2024-03-09 农历甲辰年 正月廿九
上千城市正在下沉

中国科学院地质与地球物理研究所副研究员  董艳辉

本报特约记者  王  妍

由联合国教科文组织资助的一项最新研究显示,到2040年,地面沉降可能影响全球19%的人口,总计达到16亿人,其中86%生活在亚洲。地面为什么会沉降,有哪些危害?人类又该如何应对这一问题?

滨海地区最怕下沉

这项研究于近日发表在《科学》杂志“政策论坛”栏目上。研究发现,有1596个主要城市位于潜在的地面沉降区域,这其中又有57%的城市处在洪水多发地区。在全世界洪水风险最高的20个主要沿海城市中,有15个受到地面沉降威胁。

地面沉降是指人为或自然原因造成的某一区域地面下沉,主要集中在人口密集的城市和用水需求较高的农田及其周边地区。地面沉降是一个缓慢而渐进的过程,可持续数月到数年,导致面积数十到数千平方公里的大片区域下沉,速度为每年数厘米到数十厘米。

过去10年间,印度尼西亚首都雅加达地表已经下沉超过2.5米,被认为是世界上沉降速度最快的城市;荷兰约25%的国土面积因地面沉降,已降至海平面以下;伊朗部分城市以每年25厘米的下沉速度位居全球前列。

新研究发现,从2010年到2040年,受威胁人口涨幅在不同地区存在差异:菲律宾、伊拉克、印度尼西亚、荷兰等地,涨幅超过80%;而在中国、美国、意大利、伊朗等地,涨幅不到30%。在日本和德国,由于对地下水的妥善管理和人口负增长,受威胁人口数呈下降趋势。总体而言,全球受地面沉降威胁的人口主要集中在亚洲,占比高达86%,其中,中国、印度受影响最严重。

中国科学院地质与地球物理研究所副研究员董艳辉说,地面沉降的危害有很多,比如地面裂缝、建筑裂缝等。如果是滨海地区,全球变暖本就导致海平面上升,地面进一步沉降会威胁到堤防和海岸带的建筑、道路、城市地下空间等的安全。由于地面沉降严重,西安著名的唐代建筑大雁塔曾在1996年倾斜达一米多。

超采地下水是主因

“从全世界范围看,超采地下水是造成地面沉降的主要原因。”董艳辉介绍,根据有效应力原理,饱和土体的自重应力由土颗粒和孔隙水共同承担,由土颗粒所承担的那部分应力为有效应力。当抽水引起承压水水位下降时,含水层本身及其上下弱透水层中的孔隙水压力会随之降低。在总应力不变的条件下,饱和土体中孔隙压力减小,必然会使土中有效应力等量增大,使土体被压密并导致地面沉降。只要开采持续,沉降就不会停止。另外,引起地面沉降的原因还有构造沉降、固结沉降等,但这些沉降都是局部的、小范围的。

因超采地下水引起地面沉降,不仅出现在城市中,一些干旱地区也面临这一威胁。研究第一作者、西班牙地质与矿业研究所研究员赫拉多·埃雷拉·加西亚表示:“人口密集的城市及农业灌溉都需要汲取地下水,而在长期干旱区域,含水层的自然回灌往往无法弥补人们取水的体积。”

节约用水,保护家园

有专家预测,因为地面沉降,到2050年,雅加达北部的部分地区可能会被海水淹没。目前,印度尼西亚政府已经决定把首都迁至婆罗洲的东加里曼丹省。为应对地面沉降引发的建筑物损坏,荷兰政府在努力推动本地建筑结构改革。但这些措施都是“治标不治本”。

“防治地面沉降需要建立比较全面的监测网络,就是建立大数据,用三维可视化对地面沉降情况进行实时监测。”董艳辉介绍,我国政府相关部门早在2012年就关注到了这一问题,出台了我国第一部地面沉降防治规划《全国地面沉降防治规划(2011—2020年)》,其目的就是查明全国地面沉降灾害现状、发展趋势、形成原因及分布规律,建立重点地区地面沉降监测网络。目前,一系列工作正在有序开展。

董艳辉说,限制地下水超采、优化用水结构,能帮助减缓地面沉降速度。以北京为例,在南水北调以前,地下水最高可占北京市总供水量的70%左右。而南水北调进京后,只有约30%来自地下水,地下水水位大幅回升,有助于地面沉降的抑制。另外,通过回灌等措施,也能在很大程度上抑制情况恶化。

同时,应对地面沉降需要每个人学会并实践节约水资源的知识。比如,选购节水的花洒、水龙头、马桶、浴缸、洗衣机等;日常生活中,从点滴做起,刷牙、洗手时随手关闭水龙头,在抽水马桶水箱里放一瓶矿泉水以减少每次的冲水量,收集洗菜、淘米的水用来浇花,洗衣服的水用来洗拖把、冲马桶等。

另外,节约用电、节约纸张、不浪费食物,甚至少用一次性塑料袋都会间接地节约用水。因为这些产品的生产过程中都会用到水资源。▲