何庆成  张作辰□遍及美国45个州,面积超过44030平方公里的土地受到地面沉降的影响□含水层存储和修复技术在美国得到广泛应用□立法保护地下水,防止地面沉降目前美国的大部分地区都发生了地面沉降,有些地区还相当严重。美国已经有遍及45个州超过44030平方公里的土地受到了地面沉降的影响,由此造成的经济损失更是惊人。仅在美国圣克拉拉山谷,由地面沉降所造成的直接经济损失,在1979年大约为1.31亿美元,而到了1998年则高达3亿美元。造成这一灾害的主要原因是由于含水层的压实、有机质土壤的疏干排水、地下采矿、自然压实、溶坑以及永冻土的解冻等。美国在地面沉降防治和研究工作中,注重研究开发高新技术,注重水准测量、基岩标和分层标等传统技术方法利用,并始终把地下水和地面沉降监测工作作为防治地面沉降的基础,其中一些经验值得我国学习和借鉴。监测研究方法不断创新美国对地面沉降的监测采取了三种方法,即传统的监测、GPS监测、合成孔径干涉雷达监测。传统的地面沉降测量方法包括水准测量、基岩标和分层标测量。这些方法精度很高,但只能在比较小的范围内开展工作。对于大规模的区域地面沉降监测应该采用先进的全球定位系统(GPS)进行全方位的测量。GPS可借助于人造地球卫星进行三边测量定位。1996年美国地质调查局在圣克拉山谷河谷建起了地面沉降监测网,确定地面高程的变化情况,而且为与将来的监测结果进行比较建立了基准值。合成孔径干涉雷达监测是一种卫星遥感技术,可以敏感地监测出地面沉降的变化。采取多种措施防止地面沉降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。最具有代表性的地面沉降是由人为造成的,由于人为抽取地下水而导致含水层系统受压缩而产生地面沉降。针对这种情况必须采取措施减少地下水的使用量,增加地面水补给。因此,随时正确监测地面和地下水位沉降,并提供标准的数据对于预测和预报地面沉降工作至关重要。美国地质调查局的研究人员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。含水层存储和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在美国各州得以广泛应用。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。另外,该区水资源管理局在当地的河流上建立了5个蓄水坝以收集雨水,这样增加了河水对流经区的地下水的补给。这个地区是美国第一个被发现也是第一个采取有效措施并在1969年前后终止了沉降地区。同样的情况还有亚利桑纳州的中南部,通过引入科罗拉多河的河水,减少了地下水的需求强度,从而缓解了地面沉降。改变土地使用类型为了防止地面沉降,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。佛罗里达州的泥沼区使用这种方法可以防止有机土的进一步分解,减缓有机质氧化的速度,使地面发生沉降的速度降低,地基更加稳定。节水利用含水层组贮藏和运输地下水,要优于造价高昴的地表蓄水和输水系统。美国的研究人员采用先进和合理的地下水运输方法,作出地下水使用的远景规划。节水是制止沉降的一项重要措施。例如在圣琼斯地区,目前人均用水量只有1920年的1/5,远低于过去作为农业用地时的用水量。因此即便是在1976年~1977年和1987年~1991年期间,这两个州的主要旱期里,水位还是保持在历史最低水位以上。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。例如在加利福尼亚州境内三角洲地区,大面积的人工堤坝及人工岛有效地保护了这个三角洲,使之免遭海水的入侵,同时维持了有利的淡水坡度,保护了淡水源。立法保护地下水美国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。如在圣拉拉山谷成立一个专门的水资源管理机构来管理该区的用水,使地表水和地下水得到了长期有效的综合利用。美国许多地区甚至采取法制措施来防治地面沉降。例如1980年通过了《亚利桑那地下水管理法案》。其基本目标是加强对已衰竭含水层组的管理,把有限的地下水资源进行最合理的分配,开发新的水资源供应来增加亚利桑纳的地下水资源。减少落水洞产生的影响美国已有的案例表明,落水洞的活动与地下水的抽取有直接关系,控制地下水位的波动可以防止落水洞的形成。如美国佛罗里达西南水资源管理区与其他水资源机构通力合作,设立了佛罗里达中西部地下水的临界水位。最低水位的提出将会改良一些诱发条件,减少落水洞产生的影响。                                                                                                                           (5-4143-GTZYB)

附件下载：