脚下这片看似坚实的土地,真的会自己"塌腰"吗?为什么全国近一半的大中型城市都在悄悄下沉,牵动着数亿人的居住安全?
这并不是危言耸听。北京大学科研团队发布的一份研究数据显示,全国八十二座大中型城市中,将近一半正在以肉眼难以察觉的速度缓慢下沉,涉及人口高达两亿七千万。
有的地方一年往下走五十多毫米,比一枚硬币还要厚。天津居于全国首位,成为下沉速度最快的城市之一。而这背后的成因,远比想象中要复杂。
中国科学院地理科学与资源研究所的杜朝阳指出,地面沉降已经成为世界共同面临的问题。所谓地面沉降,指的是某一地区的地面标高在一段时间内持续降低的现象。目前,我国大约有七十个城市发生了不同程度的地面沉降,情况不容忽视。
北京的地面沉降早在上世纪六十年代就已经出现,主要发生在朝阳区、昌平区、顺义区和通州区。其中下降最为严重的区域是朝阳区的咸宁侯和双桥一带,下降的速度大约为每年十一厘米左右。
造成北京地面沉降的原因主要有两方面:一是地铁隧道施工以及大量地面建筑施工带来的扰动,二是地下水的长期抽取。
北京是世界上少有的以地下水作为主要水源地的城市,此前超过一半的用水都来自地下水。而北京市的人均水资源量远远低于世界平均水平,大约仅为世界人均水资源量的百分之一。
南水北调工程实施以后,北京市开始对地下水进行回补。最近几年,北京的地下水位在逐步抬升,地面沉降的问题也得到了一定程度的缓解,但仍未从根本上得到遏制。
地面沉降带来的危害不容小觑。首先,它会造成地面裂缝,例如在马路上有时可以看到路面出现断裂现象;其次,它可能导致建筑物倒塌。
当地面沉降在大范围内发生时,通常不会造成突发性的巨大下沉,而是缓慢地进行,每年下沉几厘米到十几厘米的速度,已经属于非常快的量级。以美国加州为例,其地面累计下沉了二十五米左右,用了大约五十年的时间。
值得注意的是,一年五十多毫米的下沉幅度看似微小,累积起来却极其惊人。对于高层建筑密集、地下管网错综复杂的现代城市而言,哪怕是几厘米的不均匀沉降,也可能让高铁轨道错位、地下管道断裂、桥梁基础受损,引发一连串难以估量的次生风险。
根据我国专门的勘测和区域变形测量结果分析,目前全国大约有七十个城市出现了地面沉降。中国地面沉降的主要分布区域集中在华北平原、汾渭平原、长江三角洲以及松辽平原这几个地区。
其中面积最大的是华北平原,主要成因是地下水的超采。长三角地区沉降较为严重的城市主要包括上海和宁波,沉降面积已经接近一万平方千米。
汾渭平原则以西安为中心出现了较为明显的地面沉降。
从全球范围来看,已经有五十多个国家和地区出现了不同程度的地面沉降。除了下沉达二十五米左右的美国加州外,比较典型的还有墨西哥的墨西哥城和日本的东京。
日本的二十九个都道府中,已有五十九个地区发生了地面沉降,沉降面积约占日本可居住面积的百分之十二。放在这样的国际参照系下,我国近一半大中型城市出现沉降的现状,更加凸显出治理的紧迫性。
在我国,地面沉降发生时间较早、研究较为深入的典型城市是上海。从二〇〇〇年至二〇二〇年的全球人口密度图上可以看到,颜色越红代表人口越密集,而上海市的人口密度大约超过了每平方公里一千人。
上海开采地下水的第一口井出现在上世纪初,到了三十年代、四十年代,上海市逐步扩建。进入五六十年代,随着工业、农业和城市人口需要的增长,上海进入了大规模的地下水开采阶段。
这一时期上海高速发展,人口大规模聚集,一方面地下水的抽取使含水层水量急剧减少,另一方面人口的涌入又使地面建筑急剧增多。两方面原因共同作用,使上海市这一时期的地面沉降较为快速。
二〇〇〇年左右,上海市制定了地面沉降的规划和防治措施,逐步开始回灌地下水。到二〇一〇年,上海市抽取地下水的量已经远远小于回灌量。正是依靠地下水的回灌,才基本遏制了上海市地面沉降继续恶化的趋势。
遗憾的是,地面沉降一旦发生便很难恢复。在沉降过程中,地层本身具有一定的弹性,可以回复一小部分。
但随着地下水被大量抽取,加上地表建筑物等施加的持续压力,地层的塑性变形就很难再恢复到原来的程度。因此,地面沉降发生以后,一般难以复原到原本的状态。
不过也不必过于悲观,地层毕竟仍具有一定的可回弹性,需要通过持续不断的努力,使其恢复到可以回弹的范围之内,尽量减少地面沉降给人类带来的次生环境地质灾害。
回过头看,八十二座大中型城市里近一半正在缓慢下沉、两亿七千万人处于风险之中,这些数字不只是统计意义上的排列,更是关乎每一座城市未来命运的警示灯。
沉降速度最快的地方一年可达五十多毫米,比一枚硬币还厚,而这样的下陷往往悄无声息,等到裂缝、错位、渗漏浮出水面时,问题早已积累多年。
地下水的过度抽取、大规模工程建设、超高层建筑扎堆,这些看似彼此无关的城市化侧面,其实都在为脚下这片土地悄悄"卸力",让原本坚实的地层慢慢失去支撑。
要遏制这种缓慢却顽固的下沉,唯有一手节流、一手回补,把地下水位守住,把无序开发管住,让土地在漫长岁月里获得一次真正的喘息。
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