美國在地面沉降防治和研究工作中,注重研究開(kāi)發(fā)高新技術(shù),注重水準測量、基巖標和分層標等傳統技術(shù)方法利用,并始終把地下水和地面沉降監測工作作為防治地面沉降的基礎,其中一些經(jīng)驗值得我國學(xué)習和借鑒。 監測方法
美國對地面沉降的監測采取了三種方法,即傳統的監測、GPS監測、合成孔徑干涉雷達監測。
傳統的地面沉降測量方法包括水準測量、基巖標和分層標測量。這些方法精度很高,但只能在比較小的范圍內開(kāi)展工作。
對于大規模的區域地面沉降監測應該采用先進(jìn)的全球定位系統(GPS)進(jìn)行全方位的測量。GPS可借助于人造地球衛星進(jìn)行三邊測量定位。1996年美國地質(zhì)調查局在圣克拉山谷河谷建起了地面沉降監測網(wǎng),確定地面高程的變化情況,而且為與將來(lái)的監測結果進(jìn)行比較建立了基準值。 多種措施
地面沉降在經(jīng)濟發(fā)達地區可能導致嚴重的財產(chǎn)和基礎下部建筑的損失。最具有代表性的地面沉降是由人為造成的,由于人為抽取地下水而導致含水層系統受壓縮而產(chǎn)生地面沉降。針對這種情況必須采取措施減少地下水的使用量,增加地面水補給。因此,隨時(shí)正確監測地面和地下水位沉降,并提供標準的數據對于預測和預報地面沉降工作至關(guān)重要。美國地質(zhì)調查局的研究人員根據地面沉降的特點(diǎn)以及實(shí)際情況,對其采用以下幾種方法來(lái)減緩地面沉降的速度,以及修復地面沉降,把損失降到最低。
修復技術(shù)
為了滿(mǎn)足供水和改善水質(zhì)的要求,含水層存儲和修復技術(shù)在美國各州得以廣泛應用。在圣克拉拉山谷,目前需水量仍然很大,但由于地表水的引入,回灌得以實(shí)施,使得地下水抽汲量減少,從而防止了地下水位繼續下降。另外,該區水資源管理局在當地的河流上建立了5個(gè)蓄水壩以收集雨水,這樣增加了河水對流經(jīng)區的地下水的補給。這個(gè)地區是美國第一個(gè)被發(fā)現也是第一個(gè)采取有效措施并在1969年前后終止了沉降地區。同樣的情況還有亞利桑那州的中南部,通過(guò)引入科羅拉多河的河水,減少了地下水的需求強度,從而緩解了地面沉降。 土地使用
為了防止地面沉降,將土地使用由農業(yè)用地型向城市用地型轉變,以降低需水強度,防止地下水位的進(jìn)一步下降。佛羅里達州的泥沼區使用這種方法可以防止有機土的進(jìn)一步分解,減緩有機質(zhì)氧化的速度,使地面發(fā)生沉降的速度降低,地基更加穩定。
節水措施
利用含水層組貯藏和運輸地下水,要優(yōu)于造價(jià)高昴的地表蓄水和輸水系統。美國的研究人員采用先進(jìn)和合理的地下水運輸方法,作出地下水使用的遠景規劃。節水是制止沉降的一項重要措施。例如在圣瓊斯地區,目前人均用水量只有1920年的1/5,遠低于過(guò)去作為農業(yè)用地時(shí)的用水量。因此即便是在1976年~1977年和1987年~1991年期間,這兩個(gè)州的主要旱期里,水位還是保持在歷史最低水位以上。
加固堤防
對沿海城市進(jìn)行海岸加固,建造堤防防止洪水泛濫和海水入侵。例如在加利福尼亞州境內三角洲地區,大面積的人工堤壩及人工島有效地保護了這個(gè)三角洲,使之免遭海水的入侵,同時(shí)維持了有利的淡水坡度,保護了淡水源。 立法保護
美國對地下水的使用進(jìn)行立法,使水資源有一個(gè)合理的使用環(huán)境。如在圣拉拉山谷成立一個(gè)專(zhuān)門(mén)的水資源管理機構來(lái)管理該區的用水,使地表水和地下水得到了長(cháng)期有效的綜合利用。美國許多地區甚至采取法制措施來(lái)防治地面沉降。例如1980年通過(guò)了《亞利桑那地下水管理法案》。其基本目標是加強對已衰竭含水層組的管理,把有限的地下水資源進(jìn)行最合理的分配,開(kāi)發(fā)新的水資源供應來(lái)增加亞利桑那的地下水資源。
美國已有的案例表明,落水洞的活動(dòng)與地下水的抽取有直接關(guān)系,控制地下水位的波動(dòng)可以防止落水洞的形成。如美國佛羅里達西南水資源管理區與其他水資源機構通力合作,設立了佛羅里達中西部地下水的臨界水位。最低水位的提出將會(huì )改良一些誘發(fā)條件,減少落水洞產(chǎn)生的影響。
聯(lián)防聯(lián)控
今后,長(cháng)三角、華北平原、汾渭盆地三個(gè)全國重點(diǎn)地區的地面沉降防治工作將實(shí)現聯(lián)防聯(lián)控。2012年12月24日在上海召開(kāi)的全國重點(diǎn)地區地面沉降聯(lián)防聯(lián)控工作會(huì )議上,這三個(gè)地區的國土資源管理部門(mén)及相關(guān)部門(mén)分別簽署了合作協(xié)議。國土資源部黨組成員、副部長(cháng),中國地調局局長(cháng)汪民在會(huì )上要求,要以地下水和地面沉降監測為依據,全面加強地面沉降監督監管。
汪民在講話(huà)中指出,近年來(lái)地面沉降防治工作取得重要成效:地面沉降調查評價(jià)工作持續開(kāi)展;防治規劃和條例的出臺為有序、有力、有效開(kāi)展工作提供了法制基礎;地下水限采和人工回灌相結合的防控措施逐漸成為共識。 當前地面沉降防治任務(wù)仍然艱巨,地區聯(lián)動(dòng)、部門(mén)聯(lián)動(dòng)還未到位。各地國土資源部門(mén)要以貫徹落實(shí)《全國地面沉降防治規劃(2011-2020年)》為契機,認真研究本地區地面沉降問(wèn)題并制定防治規劃匯報給地方政府;要進(jìn)一步加強基礎調查,摸清全國地面沉降發(fā)育現狀;要優(yōu)化監測網(wǎng)絡(luò ),全方位監控地下水和地面沉降;要繼續開(kāi)展科學(xué)研究,不斷提高地面沉降防治水平;強調地區合作、部門(mén)合作,分清職責,聯(lián)防聯(lián)控。國土資源部門(mén)監測成果,要作為監督監管的依據,并形成相應管理機制和手段。
山西和陜西國土資源廳分別簽訂了地面沉降防治區域合作協(xié)議。根據協(xié)議,將建立區域地面沉降防治省際聯(lián)席會(huì )議制度,研究商定防治合作中的重大事項;協(xié)商確定相鄰地區的地面沉降年度控沉指標,整體部署、同步推進(jìn)相鄰地區的地面沉降調查、監測,地下水壓采、回灌等工作;共建本區域地面沉降監測網(wǎng)絡(luò )和信息系統,建立信息通報和信息共享制度以及區域信息發(fā)布協(xié)調機制,并匯總本地區地面沉降防治信息后報國土資源部發(fā)布;定期開(kāi)展交流研討,合作開(kāi)展專(zhuān)題研究和科技攻關(guān),聯(lián)合開(kāi)展相鄰地區地面沉降防治工作效果檢查和評估,共促控沉目標實(shí)現。