阜陽(yáng)市地下水超采區(qū)地面沉降控制區(qū)判定研究

尤莉娜

地面沉降現(xiàn)象作為一種緩變地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，具有影響范圍較廣、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)以及成災(zāi)較慢等特點(diǎn)。諸多研究結(jié)果表明，超量開(kāi)采地下水是誘發(fā)區(qū)域發(fā)生地面沉降的關(guān)鍵因素。安徽省阜陽(yáng)市水資源比較短缺，地下水由于水質(zhì)較好且水量比較穩(wěn)定，是城市、灌溉以及工業(yè)用水的重要來(lái)源。近年來(lái)地下水開(kāi)發(fā)利用呈逐年遞增趨勢(shì)，地下水超采區(qū)多位于人類(lèi)活動(dòng)比較強(qiáng)烈，且人口密集度較大、經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)區(qū)域。阜陽(yáng)市地下水超采造成含水層枯竭、地面沉降等生態(tài)與環(huán)境問(wèn)題，影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。本文將對(duì)阜陽(yáng)市的地下水超采區(qū)地面沉降控制區(qū)判定展開(kāi)分析。

一、工程概況

阜陽(yáng)市城區(qū)地面沉降面積987km2，其中嚴(yán)重地面沉降區(qū)面積66.5km2，中等地面沉降區(qū)面積220km2，弱地面沉降區(qū)面積700km2。中心最大累計(jì)沉降量1605.7mm。地面沉降范圍北到潁泉區(qū)伍明鎮(zhèn)、南至潁州區(qū)三塔鎮(zhèn)，長(zhǎng)約35km，西到潁州區(qū)程集鎮(zhèn)、東至潁東區(qū)正午鎮(zhèn)，長(zhǎng)約30km，其形狀近似于橢圓形。按照劃分標(biāo)準(zhǔn)核定地面沉降區(qū)，在此基礎(chǔ)上，綜合考慮地面沉降發(fā)育程度、防護(hù)對(duì)象重要性等，劃定一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)地面沉降控制分區(qū)，并按一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的次序，部署地下水超采治理的優(yōu)先區(qū)域。

二、地面沉降控制區(qū)范圍劃分方法

地面沉降控制區(qū)與范圍劃分主要基于地下水超采區(qū)現(xiàn)場(chǎng)地面沉降實(shí)地調(diào)查，將實(shí)際調(diào)查結(jié)果作為劃分依據(jù)，推算得出累計(jì)沉降量（見(jiàn)表1），劃分地面沉降區(qū)。非地面沉降區(qū)是中心區(qū)域沉降量在50mm 以?xún)?nèi)的區(qū)域，地面沉降區(qū)為累計(jì)沉降總量超出50mm 的區(qū)域。未進(jìn)行地面累計(jì)沉降量調(diào)查的區(qū)域，運(yùn)用水文地質(zhì)比擬法對(duì)地面沉降區(qū)域加以確定，并以含水層的層數(shù)、厚度、巖性為依據(jù)，評(píng)價(jià)地面沉降情況的易發(fā)性，以此劃分礫卵石含水層巖性為非地面沉降區(qū)域，劃分含水層巖性區(qū)域?yàn)榈孛娉两祬^(qū)域。依照地面的沉降發(fā)育及危害具體程度，結(jié)合地面沉降區(qū)域地下水壓采方案技術(shù)規(guī)格編制需求，對(duì)地面沉降的控制級(jí)別加以確定。以行政區(qū)域+沉降中心鄉(xiāng)鎮(zhèn)+發(fā)育程度方法對(duì)地面沉降區(qū)域進(jìn)行命名。以近5年平均沉降速率大于等于10mm/a 或自開(kāi)展監(jiān)測(cè)以來(lái)累計(jì)沉降量（以下簡(jiǎn)稱(chēng)歷史累計(jì)沉降量）大于等于50mm 作為地面沉降區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)，近5年平均沉降速率小于10mm/a 或歷史累計(jì)沉降量小于50mm 的暫不考慮。

表1 地面沉降易發(fā)性評(píng)價(jià)表

表2 地面沉降危害程度分級(jí)表

表3 地面沉降控制區(qū)分級(jí)表

三、地面沉降區(qū)域范圍劃分

根據(jù)已有研究成果可知，阜陽(yáng)市地面沉降是由于集中強(qiáng)度開(kāi)采深層地下水，使地下水位大幅度下降，造成開(kāi)采含水層及粘性土層有效應(yīng)力增加而固結(jié)壓密，從而引發(fā)地面沉降。阜陽(yáng)市的松散沉積物（第四系、新近系）中，在鉆探揭露深度（0 ～156m）內(nèi)，大致存在7 層粘性土層。中、下更新統(tǒng)中的粘性土層是地面沉降的主要壓縮層。為了突出治理的重點(diǎn)，有針對(duì)性地安排和落實(shí)壓采措施，需要綜合考慮地面沉降發(fā)育程度、防護(hù)對(duì)象重要性等，劃定地面沉降控制分區(qū)，提出沉降控制級(jí)別。

1.地面沉降發(fā)育程度分區(qū)

按照近5年平均沉降速率或歷史累計(jì)沉降量劃分地面沉降發(fā)育程度。近5年平均沉降速率大于等于50mm/a 或歷史累計(jì)沉降量大于等于800mm 為強(qiáng)；近5年平均沉降速率在30～50mm/a 之間或歷史累計(jì)沉降量在300～800mm 之間為中等；近5年平均沉降速率在10～30mm/a 之間或歷史累計(jì)沉降量在50～300mm 之間為弱。

2.地面沉降危害程度分區(qū)

根據(jù)土地或規(guī)劃功能類(lèi)型，調(diào)查統(tǒng)計(jì)地面沉降區(qū)內(nèi)土地功能分區(qū)、已規(guī)劃的重要城市帶和地標(biāo)性建筑等，分析用地類(lèi)型歷史和現(xiàn)狀情況，確定地面沉降影響對(duì)象，對(duì)地面沉降危害程度分級(jí)，危害程度影響范圍按大、中等、小劃分級(jí)別，并繪制地面沉降危害程度分級(jí)圖（見(jiàn)表2）。

3.地面沉降控制區(qū)分級(jí)

將地面沉降發(fā)育程度分區(qū)和危害程度分區(qū)疊加，分析形成地面沉降控制區(qū)分級(jí)表，將地面沉降區(qū)劃分為一級(jí)控制區(qū)、二級(jí)控制區(qū)和三級(jí)控制區(qū)，繪制地面沉降控制分區(qū)分級(jí)圖（見(jiàn)表3）。為便于地面沉降控制管理，應(yīng)將地面沉降控制分區(qū)明確到各地級(jí)行政區(qū)或縣級(jí)行政區(qū)。在制定地下水壓采目標(biāo)和措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)控制區(qū)的次序，在時(shí)間和措施上安排部署地下水超采治理的優(yōu)先區(qū)域。

根據(jù)阜陽(yáng)市測(cè)繪院的測(cè)量成果分析，市區(qū)大面積典型沉降區(qū)共10 處。其中，阜陽(yáng)邊緣地區(qū)沉降最大，西北角、東北角和西南角的沉降中心相對(duì)變形速率超過(guò)60mm/a。阜陽(yáng)市沉降遍布全區(qū)，局部地區(qū)沉降速率超過(guò)5mm/a，多數(shù)沉降速率約5～8mm/a，市區(qū)內(nèi)部最大沉降速率可達(dá)10～15mm/a。

近5年，年均沉降量在10～12mm，累計(jì)沉降量在1200mm 以上的沉降漏斗區(qū)位于阜陽(yáng)市城市中心地帶，北到河濱路、南到臨泉路，南北長(zhǎng)約2.2km，東到渦陽(yáng)路、西到解放路，東西長(zhǎng)約3.1km，形狀近似于橢圓形，面積約6.6km2。該沉降區(qū)域位于城市中心地帶，累計(jì)沉降量大，是阜陽(yáng)城區(qū)的沉降漏斗中心區(qū)。

阜陽(yáng)市城區(qū)累計(jì)沉降量在800mm以上的區(qū)域?yàn)楸钡綕}泉區(qū)潁泉小學(xué)附近、南到南三環(huán)路，南北長(zhǎng)約7.6km，東到東三環(huán)路、西到西三環(huán)路，東西長(zhǎng)約8.5km，形狀近似于圓形，面積約66.5km2（包含沉降中心漏斗區(qū)面積）。按照劃分標(biāo)準(zhǔn)核定為嚴(yán)重沉降區(qū)，沉降級(jí)別為一級(jí)沉降區(qū)，地面沉降區(qū)劃分為一級(jí)控制區(qū)。

累計(jì)沉降量在300～00mm 以上的區(qū)域?yàn)楸钡綕}泉區(qū)周棚鎮(zhèn)附近、南到潁州區(qū)十二里廟、十八里鋪一帶，南北長(zhǎng)約15km，東到潁東區(qū)后王營(yíng)、西到潁州區(qū)李油坊，東西長(zhǎng)約14km，形狀近似于環(huán)形，面積約220km2。按照劃分標(biāo)準(zhǔn)核定為中等沉降區(qū)，沉降級(jí)別為二級(jí)沉降區(qū)，地面沉降區(qū)劃分為二級(jí)控制區(qū)。

累計(jì)沉降量在50～300mm 之間為弱沉降區(qū)，范圍為中等沉降區(qū)外圍10km 左右的環(huán)形區(qū)域，北到伍明鎮(zhèn)、南到三塔鎮(zhèn)，東到正午鎮(zhèn)、西到程集鎮(zhèn)，面積約700km2。按照劃分標(biāo)準(zhǔn)核定為弱沉降區(qū)，沉降級(jí)別為三級(jí)沉降區(qū)，地面沉降區(qū)劃分為三級(jí)控制區(qū)。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)開(kāi)展地下水超采區(qū)域沉降監(jiān)測(cè)工作，結(jié)合地下水超采區(qū)域的含水層厚度、巖性與地面沉降易發(fā)性的評(píng)價(jià)，運(yùn)用水文地質(zhì)比擬法對(duì)阜陽(yáng)市的地下水地面沉降控制區(qū)與進(jìn)行劃分，提出有針對(duì)性的地面沉降控制區(qū)域地下水采壓方案，對(duì)于指導(dǎo)阜陽(yáng)市國(guó)土空間科學(xué)規(guī)劃、提高應(yīng)急防災(zāi)減災(zāi)水平、協(xié)調(diào)人類(lèi)活動(dòng)與自然地質(zhì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，有著重要而迫切的現(xiàn)實(shí)需求■