。1 上海地面沉降概述1.1上海地面沉降历史回顾 地面沉降是由于过量抽取地下水引起地层压密、固结产生的,多见于大城市,沿海城市沉降尤为严重。上海地面沉降是在重复的水准测量中发现的。上海地面沉降始于1921年,已得到公认和广泛采用。上海市1921年发现地面沉降。1922年12月,北洋政府工部局通过测量就发现地面存在明显下沉,一年的沉降量达0.46英尺(0.14m)。1921年一1948年,市区平均沉降639mm,最大累积沉降量达1136mm,沉降量超过500mm的面积达19.3km。1965年,调查表明以市区为中心的300 km地区,已沉降形成蝶形洼地,在45年内平均下沉了1.6m,最严重处下沉2.63m(北京路、西藏路),地面标高已低于黄浦江高潮位2m左右。出现了严重的地面沉降灾害现象,如:潮水上岸,马路积水,桥下净空减少,沿江仓库、码头被破坏等。上海地面沉降是伴随工业化兴起,开发利用地下水资源日益普遍而引起的。1860年上海开凿了第一口深井,至1921年有深井22口,其中在用井8口,年开采量30万m左右。至1949年,深井数量增至708口,年开采量达8750万m。自60年代中期开始,通过实施限制地下水开采、调整开采层次和开展人工回灌等措施,市区地面沉降得到了有效控制。但随着城市发展大规模城市建设、地下水资源需求的增加,90年代以来上海地面出现明显加速下沉现象。半个多世纪以来,地面沉降已使上海区域地貌形态发生显著变化,目前中心城区高程普遍小于3.5；同时使市区河床相对抬高,部分地区高潮位时已形成了“地上河”。1.2上海地面沉降划分阶段 上海地面沉降的发展历程,可以1965年为界分为两大时期,1921一1965年为沉降发展时期, 1966至今为沉降控制时期。期间根据沉降速率的变化,为8个阶段。(l)沉降发展时期1921一1965年是上海市区地面沉降发展时期,45年内市区地面平均下沉1.76m,年均沉降量约为39mm,最大累计沉降量达2.63m。初始沉降阶段(1921一1948年)：1948年之前的工业并不算发达，但是在当时地下水开采规模不大的状况下就已经出现相对较大的地面沉降,说明地面沉降很容易会被诱发的。加速沉降阶段(1949一1956年)：1949年以后,国民经济迅速发展,伴随工业生产的加速发展,工厂区地下水资源开采量也迅速增加,市区地面沉降范围随之也不断扩大,沉降速率也明显加大。严重沉降阶段(1957一1961年) 随着地下水开采量的迅猛增长,市区地面沉降日趋严重。缓和沉降阶段（1962一1965年)：在市区,由于采取了限制和压缩地下水开采量,这阶段地面沉降逐年有所缓和。(2)沉降控制时期 由于市区已经出现了严重的地面沉降，对经济活动以及城市安全造成严重影响。有关部门不得不采取措施来防止地面沉降现象愈演愈烈。自1966年初起全面压缩地下水开采量,并对主要开采含水层进行人工回灌,调整地下水开采层次与布局,最终使上海地面沉降得到有效控制。微量回弹阶段(1966一1971年)：上海三项控制地面沉降措施全面实施后,除郊区工业区外,市区地面转入微量回升状态。微量沉降阶段（1972一1989年)：属于市区地面相对稳定阶段, 是自1921年发现地面沉降以来地面下沉最少的年份。沉降增长阶段(1990一2002)：20世纪八十年代末起上海进入改革开放发展时期,城市进行了大规模改造建设,地下水资源需求也逐年增长。从1990年开始,地面沉降速率较前期明显增长。沉降减弱阶段(2003一2013)：随着全市产业结构调整，不断优化,特别是地面沉降控制力度的进一步加大,沉降速率得到抑制并逐年持续减缓。2上海市地面沉降特征及其影响因素2.1地面沉降特征 上海地面沉降作为一种广泛分布的城市地质灾害,其发生发展过程不易察觉,并常被忽视；长期积累最终会诱发或加剧其它城市灾害,对城市的安全以及人类的生产生活造成严重的威胁。由于地面沉降影响因素十分复杂,地面沉降影响范围和发展速率在不同空间、时间上具有较大的差异性。表现为随着上海城市发展不同阶段地面沉降发展表现出不同的特点,上海地面沉降动态经历了发生不断加速回弹微量下沉再次增速的演变过程,并具有明显的非线性变化的规律。另外一个特征是地面沉降发展呈现不断累积和空间上扩展的趋势,中心城及近郊区地面沉降不均匀现象显著，在空间上也不断扩展,已从中心城区为主演变成区域性的地面沉降。2.2地面沉降的影响因素 虽然有多种自然原因可以导致地面沉降，但是引起上海地面沉降的主要因素还是人文因素。上海地面沉降主要与超量抽取地下水有关。上海地区地下水资源基本属于消耗型,除人工回灌外,主要靠消耗本区和周边地区含水层储存资源获得。由于周边江浙地区也在大量开采地下水,使上海地下水得不到充分地补充，导致地下水位持续下降,进而引起含水砂层的释水压密而产生的。另外,随着近年来上海市城市建设规模的不断扩大,也导致了局部地区产生较明显的地面沉降现象。上海长期的监测研究表明,开采地下水、城市建设工程活动是地面沉降主要影响因素。城市建筑荷载、工程建设活动对地面沉降具有长期影响。在地表不断增大的建筑物荷载作用下,上海地区浅部广泛分布的高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度的软土层,其变形速率逐渐增大，并处于持续流变的状态。即建筑密度越大,沉降量越大。城市建设,尤其是基坑工程建设引起地面沉降的主要原因是浅部含水层降排水,使地下水位下降产生土层固结沉降。3 地面沉降对城市安全的影响地面沉降地质灾害具有易发性、缓变性、累进性及不可逆性等特点。同时,又具有与人类经济、工程活动的交互性及对洪涝潮汛等自然灾害的叠加性。，其所造成的破坏和影响是多方面的。地面沉降造成的地面高程永久性损失,加剧洪涝灾害,使自身潜伏性和隐性的灾害特点通过其它显性灾害的成灾风险与致灾频率的加大而体现,故具有催化及增效性。地面沉降速率在空间上的不均匀,对穿越不同地面沉降速率空间的线性城市基础设施影响也日益显现。不均匀地面沉降对工程安全运营影响是严重的、长期的。具体表现在以下几个方面。（1） 地面沉降对城市防汛设施以及防汛能力的影响地面沉降严重降低上海市区地面标高,使黄浦江潮位大幅相对抬升, 持续损失的地面标高,对防汛墙等防汛设施有明显影响, 直接降低了黄浦江防御设施的设防标准并增加工程的建设投入，降低了防汛墙等防汛设施的防御能力,加重了城市遭受洪涝灾害的危险。地面沉降最直接的影响是改变了上海原始地貌形态,也改变了中心城自然的径、排流状况以及自然的泄洪条件,加剧了遭受洪涝灾害的频率。地面沉降使中心城地面高程大幅降低, 中心城区已形成了地面沉降的洼地。甚至部分地区处于黄浦江平均潮位之下,大大加剧了上海遭受洪涝灾害的频率和受灾程度。上海所处的太湖流域，在每年春夏之际的梅雨与台风季节,雨势猛、雨量大,暴雨积水成灾现象普遍。由于区内持续的地面沉降,造成地面高程永久性损失,使洪涝灾害频发,灾情也日渐突出和严峻。而区内除城区有一定防汛设施以外,大部分城镇与农村地区防汛标准偏低,受淹几率与影响范围日增。对于滨海地区,因受风暴潮汛的影响,潮水倒灌与上岸也易形成涝灾,并加剧防汛压力。（2） 地面沉降对城市生产生活的不利影响地面沉降导致桥下净空减少,影响通航与水上运输,使原本便利优越的水运条件面临挑战。一旦水上运输的出现问题，将会在一定程度上加剧陆路上道路交通的流量与拥堵。地面沉降导致码头下沉、仓库进水,使上海作为我国重要的物流中转与集散中心的功能与效益受到一定影响。地面沉降影响重大工程正常营运，例如对地铁的影响。地铁一、二号线隧道总体处于沉降状态,并在空间上表现出明显的不均匀变形的特点，隧道不均匀沉降将严重威胁轨道交通的运营安全。地面沉降同时导致建筑物基础受损,各种市政管线与设施遭受破坏,增加检修、维护费用,缩短使用寿命。（3） 地面沉降对农业生产的影响地面沉降形成的沉降洼地,使受渍害威胁的农田大面积扩展,原有渍害田治理难度加大,农作物产量下降,从而造成对环境和农业的影响。4 地面沉降的防治对策 对于地面沉降等缓变型地质灾害的防治、减灾即是增效。上海地面沉降的防治管理,以提高城市综合管理水平,增强城市整体防护能力,实现可持续发展为目标。（1）针对地下水开采仍然是地面沉降的主要影响因素,上海市不断采取措施加强地下水开采管理,同时进行地下水人工回灌工作。根据地面沉降控制目标,确定全市地下水年度采灌总量,进行平面上及层次上的合理分配。地下水人工回灌能迅速恢复地下水位,在短期内可以取得显著的效果。（2）加强城市建设和工程施工的地面沉降监督管理。上海的城市建设和工程施工还将持续一段较长时间。19911996年,工程施工导致的沉降约占地面总沉降量的12%左右,但各工程施工引起的局部地面沉降却十分惊人,累计沉降可达100mm之多。因此应增强规划、设计、施工部门自行职责,优化施工方案,减少对地面沉降的影响。（3）加强城市用水计划管理、科学管理和法制化管理,实行长江三角洲地下水统一管理。制定全市每年用水计划,在控制地下水开采总量基础上压缩工业用水;研究地下水抽取和回灌的优化方案,实现用水科学管理;制定地下水管理和地面沉降控制的法规条例,实施城市用水法制化管理。长江三角洲的地下水属同一系统,近年来,长江三角洲的苏锡常地区和杭嘉湖地区,地下水开采量也急骤增加,年沉降量110120mm,加剧了上海地面下沉。为此应实行长江三角洲地下水统一管理,科学布局、合理开发利用。（4）应用高新技术,做好地面沉降监测工作。进一步完善现有GPS地面沉降监测网,发挥GPS的快速监测功能。进一步强化地面沉降信息管理工作,建设好地面沉降地理信息系统。（5）结合城市建设规划,进一步加强地面沉降综合研究,为今后决策提供依据,同时拓展服务领域。深入开展浅部软土层和深部硬土层的变形特征与规律的研究。加强地面沉降预警、预报研究,开展地面沉降与重大工程、城市规划的关系及地面沉降经济损失评估等方面的研究。通过有效的技术管理,凸显地面沉降防治在可持续发展中的地位和作用。（6）上海地面沉降是一种潜伏性的城市地质灾害,因而贯彻的基本原则应是以监控、预防为主,对于已形成的灾害采取切实有效措施遏制其发展并采取对策减缓或减弱其负面影响。发挥和加大高新技术在地质灾害防治中的应用程度。地面沉降的防治要立足于防灾与减灾,对于已发生的地面沉降地质灾害应强化监控与减灾对策措施的落实。（7）通过立法来保证地面沉降防治工作的顺利开展。有必要制定专门的管理办法,为地面沉降防治工作提供更为全面、明确的法制保障。5 结语上海地面沉降问题涉及许多方面，地面沉降的防治更是一项复杂的系统工程,是一项长期的工作。在发展经济的同时，要处理好发展与环境之间的矛盾，积极协调水土资源利用与地质生态环境的保护,进一步加强和深化地面沉降的研究与防治工作,承前启后、继往开来, 需要多方采取切实可行的方法，才能实现可持续发展。地面沉降是地区经济可持续发展的重要制约因素之一,加强地面沉降防治管理,是保证经济可持续发展、资源永续利用、地质生态环境保护三者协调统一的重要举措。我们每个人也都有责任和义务为我们的环境保护出一份力。参考文献1严礼川.上海地面沉降历史追述M上海地质,1980(1),40一50.2钱寿易,顾小芸.上海地面沉降计算J.岩土工程学报,1981,3(3):19.3陈西