宿州市地下水超采區地面沉降控制區判定及防治對策探討

汪智群，胡 軍，梅海鵬

（1.安徽淮河水資源科技有限公司，安徽 蚌埠 233001；2.安徽省(水利部淮河水利委員會)水利科學研究院(安徽省水利工程質量檢測中心站)，安徽 蚌埠 233000）

1 概況

地面沉降是由于自然因素或人類工程活動引發的地下松散巖層固結壓縮并導致一定區域范圍內地面高程降低的地質現象，是一種緩變型地質災害。宿州市地面沉降控制區的劃分以宿州市的地質環境背景條件、地面沉降發育現狀為基礎，考慮高鐵沿線、市縣級天然氣管線、中心城區以及重大工程建設規劃等面狀對象和線性對象。

2 地面沉降控制區范圍劃分方法

2.1 地面沉降易發性分區劃分

根據《地質災害危險性評估規范（DZ/T0286-2015）》以及《安徽省地質災害防治規劃2003—2020》和近年來的地質災害研究成果，在綜合分析的基礎上對宿州市工作區進行易發區劃分，將工作區劃分為地面沉降高易發區、地面沉降中易發區、地面沉降低易發區和地面沉降不易發區。高易發區地面沉降的危險性大，中易發區地面沉降的危險中等，低易發區地面沉降的危險性小。宿州市地面沉降易發性程度分區情況見表1、圖1。

圖1 宿州市地面沉降易發性程度分區圖

表1 宿州市地面沉降易發性程度表

2.2 控制對象劃分

2.2.1 面狀對象

根據宿州市相關市級總體規劃或者用地類型圖，以及地下水開采程度等，將面狀控制對象分為三類。第一類為地下水降落漏斗內的市級城市規劃區；第二類為地下水降落漏斗內的縣級城鎮規劃區；第三類為其他區域內一般用地，比如林地，農業用地，綠化用地等。

2.2.2 線性對象

提取線性特征控制對象，包含高鐵和西氣東輸管線。該圖將在最終的控制區圖中地面沉降危險性大-中的區域直接疊加并確定為“一級控制區”。

2.3 控制區劃定

采用區區相交的方式，根據地面沉降易發性程度危險性等級與控制對象分級的屬性進行控制區劃分。控制區分級特征界定見表2。

表2 地面沉降控制區等級劃分表

3 地面沉降控制區域范圍劃分

采用區區相交的方式，根據地面沉降發生易發性危險等級與控制對象分級的屬性，將宿州市地面沉降控制區分為4 個區域。

3.1 地面沉降控制一級大區

地面沉降控制一級大區總面積478.10km2，占工作區總面積的4.89%。分為十一個亞區，屬鄭徐高鐵、京滬高鐵、省級重大管線工程帶或城市建設區地面沉降中高危險區。地面沉降控制一級大區亞區具體劃分如下：

鄭徐高鐵（碭山縣曹莊鎮-黃樓鎮）地面沉降控制一級亞區（Ⅰ11），面積29.36km2；鄭徐高鐵（蕭縣大屯鎮-圣泉鄉）地面沉降控制一級亞區（Ⅰ12），面積38.56km2；京滬高鐵（埇橋區楊莊鎮-大店鎮）地面沉降控制一級亞區（Ⅰ13），面積63.30km2；市級天然氣管道（碭山縣-蕭縣段）地面沉降控制一級亞區（Ⅰ21），面積27.81km2；市級天然氣管道（蕭縣段）地面沉降控制一級亞區（Ⅰ22），面積3.04km2；市級天然氣管道（符離鎮-汴河鎮）地面沉降控制一級亞區（Ⅰ23），面積8.06km2；市級天然氣管道（符離鎮沈圩子-桃園鎮）地面沉降控制一級亞區（Ⅰ24），面積11.48km2；市級天然氣管道（埇橋區-靈璧縣段）地面沉降控制一級亞區（Ⅰ25），面積31.7km2；市級天然氣管道（靈璧縣-泗縣段）地面沉降控制一級亞區（Ⅰ26），面積21.40km2；碭山縣城關鎮地面沉降控制一級亞區（Ⅰ27），面積23.17km2；埇橋區城區地面沉降控制一級亞區（Ⅰ28），面積220.22km2。

3.2 地面沉降控制二級區

地面沉降控制二級區總面積42.39km2，占工作區總面積的0.43%，分為2 個亞區，區內部分區域人口集中、社會經濟活動、建筑物、線性工程（鐵路、地下供水供氣管道、公路等）等密集。地面沉降控制二級區亞區具體劃分如下：

靈璧縣城區地面沉降控制二級亞區（Ⅱ1），面積14.37km2；泗縣城區地面沉降控制二級亞區（Ⅱ2），面積28.02km2。

3.3 地面沉降控制三級區

地面沉降控制三級區總面積9040.95km2。占工作區總面積的92.38%，分為十五個亞區，該區內用地類型包含一般建筑用地、林地、綠地和農業用地。地面沉降控制三級區亞區具體劃分如下：

鄭徐高鐵（蕭縣圣泉鎮-義安山）地面沉降控制三級亞區（Ⅲ1），面積5.84km2；市級天然氣管道（蕭縣白土鎮）地面沉降控制三級亞區（Ⅲ21），面積15.52km2；市級天然氣管道（蕭縣龍城鎮-丁里鎮）地面沉降控制三級亞區（Ⅲ22），面積5.98km2；市級天然氣管道（蕭縣種馬場-鎮疃寺林場）地面沉降控制三級亞區（Ⅲ23），面積10.86km2；市級天然氣管道（埇橋區符離鎮段）地面沉降控制三級亞區（Ⅲ24），面積7.84km2；市級天然氣管道（靈璧縣段）地面沉降控制三級亞區（Ⅲ25），面積5.46km2；蕭縣縣城區地面沉降控制三級亞區（Ⅲ31），面積10.51km2；靈璧縣城區地面沉降控制三級亞區（Ⅲ32），面積17.78km2；碭山縣劉暗樓鄉-蕭縣圣泉鄉地面沉降控制三級亞區（Ⅲ41），面積2511.16km2；蕭縣白土鎮-埇橋區莊里鎮-符離鎮地面沉降控制三級亞區（Ⅲ42），面積345.83km2；橋區官橋鎮-灰古鎮地面沉降控制三級亞區（Ⅲ43），面積891.49km2；埇橋區南地面沉降控制三級亞區（Ⅲ44），面 積641.35km2；埇橋區西寺坡鎮前樓村地面沉降控制三級亞區（Ⅲ45），面積7.93km2；埇橋區褚蘭鎮-靈璧縣馮廟-泗縣黑塔地面沉降控制三級亞區（Ⅲ46），面積3278.83km2；靈璧婁莊-泗縣大路口鄉地面沉降控制三級亞區（Ⅲ47），面積1284.59km2。

3.4 礦山地質環境影響區

礦山地質環境影響區面積225.56km2，主要涉及朱仙莊煤礦、淮北礦業股份有限公司蘆嶺煤礦、桃園煤礦、淮北礦業集團有限責任公司祁南煤礦、安徽恒源煤電股份有限公司祁東煤礦、安徽恒源煤電股份有限公司錢營孜煤礦、金黃莊煤礦、張大屯煤礦、孟莊煤礦等。

4 對策建議

諸多研究結果表明，超量開采地下水是誘發區域發生地面沉降的關鍵因素。為最大限度降低地面沉降造成的危害，最重要的措施為嚴格控制地下水開采。以壓減地下水開采量和提高用水效率為目標，全力節約保護水資源，對保障宿州市飲水安全、供水安全、人民生命財產安全和生態環境安全，促進區域經濟社會與資源環境協調發展，實現地下水資源的可持續利用，最大限度降低地面沉降造成的危害具有重要意義。

根據不同等級地面沉降控制區內地質條件以及地表控制對象，提出相應地下水壓采對策。

4.1 地面沉降控制一級大區地下水開采控制措施

地面沉降控制一級大區內，城市個別單位自備井開采地下靜止水位埋深淺層不應大于10m、中深層不應大于20m、深層不應大于30m；沿高鐵控制帶200m 范圍內，應禁止一切形式的地下水開采，200～500m 范圍內個別地下水分散開采單井靜止水位埋深淺層不應大于10m、深層不應大于20m。

4.2 地面沉降控制二級區地下水開采控制措施

地面沉降控制二級區內應嚴格控制新增井數量，淘汰不合理開采井，科學制定地下水開采層及開采控制總量，深層地下水開采降落漏斗靜止水位埋深不應大于30m。

4.3 地面沉降控制三級區地下水開采控制措施

地面沉降控制三級區內應對深層地下水進行限制開采，包括對村鎮安全飲水工程井的開采總量控制及局部集中供水井區的合理布井；對沿生態保護區及沿河岸帶附近應對地下水集中開采及個別分散開采井開采量進行限制，單井開采靜止水位埋深不應大于30m。

地下水壓采的關鍵是解決好地下水開采的替代水源問題，替代水源是保障地下水壓采目標得以實現的基礎前提。淮水北調工程、南水北調東線工程和引江濟淮工程的實施將顯著改善宿州市地面沉降控制區內水資源條件和水資源配置格局，通過合理調配控制區內各種水源，調整水源和用戶之間的水量配置關系，為地面沉降控制區地下水壓采提供替代水源條件。

5 結語

通過開展地下超采區域沉降監測工作，結合地下水超采區域的含水層厚度、巖性與地面沉降易發性的評價，運用水文地質比擬法對宿州市的地下水地面沉降易發程度進行劃分，再分別按照面狀及線性對象采用區區相交方式劃定宿州地面沉降控制區危險等級，在此基礎上提出不同控制區地下水壓采量、封填（封存）水井數量、制定地下水壓采方案等，對于指導宿州市國土空間科學規劃、提高應急防災減災水平、協調人類活動與自然地質環境可持續發展有著重要的現實意義