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目前,山东省地面沉降主要是由于不合理开采深层地下水,导致水位大幅下降引起的。为控制地面沉降与合理开采利用地下水,可采取控制和抬高地下水位的措施来控制地面沉降。
一、控制深层地下水开采量
1.规划开采
根据地下水均衡原理,保护深层地下水资源的方法之一就是控制深层地下水资源的开采,保证开采量不大于补给量或将最大水位降深控制在一定水平上。如德州城区第三含水层允许开采量为1750万m3/a,第四含水层允许开采量为220万m3/a。据此数据,按深层地下水采补平衡的原则,有关部门对德州城区深层地下水严重超采区内现有800眼的深机井实行有计划的封井,其具体规划封闭深机井时间、位置见表6-4。继续使用的深机井井距控制在1000~2000m,在关闭深机井的单位和企业充分利用地表水源。
2.分质供水
前述地面沉降区均位于鲁西、鲁西北平原区,浅层地下水资源丰富,补源好,特别是微咸水、咸水余量较大,目前未开发利用。企事业单位、居民可根据生产、生活对水质的不同要求,铺设专线,分质供水。如:厂区基建、办公室卫生用水、冲刷汽车、浇树、洗衣、喷洒和工业空调、冷却、降温冷源的纺织工业等均可采用浅层地下微咸水代替深层地下水。根据《山东省地下水资源可持续开发利用研究》等成果,如果全部实行分质供水,可使生活用水节约20%~30%,每年生活节水大约300万~450万m3。
表6-4 封闭深机井规划一览表
3.实现污水资源化
随着工业化的进程的不断加快,城市污水量不断增加,但对其处理应用程度却很低,根据目前的技术和经济水平,中水用已经成为一种趋势。
二、深层地下水人工灌
利用人工灌技术,建立深层地下水库是填补地下水漏斗、解决深层地下水水源枯竭问题、改善地下水水质、防止咸水入侵、保护地下水环境的有效途径,也是控制地面沉降的重要措施。
1.灌井类型及灌方法
根据深井利用率的时间差,在非开采季节利用闲置井作为灌井。
人工灌可采用真空灌和压力灌两种方法。真空灌是在真空状态下,利用虹吸原理将备用水灌入含水层中,也称负压灌。压力灌是在密封条件下,用压力将备用水灌入含水层中。
2.灌水源及水质要求
人工灌地下水时不仅要求有足够的灌水量,还要充分注意灌水的水质,以免使地下水因灌而遭受污染,故灌必须有相应环境保护措施。根据上海和2002年德城区地下水灌经验,可利用地表水源(如黄河水)和南水北调水作为灌水源。汛期降水水源丰富,经净化、杀菌处理后可作为灌水源。
3.人工灌效果
据《山东省德州市德城区深层地下水人工灌调查报告》,地下水人工灌后,除补充深层地下水超采量外,可增加开采资源量675万~1215万m3/a,深层地下水将发生根本性的改变。上海市人工灌成果表明,经过一定规模的人工灌后,水资源效益明显,深层地下水水位明显得到升,从而改变了深层地下水超采状态,控制了深层地下水降落漏斗的扩展和地面沉降的继续发生。
三、监测预报
地面沉降是一个缓变的过程,长期、全面的沉降监测数据是地面沉降研究中最重要的部分,对研究沉降机理、沉降规律,预测地面沉降速度、幅度、范围具有重要意义。山东省地面沉降研究起步较晚、程度较低,严重滞后于控沉减灾需要。因此,首先要加强地面沉降调查与监测工作,并对地下水开采量、水位、压力、水质进行监测,并根据地面沉降预测模型进行沉降预测预报。
四、工程措施
地面沉降除会引起工程建筑不均匀沉降外,主要是因沉降区地面标高降低,导致积洪滞涝等次生灾害。针对这些次生灾害,采取的主要防护措施是疏导河道,兴建排洪排涝工程,垫高建设场地,适当增加地下管网强度等。搞好建设规划,对于一些对沉降比较敏感的新扩建工程项目,要尽量避开地面沉降严重和潜在的沉降隐患地带,以免造成不必要的损失。
地面沉降在经济发达地区可能导致严重的财产和基础下部建筑的损失。大部分人为造成的,但是要处理地面沉降,还需要根据地面沉降的特点以及实际情况,对其采用以下几种方法来减缓地面沉降的速度,以及修复地面沉降,把损失降到最低。1、修复技术:为了满足供水和改善水质的要求,含水层存储和修复技术的应用。引入地表水使灌得以实施,使得地下水抽汲量减少,从而防止了地下水位继续下降。2、土地使用:为了防止地面沉降,将土地使用由农业用地型向城市用地型转变,以降低需水强度,防止地下水位的进一步下降。3、节水措施:节约用水是制止沉降的一项重要措施。4、加固堤防:对沿海城市进行海岸加固,建造堤防防止洪水泛滥和海水入侵。5、立法保护:通过对地下水的使用进行立法,使水资源有一个合理的使用环境。
主要内容和方法是:
地面沉降发展过程监测,主要是通过卫星定位系统(GPS)和布设水准测网,定期进行高精度水准测量,监测地面高程变化情况.
②地下水和油气等资源开采、灌状况与动态监测,主要是建立地下水动态监测网,调查和分析地下水开采量、地下水水位埋深和标高、地下水水质变化。
③构造沉降量与土层压缩量监测,主要方法是埋设基岩标、分层标,定期测量高程变化,同时结合高压固结试验、模拟试验等进行。
④房屋、桥梁、码头、道路等建筑设施变形与破坏监测。
⑤海滨地区的海面动态监测。
地面沉降原因及措施
原因:对地下流体资源过度开发;岩溶出现塌陷的情况;过度开采固体矿;附近的高层建筑群过于密集,引起工程环境效应。措施:对地下水的开采布局进行调整,并采取人工灌的法子;对地下水开采量进行控制,适当调整其开采布局;增强地面及地下水的监测工作。
二、地面沉降的危害
1、对建筑设施及生产设备造成破坏,对资源开发及建设造成不利的影响。出现地面沉降的地带一般都存在地层不稳定的情况,这样在建设城市及开发资源的过程中,需要投入更多的建设资本,还会影响到生产能力。
2、沿海地带是地面沉降的多发地带,如果地面沉降的位置距离海面太近,可能会出现海水导管的情况,导致地下水及土壤被盐碱化。不仅如此,沿海地区出现地面沉降的情况时,还容易导致海水入侵,甚至导致港湾设施无效。
3、人造成的地面沉降一般是因为地下资源过度开采,导致地层压密。地面沉降不仅会影响到地下构筑物,而且还会危害到地表,产生极大的危害。
1、追踪监测
地面沉降现象发生地区设施变形破坏情况的追踪监测,如标高损失造成的海水倒灌、港口及堤防工程失效、测绘标志失效、桥梁和库房净空减少、汛期排泄不畅造成积水、内涝;不均匀下沉造成道路和房屋开裂变形、各种井管上升、倾斜、损坏等。
2、专项监测
各监测网的专项监测包括地面沉降或弹量测定,地下水水位、水量的动态变化等。
3、分层监测
水准测量和应用GPS测量监测地面沉降量的大小,分层监测含水系统各主要层位的沉降量和孔隙水压力变化量。
地面沉降的危害主要有:
(1)毁坏建筑物和生产设施。
(2)不利于建设事业和资源开发。发生地面沉降的地区属于地层不稳定的地带,在进行城市建设和资源开发时,需要更多的建设投资,而且生产能力也受到限制。
(3)造成海水倒灌。地面沉降区多出现在沿海地带。地面沉降到接近海面时,会发生海水倒灌,使土壤和地下水盐碱化。对地面沉降的预防主要是针对地面沉降的不同原因而采取相应的工程措施。
地面沉降会对地表或地下构筑物造成危害;在沿海地区还能引起海水入侵、港湾设施失效等不良后果。人为的地面沉降主要是过量开采地下液体或气体,致使贮存这些液、气体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低,有效应力相应增大,从而导致地层的压密。
地面沉降是自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失。自然因素包括构造下沉、地震、火山活动、气候变化、地应力变化及土体自然固结等。人为因素主要包括开发利用地下流体资源(地下水、石油、天然气等)、开采固体矿产、岩溶塌陷、软土地区与工程建设有关的固结沉降等。原因如下:
第一是开发利用地下流体资源。由于抽取地下水,在许多国家和地区产生了地面沉降。20世纪20年代,我国上海、天津在市区集中开采地下水的地区发生地面沉降。华北平原地下水降落漏斗和地面沉降已经引起广泛关注。
第二是岩溶塌陷。中国是世界上岩溶最多的国家之一。随着岩溶地区国民经济的飞速发展,岩溶区土地资源、水资源和矿产资源开发不断增强,由此引发的岩溶塌陷问题日益突出,已成为岩溶地区主要地质灾害问题。
第三是开采固体矿产。矿山塌陷多分布在矿山的采空区,以采煤塌陷最为突出。中国有约20个省区发生采空塌陷,以黑龙江、山西、安徽、山东、河南等省最为严重。
第四是工程环境效应。密集高层建筑群等工程环境效应是近年来新的沉降制约因素,在地区城市化进程中不断显露,在部分地区的大规模城市改造建设中地面沉降效应明显。
扩展资料:
地面沉降的危害主要有:
(1)毁坏建筑物和生产设施;
(2)不利于建设事业和资源开发。发生地面沉降的地区属于地层不稳定的地带,在进行城市建设和资源开发时,需要更多的建设投资,而且生产能力也受到限制;
(3)造成海水倒灌。地面沉降区多出现在沿海地带。地面沉降到接近海面时,会发生海水倒灌,使土壤和地下水盐碱化。对地面沉降的预防主要是针对地面沉降的不同原因而采取相应的工程措施。
地面沉降会对地表或地下构筑物造成危害;在沿海地区还能引起海水入侵、港湾设施失效等不良后果。人为的地面沉降主要是过量开采地下液体或气体,致使贮存这些液、气体的沉积层的孔隙压力发生趋势性的降低,有效应力相应增大,从而导致地层的压密。
1、凿开全部裂缝和下沉较大的地面,使用桩基对地面实行加固处理,在根据国家标准浇筑混凝土地坪。
2、拆除建于裂缝,下沉严重的地面上的全部墙体和高耸建筑物,等重新浇筑地面后在砌筑墙体,对和地面不直接相连的开裂墙体使用双面钢筋网水泥砂浆实行加固处理。
3、在地面处理并下沉稳定后对渗水屋面重做防水,同时在渗水位置板低构造表面涂抹渗透型阻锈剂,楼面板裂缝严重处,宜使用灌浆法对开裂实行修补。
4、结构加固时应尽可能不伤害本有结构构件。对地基处理的目的是要增强软弱地基的承受力,减少软弱土的压缩性,降低地基下沉与不均匀沉降。地面处理要遵照的原则是:技术优秀、经济合理、安全适用、保证质量结构地坪。
5、如果整个房屋都下沉,且下沉量不大,属正常情况;但如果楼房地面下沉不均匀,且下沉量大快,甚至墙体裂缝不断增大,说明基础未做好,需马上请技术人员到现场,先对房屋整体加固,再增加对外框梁柱刚度,同时对基础薄弱处加灌混凝土。
扩展资料:
地面沉降的原因:
1、是开发利用地下流体资源。
首先引起地面沉降的原因是抽取地下水导致,特别是上个世纪20年代,我国许多城市集中开采地下水越来越严重,从而造成地面沉降的问题频频发生。
2、岩溶塌陷。
其次我国是岩溶较多的国家之一。随着国民经济的快速发展,开采土地资源、水资源和矿产资源的行为也是日益渐涨,时间一长,开采量越大,就造成岩溶塌陷,引发地面沉降问题。
3、开采固体矿产。
接着我国的矿产资源丰富,长年累月开采的话,也会导致矿山的塌陷。特别是采煤塌陷最为严重。我国黑龙江、山西及安徽等地采空塌陷现象最为严重。
4、工程环境效应。
最后随着城市不断更新改造,一些大城市为了当地经济的发展,更是将高层建筑越建越密集,特别是大规模的城市改造更是加重了土地沉降的现象。
1、原因有两种,一种是地质原因,另一种是人为原因造成的。 2、地面沉降的地质原因。从地质因素看,自然界发生的地面沉降大致有下列三种原因:地表松散地层或半松散地层等在重力作用下,在松散层变成致密的、坚硬或半坚硬岩层时,地面会因地层厚度的变小而发生度沉降。因地质构造作用导致地面凹陷而发生沉降。地震导致地面沉降。 3、地面沉降的知人为原因:地面沉降现象与人类活动密切相关。现在们研究地面沉降的原因时,不难发现,人为因素已大大超过了自然因素。尤其道是近几十年来,人类过度开采石油、天然气、固体矿产、地下水等地下资源,使贮存这些固体、液体和气体的沉积层的孔隙压力发生趋内势性的降低,有效应力增大,从而导致地层的压密。直接导致了今天全球范围内的地面沉降。 4、人为的地面沉降广泛见于一些大量开采地下水的大城市和石油或天然气开采区。地面沉降主要由抽水作用形成,但又与软土层的厚度、容地壳下沉,以及高层建筑等因素密切相关。