江苏控沉20年,限制开采深层地下水
苏锡常地区是传统的江南“渔米之乡”,但是,长期超量开采地下水资源,引发了地面沉降、地裂缝等地质灾害,给当地造成了巨大的经济损失,并严重影响着地方经济的可持续发展。长期以来,为控制地面沉降,国内外一般采取减小开采量、回灌、调整开采层位等方法。苏锡常地区的“禁采”开创了控制地面沉降的独特思路,其通过立法形式,力图通过迅速削减对地下水的开采来实现地面沉降的“刹车”,这是一次前所未有的科学与管理实践,其对区域地质环境的影响将是积极而深远的。此外,苏锡常地区地下水资源量天然分布不均,不同的地质结构和水文地质条件又决定了地面沉降的不同特征。地下水监测资料显示,在全面禁采条件下,资源量相对丰富的苏州地区地下水位全面回升,而资源量相对较少的常州无锡地区地下水位回升较缓慢。与禁采之前相比,区域地质环境究竟发生了哪些改变?地面沉降与地下水位漏斗又出现哪些新的特征?“禁采”的社会影响以及经济效益等等,都需要思考与总结。
立法禁采深层地下水
关于超采地下水引发地面沉降的认识早在20世纪80年代就已引起技术人员注意,但适逢举国上下谋发展,“一切围绕经济建设”,地质环境问题并没引起足够重视。从此,地面沉降由慢而快地发展起来,一发不可收拾,引发了触目惊心的社会危害。进入20世纪90年代,各地政府主管部门相继认识到地面沉降灾害的严重性,并逐渐开始了防治措施,如“苏锡常地区地下水超采区划分研究”、各县市自发编制的地下水资源评价与规划,试图通过控制地下水开采来控制正强势发展的地面沉降灾害。在前期论证基础上,苏锡常三市于20世纪90年代中后期又相继执行了对地下水资源的限采计划,但收效甚微,只有三大城市主城区的地面沉降略有减缓,而区域扩展格局并没改变。在国土资源部中国地质调查局和江苏省人民政府的关怀指导下,江苏省地质调查研究院先后在这一地区围绕地面沉降问题开展了一系列综合性环境地质调查工作,1999-2002年实施的“长江三角洲(长江以南)地区环境地质调查评价”、“苏锡常地区地面沉降预警预报工程”等项目,从基础条件入手,对地面沉降及地裂缝灾害现状、分布规律、形成机理以及综合防治等方面进行了系统性的分析与研究,并在苏锡常地区初步建立了地面沉降监测网络,开展了定期监测工作,为地面沉降预测研究由定性向定量方向发展奠定了良好基础。2000年8月26日江苏省第九届人民代表大会常务委员会第十八次会议通过了关于在苏锡常地区限期禁止开采深层地下水,合理利用浅层地下水的决定。2003年12月31日前在地下水超采区实现禁止开采深层地下水,2005年12月31日前苏锡常地区全面实现禁止开采深层地下水。
监测网覆盖大江南北 提出“水—土”一体化管理
2003-2005年江苏省地质调查研究院又在该地区实施了由国土资源部及江苏省人民政府联合开展的“江苏省生态环境地质调查与监测”项目,进一步建设和完善苏锡常地区地面沉降监测网络,并将其拓展到长江以北地区,实施了以强调控沉效果为主要目标的灾害预警工程。2006~2010年,江苏地调院承担了“苏锡常地区地面沉降监测与风险管理”,该项目是国土资源大调查项目开展以来,中国地质调查局部署的长江三角洲地面沉降防治工作第三期,创造性地开展了地面沉降风险“识别—评价—处置”的系统性研究,提出了“水—土”一体化管理、动态规划的建议。
目前,全方位高技术含量的长三角江苏地面沉降监测网全面建成。现已成功将网络拓展到江北扬、泰、通地区,控制面积覆盖江南江北约3万平方公里,形成国家一级GPS监测点67个,建设了5座地面沉降自动化监测站、1座地裂缝三维形变自动化监测站、1座GPS固定站和苏锡常地面沉降监控中心,完全实现了自动数据采集、有线或无线数据传输、自动数据处理及分析计算功能,全面提升了全省地面沉降自动化监测信息管理水平。
建立地面沉降数值模型 苏锡常步入微沉降时代
通过对地面沉降灾害的综合防治,85%的平原区沉降得到有效控制,目前仍发生沉降的区域面积约1200平方公里,比10年前减小70%,苏锡常地区正步入微沉降时期。与地面沉降速率减缓相一致的是,地裂缝灾害活动性也有不同程度减缓。同时,在禁采地下水措施作用下,苏锡常全区地下水资源得到不同程度恢复,地下水位持续回升,区域水位漏斗面积逐渐缩小,年缩减幅度达10%,现状中的
在地面沉降机理研究方面,最早提出以建立“基岩构造模型——第四纪沉积结构模型——地下水含水系统模型”为基础的系统研究方法,并指导了数值模拟和区内地裂缝地质灾害的评估与预测。该“三模”已成为目前中国地质调查局环境地质类项目的推荐工作方法而被广范采用。苏锡常地区是继上海、天津之后,成为国内第三个建立地面沉降数值模型的地区。在地面沉降地质结构虚拟现实研究方面,开展了苏锡常地区地面沉降地质结构三维可视化虚拟现实系统的研发
在地面沉降监测方法方面,大力开展以InSAR为代表的新监测技术试验研究。在地面沉降控制管理方面,率先提出地面沉降风险概念。制定了地面沉降动态风险的评价方法,改变了传统地质灾害易发性固定不变的观点,并积极转化调查研究成果,为京沪高速铁路建设提供地质安全论证、地方城镇规划选址提供决策依据。
地面沉降专项研究在城市地质调查中进一步拓展
苏州市是我国著名的风景游览城市,为了将城市化进程中的负面影响降低到最低,2009年,苏州城市地质调查项目也将地面沉降纳入了调查中。3年来,地面沉降调查覆盖2100平方公里,共定位68点,完成地面沉降水准测量63公里。重点调查了沪宁铁路沿线等地,并通过对当地居民的访问了解历史洪涝灾害、房屋地基高程、民井水位变化等情况。随着禁采的持续,苏州辖区内地面沉降普遍减弱,其中北部沿江县市基本达到全面控制目标。对比2009年与2010年两期一等水准测量成果,苏州主城及周边地面沉降已相当微弱,多在
目前,地面沉降与地下水观测配套性较差。受客观因素制约,观测井资源明显不足,苏州市范围内有效观测井仅剩9眼,建议科学规划建设地下水监测网络。作为灾害预警的有效途径,还应建立地面沉降风险的适时评价预测系统,以早期的风险控制代替后期的灾害控制与治理必将成为地面沉降防治工作的发展方向。
继苏州之后,《镇江城市地质调查》项目正式启动。计划用三年时间完成,调查面积1082平方公里,通过多学科、多目标、多用途的综合城市三维地质调查,基本查明城市规划区的地质资源现状,主要地质环境问题及其对社会经济的影响,对包括城市地下空间、水、土、地质景观遗迹等地质资源科学利用进行分析评价,开展城市地质环境监测等,为避免重蹈地面沉降之覆辙而防患于未然。
从地下水“禁采”到适度开放、科学利用的转变
“禁采”虽然取得阶段性胜利,但苏锡常地区依然要面对今后地质环境保护的抉择问题,是继续执行“禁采”政策,还是适度放开?地下水是一种优质资源,符合社会经济发展需求,根据不同地区的实际情况适度开发利用或许更符合和谐社会的发展方向。
2011年,苏锡常地区地下水禁采效果评价与研究项目运用趋势分析、MAPGIS空间分析等方法,对禁采后地面沉降控制程度、地下水弹性储存量等地质环境变化规律进行定量研究。经计算,苏锡常地区地下水可采资源量为7793万立方每年,其中沿江5793万立方每年,而目前年开采量不足700万立方,具有一定的开采潜力。尤其是,沿江带地下水可采资源量极为丰富,具备建设地下水应急备用水源地的条件。该调查成果已得到江阴市委、市政府采纳,目前已全面展开地下水应急备用水源地建设工作,并获得了2011年江苏省水利科技优秀成果一等奖。
如今,长江三角洲地面沉降研究已进入到风险评价管理阶段,即要建立“地面沉降风险评价管理模型”,实现灾害最小化、经济和社会效益最大化的控制目标,以便提供一套完整的、客观的地面沉降风险评价模式,从收益、成本、风险三个方面进行综合考虑,在技术、经济、社会等多方面为决策者提供制定相关防治措施的综合支持。(转至中国地质环境信息网)
