賈口洼蓄滯洪區地面沉降分析

商 頌 ，于 翚

（1.天津大學水利工程仿真與安全國家重點實驗室，天津 300072；2.海河水利委員會科技咨詢中心，天津 300170）

地面沉降已成為我國重要環境地質災害之一。地面沉降使堤防、涵、閘等水利設施同步下沉，不僅導致防洪標準及防洪效用的降低，同時造成河道行洪能力的不斷下降，河道安全泄量及堤防的安全超高均受到影響，使地面沉降地區的洪澇災害加劇[1]。蓄滯洪區是為保護城市安全而主動分洪的區域，起到減少洪災損失的重要作用。由于地面沉降的影響，蓄滯洪區的水位蓄量關系及洪災風險發生了變化。目前，就地面沉降對防洪體系的研究多集中在河道的行洪能力、防洪安全及調度的問題上。然而，蓄滯洪區是江河防洪體系的重要組成部分，是保障重點防洪安全、減輕洪災損失的有效措施[2]，因此研究地面沉降對蓄滯洪區防洪調度的影響具有重要的意義。賈口洼蓄滯洪區是大清河系主要的蓄滯洪區之一，滯洪區內土地肥沃，有大量人口居住于此并從事生產活動。近年來，大量超采地下水以及各種礦產資源引起土體固結，致使地面沉降日趨嚴重。因此，有必要對該蓄滯洪區地面沉降產生的影響進行研究[3，4]。

1 研究區域和地形資料

賈口洼蓄滯洪區地處靜海縣中部以及河北省大城、青縣境內，地理位置在北緯38°26′06″～39°02′48″、東經116/24′59″～116°55′09″。賈口洼位于北溫帶，主要受季風環流氣候影響，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候。賈口洼的多年平均年降水量約516 mm，年均蒸發量1 600～1 912 mm，最大蒸發量2 673 mm。區內主要水系有南運河、子牙河以及黑龍港河。

以滯洪區內1977、2002以及2010年的地形高程數據作為基礎數據對賈口洼蓄滯洪區地面沉降情況進行分析，同時對地面沉降影響下蓄滯洪區的淹沒面積和蓄水容量的變化情況進行具體分析。

2 地面沉降分析

對賈口洼蓄滯洪區1977—2002、2002—2010年的地面沉降進行具體分析，表1、表2 分別為賈口洼1977—2002、2002—2012年的地面沉降值的統計情況。

表1 賈口洼蓄滯洪區1977—2002年地面沉降統計分析

表2 賈口洼蓄滯洪區2002—2010年地面沉降統計分析

賈口洼蓄滯洪區發生地面沉降的面積達1 010.2 km2。1977—2002年的25年間，賈口洼蓄滯洪區平均累計沉降量為868.6 mm，平均沉降速率為34.7 mm/a；累計沉降量在0～1 500 mm之間的面積較大，為943.6 km2，占總沉降面積的93.41%。2002—2010年的8年間，賈口洼蓄滯洪區平均累計沉降量為315.7 mm，平均沉降速率為39.5 mm/a；累計沉降量在0～1 000 mm之間的面積較大，為985.7 km2，占總沉降面積的97.58%。與1977—2002年間相比，2002—2010年間的地面沉降平均沉降速率顯著增加，年均沉降量增加幅度達到4.8 mm，年均沉降量約上升12.15%。

3 地面沉降對蓄水容量影響

由于地面沉降會導致沉降區不同水位下淹沒面積和蓄水容量發生變化，根據上述1977—2002、2002—2010年賈口洼蓄滯洪區地面沉降情況，對賈口洼蓄滯洪區地面沉降前后同一水位的淹沒面積和蓄水容積進行比較，并對其變化情況進行計算和分析，結果見表3—4。

表3 賈口洼蓄滯洪區1977與2002年水位—面積—庫容關系

表4 賈口洼蓄滯洪區2002與2010年水位—面積—庫容關系

由表3—4 可見，由于地面沉降的影響，同一水位下賈口洼蓄滯洪區在3個年份的淹沒面積及蓄水容積發生了很大的變化，地面沉降后的淹沒面積和蓄水容積均比地面沉降前有所增加。

3.1 水位—面積變化情況

1977—2002年間，淹沒面積增加值先增加后減少。在高程5.5 m左右處淹沒面積增加值達到最大，為283 km2。1977年賈口洼在設計水位（6.44 m）下的淹沒面積為737.6 km2，而2002年賈口洼在設計水位（6.44 m）下的淹沒面積為905.68 km2，比原來增加了168.08 km2，增加面積占原設計水位下淹沒面積的22.8%。

2002—2010年間，淹沒面積增加幅度為9.43～103.62 km2。面積變化值同樣是先增加后減小，并在5.0 m 水位處達到最大值，最大值為103.62 km2。2010年賈口洼在設計水位（6.44 m）下的淹沒面積為942.34 km2，比2002年增加了36.66 km2，增加面積占原設計水位下淹沒面積的4.1%。

3.2 水位—容量變化情況

由于地面沉降使得賈口洼蓄滯洪區2002年的蓄水庫容在0～7.5 m高程范圍內較1977年增加了0.57～9.21 億m3，且在水位為7 m左右時蓄水庫容最大，為9.21億m3。賈口洼在設計水位（6.44 m）下的蓄水容積在1977年為13.33 億m3，2002年為21.87 億m3，比原來增加了8.54億m3，增加量占原庫容的64%。

2010年賈口洼蓄滯洪區蓄水庫容較2002年庫容增加值變化規律與1977—2002年庫容增加值變化規律一致，在0～7.5 m 高程范圍內較2002年增加0.51～3.83 億m3，且在水位為7.0 m 左右時蓄水庫容最大，為3.83 億m3。2010年賈口洼在設計水位（6.44 m）下的蓄水容積為25.57億m3，相比2002年的21.87億m3增加了3.7億m3，約占2002年庫容的16.9%。

4 結論

根據上述分析，可以得到如下結論：①1977—2002年間賈口洼地區地面累計沉降量為868.6 mm，2002—2010年間地面累計沉降量為315.7 mm；②1977—2002及2002—2010年間，平均沉降速率呈逐年增加趨勢，且增幅顯著；③地面沉降使得賈口洼蓄滯洪區在同一水位下的庫容和面積都有所增加。

賈口洼蓄滯洪區幾乎都存在地面沉降現象，但各地區的沉降并不均勻。為控制地面沉降，需要嚴格控制地下水等地下流體資源的開采，加強地面沉降災害危險性監測、評估工作管理。

[1]王寧.海河兩岸地面沉降綜合監測方法的研究[D].天津：天津大學，2006．

[2]侯傳河，沈福新.我國蓄滯洪區規劃與建設的思路[J].中國水利，2010，（20）:40-44．

[3]天津市水利科學研究院.地面沉降對濱海地區防洪能力影響及對策研究初步報告[D].天津：天津市水利科學研究院，2015.

[4]余萍.地面沉降對蓄滯洪區防洪風險影響問題的研究[D].天津：天津大學，2014．