地面沉降

地面沉降（Ground precipitation），可以被簡單地稱作“地陷”，在中國《地質災害防治條例》中，它被定義為“緩變性地質災害”。

地球表面的海拔標高在一定時期內不斷降低的環境地質現象稱為地面沉降，是地層形變的一種形式。在中國《地質災害防治條例》中，被定義為“緩變性地質災害”。

世界上地面沉降問題的發現，約始於20世紀初。最強烈的地面沉降發生於美國長灘市威爾明頓油田，其最大累積沉降量達9米。中國的上海、天津、西安、常州等城市也先後發現地面沉降。

地面沉降有自然的地面沉降和人為的地面沉降。

1、在地表鬆散或半鬆散的沉積層在重力的作用下，由鬆散到細密的成岩過程；

2、由於地質構造運動、地震等引起的地面沉降。

3、海平面上升將導致地面的相對下降，如義大利威尼斯市海平面上升速度為1.27毫米／年，所引起的地面相對下沉約佔該地區年平均沉降量的40％。另外全球氣候的轉暖，氣溫上升，必加速冰川消融，從而使海平面上升，地面相對下沉，而引起地面沉降。

雖然某些天然因素可以造成地面沉降，但地面沉降的主要原因還是人為的：地下水、石油、天然氣、地熱等資源的過度開採；城市建築；重大工程造成地基土體發生緩慢變形。

1、過量開採地下液體或氣體，致使貯存這些液、氣體的沉積層的孔隙壓力發生趨勢性的降低，有效應力相應增大，從而導致地層的壓密。

2、大面積地面堆載的影響：分佈有巨厚的高壓性淤泥和淤泥質土的低洼地區，隨經濟建設的開發，需在窪地上大面積堆填。其軟土在堆載(填土)荷重的作用下，產生一維壓縮固結，可形成地區性的地面沉降。此類沉降，受場地軟土的工程特性，層厚和堆載大小的控制，是構成濱海平原城市總地面沉降的一個組成部分。如天津市佔地40平方千米的塘沽開發區及保稅區，在鹽池和灘塗上堆填1～2米厚填土，因堆載荷重的影響，地面沉降量可達十餘厘米。

3、地面上的人為振動作用(大型機械、機動車輛等及爆破等引起的地面振動)在一定條件下也可引起土體的壓密變形。

4、由於在建築工程中對地基處理不當，即地基勘探不周。

5、密集建築群的工程效應：沿海軟土地區大規模開發，超密集建築群的湧現加上地鐵越江隧道等建設使土體的工程擾動現象相當嚴重，由於工程環境效應誘發的地面沉降問題也日趨明顯。

指地面下沉的現象。是目前世界各大城市的一個主要工程地質問題。它一般表現為區域性下沉和局部下沉兩種形式。可引起建築物傾斜，破壞地基的穩定性。濱海城市會造成海水倒灌，給生產和生活帶來很大影響。

造成地面沉降的原因很多，地殼運動、海平面上升等會引起區域性沉降；而引起城市局部地面沉降的主要原因則與大量開採地下水有密切關係。

美國在地面沉降防治和研究工作中，注重研究開發高新技術，注重水準測量、基岩標和分層標等傳統技術方法利用，並始終把地下水和地面沉降監測工作作為防治地面沉降的基礎，其中一些經驗值得我國學習和借鑒。

監測方法

華北平原地面沉降調查與監測

美國對地面沉降的監測採取了三種方法，即傳統的監測、GPS監測、合成孔徑干涉雷達監測。

傳統的地面沉降測量方法包括水準測量、基岩標和分層標測量。這些方法精度很高，但只能在比較小的範圍內開展工作。

對於大規模的區域地面沉降監測應該採用先進的全球定位系統（GPS）進行全方位的測量。GPS可藉助於人造地球衛星進行三邊測量定位。1996年美國地質調查局在聖克拉山谷河谷建起了地面沉降監測網，確定地面高程的變化情況，而且為與將來的監測結果進行比較建立了基準值。

合成孔徑干涉雷達監測是一種衛星遙感技術，可以敏感地監測出地面沉降的變化。

多種措施

地面沉降在經濟發達地區可能導致嚴重的財產和基礎下部建築的損失。最具有代表性的地面沉降是由人為造成的，由於人為抽取地下水而導致含水層系統受壓縮而產生地面沉降。針對這種情況必須採取措施減少地下水的使用量，增加地面水補給。因此，隨時正確監測地面和地下水位沉降，並提供標準的數據對於預測和預報地面沉降工作至關重要。美國地質調查局的研究人員根據地面沉降的特點以及實際情況，對其採用以下幾種方法來減緩地面沉降的速度，以及修復地面沉降，把損失降到最低。

修復技術

為了滿足供水和改善水質的要求，含水層存儲和修復技術在美國各州得以廣泛應用。在聖克拉拉山谷，目前需水量仍然很大，但由於地表水的引入，回灌得以實施，使得地下水抽汲量減少，從而防止了地下水位繼續下降。另外，該區水資源管理局在當地的河流上建立了5個蓄水壩以收集雨水，這樣增加了河水對流經區的地下水的補給。這個地區是美國第一個被發現也是第一個採取有效措施並在1969年前後終止了沉降地區。同樣的情況還有亞利桑那州的中南部，通過引入科羅拉多河的河水，減少了地下水的需求強度，從而緩解了地面沉降。

土地使用

為了防止地面沉降，將土地使用由農業用地型向城市用地型轉變，以降低需水強度，防止地下水位的進一步下降。佛羅里達州的泥沼區使用這種方法可以防止有機土的進一步分解，減緩有機質氧化的速度，使地面發生沉降的速度降低，地基更加穩定。

節水措施

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利用含水層組貯藏和運輸地下水，要優於造價高昴的地表蓄水和輸水系統。美國的研究人員採用先進和合理的地下水運輸方法，作出地下水使用的遠景規劃。節水是制止沉降的一項重要措施。例如在聖瓊斯地區，目前人均用水量只有1920年的1/5，遠低於過去作為農業用地時的用水量。因此即便是在1976年~1977年和1987年~1991年期間，這兩個州的主要旱期里，水位還是保持在歷史最低水位以上。

加固堤防

對沿海城市進行海岸加固，建造堤防防止洪水泛濫和海水入侵。例如在加利福尼亞州境內三角洲地區，大面積的人工堤壩及人工島有效地保護了這個三角洲，使之免遭海水的入侵，同時維持了有利的淡水坡度，保護了淡水源。

立法保護

美國對地下水的使用進行立法，使水資源有一個合理的使用環境。如在聖拉拉山谷成立一個專門的水資源管理機構來管理該區的用水，使地表水和地下水得到了長期有效的綜合利用。美國許多地區甚至採取法制措施來防治地面沉降。例如1980年通過了《亞利桑那地下水管理法案》。其基本目標是加強對已衰竭含水層組的管理，把有限的地下水資源進行最合理的分配，開發新的水資源供應來增加亞利桑那的地下水資源。

減少落水洞

美國已有的案例表明，落水洞的活動與地下水的抽取有直接關係，控制地下水位的波動可以防止落水洞的形成。如美國佛羅里達西南水資源管理區與其他水資源機構通力合作，設立了佛羅里達中西部地下水的臨界水位。最低水位的提出將會改良一些誘發條件，減少落水洞產生的影響。

聯防聯控

今後，長三角、華北平原、汾渭盆地三個全國重點地區的地面沉降防治工作將實現聯防聯控。2012年12月24日在上海召開的全國重點地區地面沉降聯防聯控工作會議上，這三個地區的國土資源管理部門及相關部門分別簽署了合作協議。國土資源部黨組成員、副部長，中國地調局局長汪民在會上要求，要以地下水和地面沉降監測為依據，全面加強地面沉降監督監管。

汪民在講話中指出，近年來地面沉降防治工作取得重要成效：地面沉降調查評價工作持續開展；防治規劃和條例的出台為有序、有力、有效開展工作提供了法制基礎；地下水限采和人工回灌相結合的防控措施逐漸成為共識。

當前地面沉降防治任務仍然艱巨，地區聯動、部門聯動還未到位。各地國土資源部門要以貫徹落實《全國地面沉降防治規劃（2011-2020年）》為契機，認真研究本地區地面沉降問題並制定防治規劃彙報給地方政府；要進一步加強基礎調查，摸清全國地面沉降發育現狀；要優化監測網路，全方位監控地下水和地面沉降；要繼續開展科學研究，不斷提高地面沉降防治水平；強調地區合作、部門合作，分清職責，聯防聯控。國土資源部門監測成果，要作為監督監管的依據，並形成相應管理機制和手段。

山西和陝西國土資源廳分別簽訂了地面沉降防治區域合作協議。根據協議，將建立區域地面沉降防治省際聯席會議制度，研究商定防治合作中的重大事項；協商確定相鄰地區的地面沉降年度控沉指標，整體部署、同步推進相鄰地區的地面沉降調查、監測，地下水壓采、回灌等工作；共建本區域地面沉降監測網路和信息系統，建立信息通報和信息共享制度以及區域信息發布協調機制，並匯總本地區地面沉降防治信息后報國土資源部發布；定期開展交流研討，合作開展專題研究和科技攻關，聯合開展相鄰地區地面沉降防治工作效果檢查和評估，共促控沉目標實現。

地面沉降分構造沉降、抽水沉降和采空沉降三種類型。

(1) 構造沉降，由地殼沉降運動引起的地面下沉現象；

(2) 抽水沉降，由於過量抽汲地下水（或油、氣）引起水位（或油、氣壓）下降，在欠固結或半固結土層分佈區，土層固結壓密而造成的大面積地面下沉現象；

(3) 采空沉降，因地下大面積采空引起頂板岩（土）體下沉而造成的地面碟狀窪地現象。中國出現的地面沉降的城市較多。

按發生地面沉降的地質環境可分為三種模式：

1、現代沖積平原模式，如中國的幾大平原。

2、三角洲平原模式，尤其是在現代沖積三角洲平原地區，如長江三角洲就屬於這種類型。常州、無錫、蘇州、嘉興、蕭山的地面沉降均發生在這種地質環境中。

按發生地面沉降的地質環境可分為三種模式：

如中國的幾大平原。

尤其是在現代沖積三角洲平原地區，如長江三角洲就屬於這種類型。常州、無錫、蘇州、嘉興、肖山的地面沉降均發生在這種地質環境中。

它又可分為近海式和內陸式兩類。近海式指濱海平原，如寧波；而內陸式則為湖沖積平原，如西安市、大同市的地面沉降可作為代表。

地面沉降的危害主要有：

(1)毀壞建築物和生產設施；

(2)不利於建設事業和資源開發。發生地面沉降的地區屬於地層不穩定的地帶，在進行城市建設和資源開發時，需要更多的建設投資，而且生產能力也受到限制；

(3)造成海水倒灌。地面沉降區多出現在沿海地帶。地面沉降到接近海面時，會發生海水倒灌，使土壤和地下水鹽鹼化。

截至2009年，中國累計地面沉降量超過200毫米的地區達到7.9萬平方公里，發生地面沉降的城市超過50個，分佈於北京、天津、河北、山西、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、上海、江蘇、浙江、安徽、福建、山東、河南、湖北、廣東、海南、陝西、新疆等20多個省(區、市)。

其中地面沉降的重災區主要是長江三角洲地區，華北平原和汾渭盆地。

地面沉降較嚴重的城市：

上海市

從1921年發現地面下沉開始，到1965年止，最大的累計沉降量已達2.63米，影響範圍達400平方公里。有關部門採取了綜合治理措施后，市區地面沉降已基本上得到控制。1966—2011年的45年間，上海地面累計沉降量約為0.29米。

天津市

從1959—1982年間最大累計沉降量為2.15米。1982年測得市區的平均沉降速率為94毫米。最大累計沉降量已達2.5米，沉降量100毫米以上的範圍已達900平方公里。

北京市

從20世紀70年代開始，北京的地下水位平均每年下降1—2米，最嚴重的地區水位下降可達3—5米。地下水位的持續下降導致了地面沉降。有的地區（如東北部）沉降量590毫米。沉降總面積超過600平方千米。而北京城區面積僅440平方千米，所以，沉降範圍已波及郊區。

西安市

地面沉降發現於1959年、1971年後隨著過量開採地下水而逐漸加劇。1972—1983年，最大累計沉降量777毫米，年平均沉降量30—70毫米的沉降中心有5處。1983年後，西安市地面沉降趨於穩定發展，部分地區還有減緩的趨勢。到1988年最大累計沉降量已達1.34米，沉降量100毫米的範圍達200平方公里。

太原市

經1979年、1980年、1982年三次在市區600平方公里範圍的測量，發現沉降量大於200毫米的面積有254平方公里，大於1000毫米的沉降區面積達7.1平方公里。最嚴重的是吳家堡，其次是小店。吳家堡水準點的累計沉降量：1980年是819毫米，1982年是1232毫米，到1987年累計沉降量達1380毫米。

墨西哥

2021年6月，墨西哥中部普埃布拉州的一處農田出現巨型大坑，並且逐漸擴大。而這個大坑已經成為墨西哥網路熱門詞，許多人慕名前去參觀。目前大坑已經吞噬了附近的一處民宅，這也讓周邊居民感到非常不安，相關的調查仍在進行中。

1、減少地下水的開採量。

2、調整地下水的開採層次。可將開採上部含水層的層次轉向下部含水層。這對地面沉降有一定的緩和作用。

3、人工回灌地下水含水層。以提高地下水位，達到緩和地面沉降的效果。

4、查清地下地質構造，對高層建築物的地基進行防沉降處理。在已發生區域性地面沉降的地區，為減輕海水倒罐和烘勞等災害損失，還應採取加高固防紅堤，防潮提以及疏導河道，興建排澇工程等措施。

5、建立全面地面沉降監測網路，加強地下水動態和地面沉降監測工作。

為控制地下水的開採，中國應對各地區都在制定相應的地方性條例和法規。

中國各地區主要採取的辦法就是關井，禁止或者限制開採。

中國以及世界上主要沉降區的資料都證實，過量開採地下水是造成地面沉降的主要原因。由於地面沉降是地下水超采造成的，最直接、有效的辦法就是嚴格控制地下水的開採。除了控制開採量，國內還有些地區採取回灌的辦法增加補給，對於緩解地面水位下降和由此引發的地面沉降也非常有效。

2012年11月20日，《上海市地面沉降防治管理條例(草案)》提交市人大常委會第37次會議審議，草案首次就地面沉降防治的管理體制、規劃、危險性評估及地下水的開採和回灌等作出規定，包括明確軌交、高鐵和高架等重大市政工程設施必須與全市地面沉降監測網定期聯測並報送日常運營監測數據，擬通過地方立法防治地面沉降。

中國漢宜高鐵潛江段2012年3月9日發生路基塌陷，塌陷長度大約300米。漢宜高鐵業主單位否認塌陷事故，稱媒體報道均為不實報道，漢宜鐵路根本沒有發生高架橋坍塌和路基塌陷的事故。

2012年3月12日，武漢鐵路局辦公室王主任和中鐵十二局鎮海公司孫副總經理在湖北潛江浩口的漢宜鐵路的29-30號墩樁（浩口鎮南灣橋）處，召開了媒體記者見面會，回應漢宜鐵路潛江段路基下沉和返工搶修事宜。鐵路方認為是地質情況估計不足，由於地質沉降引起的，這不是質量問題是局部樁的密度不夠。

2012年4月底，《北京市地面沉降監測年度報告(2011年)》公布，雖然北京市採取了禁止超負荷開採地下水等措施，但北京地面沉降仍在繼續。作為《北京市地面沉降監測年度報告(2011年)》的審查專家之一，薛禹群對北京的地下水狀況憂心忡忡。他認為，已經是2012年，距離2015年只有三年的時間，短短的三年既要限采，又要恢復，難度很大。

2012年8月10日，中國青年報報道，耗資87億的天定高速在2011年出現嚴重問題后，2012年再次出現路基沉陷、路面破損等問題。甘肅省交通廳工程處處長談應鵬回應稱，這次天定高速出現的問題，並非源於工程質量問題，而是因為受到強降雨的影響。面對天定高速出現的問題，有許多聲音對調查結論未公布表示不滿，並對官方回應提出質疑。

2021年1月8日，近日，一項由聯合國教科文組織地面沉降工作組組織的研究警告說，到2040年，地面沉降將威脅全球近1/5的人口。