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太原市地面沉降发展概括及其危害
发布日期:2017-08-08   浏览次数:115
核心提示:太原市是山西省政治、经济、文化中心, 在我国中西部开发战略中起着重要的作用。但近年来, 随着人口的增加和城市建设的飞速发展,水资源短缺的瓶颈越来越明显,地下水开采量逐年上升;同时,由于超采地下水引发的地面沉降也愈演愈烈,沉降范围和幅度逐年扩大。目前,太原市已形成了五个沉降漏斗区,最大累计沉降量达3122mm,成为我国地面沉降较严重的城市之一,地面沉降给太原市的城市建设和人民生活带来了诸多危害[6-9]。
      太原市是山西省政治、经济、文化中心, 在我国中西部开发战略中起着重要的作用。但近年来, 随着人口的增加和城市建设的飞速发展,水资源短缺的瓶颈越来越明显,地下水开采量逐年上升;同时,由于超采地下水引发的地面沉降也愈演愈烈,沉降范围和幅度逐年扩大。目前,太原市已形成了五个沉降漏斗区,最大累计沉降量达3122mm,成为我国地面沉降较严重的城市之一,地面沉降给太原市的城市建设和人民生活带来了诸多危害[6-9]

1太原市地面沉降发展历史

根据多年来监测资料分析,不同时期地面沉降的沉降范围、面积、沉降量以及速率等均不相同,根据这些特征可将太原市地面沉降的发展历史划分为四个阶段,即初步形成阶段、快速发展阶段、持续急剧扩展阶段和缓慢发展阶段。

1.1 1956~1981年地面沉降概况

1956~1981年为地面沉降中心初步形成阶段。其中,1965年以前无明显地面沉降现象;1965~1970年是缓慢沉降时期;1970~1981年是地面沉降不均匀发展时期。从图1中可以看出:截止1981年,外围闭合线为20mm,沉降范围为:北起下薛村,南至西草寨,西起晋源镇,东至西温庄;南北长约36km,东西宽约10km,沉降面积358km2。在此期间形成了吴家堡沉降中心,形状似西瓜状,长轴为北东——南西向,外闭合线为200mm,内闭合线为800mm,沉降漏斗面积为52.5km2

1.2 1982~1989年地面沉降概况

1982~1989年为地面沉降快速发展阶段。从图2可以看出:1989年外围半闭合线已扩展至50mm,南北长约37km,东西宽约12km,沉降面积为441.8km2;西部向南寒冲洪积扇区及黄土台塬区延伸,南部50~200mm沉降等值线已撇开呈喇叭形,向盆地区伸延。在此期间形成了2处沉降区和4个沉降漏斗中心。西张沉降中心:呈椭圆状,长轴为北西——南东向,外闭合线为300mm,内闭合线为400mm,沉降漏斗面积为16.47km2。城区沉降区外围闭合线为300mm,沉降范围为:北至小东流,南至武家寨,长轴为北西——南西向,南北长约23km,东西宽约8km,沉降漏斗面积153.14km2。其中3个沉降中心为:①万柏林沉降中心:外闭合线400mm,沉降漏斗面积为2.14km2;②下元沉降中心:呈葫芦状,南北宽约2km,东西长约4.5km,外闭合线500mm,沉降漏斗面积为7.49km2;③吴家堡沉降中心:长轴为北东——南东向,南北长约11km,东西宽约6.5km,外闭合线500mm,沉降漏斗面积为55.12km2

1.3 1990~2000年地面沉降概况

1990~2000年为地面沉降持续急剧扩展阶段。到2000年为止,外围半闭合线已扩展至100mm,南北长约38km,东西宽约12.5km,沉降面积为453.3km2。西部50mm辅助线已延伸至黄土台塬风声河——西铭,东部100~200mm沉降等值线已撇开呈喇叭形,向榆次方向延伸,南部100~500mm沉降等值线也已撇开,急剧向盆地延伸。在此期间4个沉降漏斗的面积均迅速扩展。西张沉降中心:形状似圆状,外闭合线400mm,内闭合线600mm,沉降漏斗面积为28.6km2。城区沉降区已扩展至400mm半闭合线,沉降范围北至新村,南部撇开呈喇叭状,南北长约28km,东西宽约9km,沉降漏斗面积为232.28km2。其中3个沉降漏斗中心的具体情况如下:①万柏林沉降中心:呈圆状,外闭合线为700mm,内闭合线为900mm,沉降漏斗面积为7.2km2;②下元沉降中心:呈橄榄状,南北长约1.8km,东西宽约4km,外闭合线为900mm,内闭合线为1400mm,沉降漏斗面积为5.81km2;③吴家堡沉降中心:呈密网状,长轴为北东——南西向,外闭合线为1000mm,内闭合线为2800mm,沉降漏斗面积为46.82km2,漏斗中心有向东移的趋势。

1.4 2001~2004年地面沉降概况

2001~2004年为地面沉降缓慢发展阶段。其中,西张沉降中心向西扩展,但沉降速率减缓;吴家堡沉降中心向小店镇方向发展,外闭合线为1100mm,内闭合线为3000mm;下元沉降中心有向西移动的趋势;万柏林和下元沉降中心已逐渐连成一片;小店附近形成新的沉降中心。

2. 2004年以来地面沉降表现出的新特征

2004年以来为地面沉降治理阶段。鉴于太原市地下水资源的极度缺乏和地面沉降的严重现状,市政府长期以来投入巨资致力于引黄入晋工程建设。2002年12月19日引黄河水入太原市,2003年11月引黄入并首期40万m3/d供水能力系统建成, 同月又发出了《太原市人民政府关于引黄供水关井压采的通告》,一场关井压采工作全面展开。截至2006年6月8日,共关闭了130个单位的地下水开采自备井245眼,压缩地下水开采量25.0万m3/d。正是由于采取了这些有效的控制措施,据最新观测资料显示,2004~2006年间地面沉降已经趋于缓和,各沉降区呈现出如下特征:西张沉降区:个别观测点出现反弹,反弹量10~20mm;城区沉降区:总体地面沉降向南延伸。下元沉降中心继续西移,中心位置在闫家沟附近,沉降速率90mm/a;吴家堡沉降中心的沉降速率较2004年以前趋缓,年均沉降速率为65mm/a;小店区附近新的沉降中心沉降速率最大点位于孙家寨,年均沉降速率为100mm/a。

3太原市地面沉降造成的危害

太原市地面沉降发生时间较早,历史较长,目前已成为本市主要的地质灾害之一,对城市规划、工农业生产、交通运输以及人民生活均造成了很大的影响,在某种程度上已经制约了城市的可持续发展。它所引发的灾害与环境影响主要有以下几个方面:

(一)雨季积水严重,造成房屋开裂,甚至倒塌。

太原市地面沉降的首要危害是雨季积水、房屋倒塌现象严重,其中最严重的地方是南郊武家庄村。武家庄村地处晋阳湖北畔,曾是一个远近闻名的富裕村;然而,近二十年来,由于地面沉降的发生,群众生活水平及农村经济持续下滑。武家庄村地面沉降区呈锅状,深度约3m,居民区正处于锅底中央。周围约5km2范围的降水及废水向这里汇集,导致该村一年中有多半时间浸泡在泥水中。农田水利设施全部毁坏,1800亩耕地荒芜;全村50处老宅院全部倒塌,90﹪的新房成为危房;村民的车辆、家具、家电等均遭损坏;粮食受潮;村民常年生活在潮湿环境中,免疫力下降,发病率增高。以上各种损失粗略估算为2.194亿元。

(二)地面水准点失准。地面水准点在太原市城市建设中起着重要的作用,是城市规划和建设的主要依据,但由于地面沉降的发生,造成部分水准点数据损失,给相关工作带来了严重的影响和干扰,浪费了极大的人力、物力和财力。据粗略统计,1981~2004年间,因地面沉降而导致的测量标志和测量成果的损失达6000多万元。

(三)基础下沉,地裂缝频频发生。由于地面不均匀下沉,太原市南内环桥自1988年建成以来,桥上下错动达10cm,并出现多处裂缝;旧迎泽大桥出现桥墩下陷、桥面开裂现象。此外,吴家堡村所遭受的危害也十分严重,地基下沉达1.5~2.5m。

(四)城市管网安全受到威胁。一些城市管网随地面不均匀沉降发生弯曲变形,导致管道漏水、漏气甚至折断,直接影响了工农业生产以及市民生活。例如武家寨地区,由于地面沉降引起排水不畅、管道倒流,给水、煤气、热力等管线都受到了严重威胁。

(五)井管上升。迎新街观测站J34孔的井管座落在深部基岩上,自1984年以来,由于地面沉降井管相对升高了330mm。

(六)含水层结构损失。据太原市地面沉降分层标监测资料显示,粘性土的失水压密是地面沉降的主要原因。由于粘性土层发生非弹性压缩,所以即使地下水位得到恢复,粘性土含水层也不会发生反弹,这样就导致了地下水存贮空间减少,储藏能力降低,含水层结构损失。

 
 
 
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