【地理视野】地理老师教你全面掌握地面塌陷与地面沉降的区别
城市路面塌陷
10月7日,四川省达州市的一处路面突然塌陷,疑似4人陷落坑中,被发现的2名被困者已经死亡。一个人好好地走在路上,没有一点防备,瞬间就被塌陷的大坑吞没。人们在同情逝者之余,也在担心:城市的道路怎么了,为什么走在路上都不安全了?
路面塌陷,步步惊心
近年来,出现路面塌陷的城市越来越多。搜索“路面塌陷”,就会看到马路上、人行道上、施工现场上的一个个大坑,人和车跌落其中,各式管道露了出来。
2008年10月17日,北京西单文化广场附近路面坍塌;
2012年4月,北京北礼士路上一处路面突然塌陷,一行人落入塌陷形成的热水坑中,全身99%烫伤,最终不治身亡。
在广州,2008年12月19日,白云区夏茅村沙园坊因路面塌陷导致两栋房屋下沉6米,其中一栋倒塌,周围10余栋房屋倾斜或出现裂缝。因安全隐患,1000多名居民被疏散出来;
在上海,2008年7月初,锦绣路、高科西路路口出现大面积塌陷情况,埋藏在地面下的自来水管、燃气管道以及电缆线管线等都受到损坏,严重影响该路口及周边区域交通安全,并引发交通拥堵。
在哈尔滨,2012年8月,市民金贞淑带着8岁的外孙女,在辽阳街的鑫鑫仓买店前玩耍,30多岁的市民孙淑英抱着外甥家14个月大的女儿国肖玉从他们身边走过。突然间,一声闷响,原本平整的路面突然坍塌,4个人连同店前的一棵10米高的大树瞬间被直径10米、深达13米的大坑吞噬。
在贵州,2016年3月10日凌晨,贵阳火车站地面突然出现了一个20多平方米的大坑,一辆正在左转的公交车整个掉入其中,只剩下一小截车尾冒出地面,场面十分恐怖。
在河南,2016年8月1日19时许,郑州突降暴雨,中原路(工人路文化宫路)北侧部分路面塌方,据目击者宋先生称:有4人跌入坑中,其中1人失踪。
……
地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落,并在地面形成塌陷坑的一种动力地质现象。它具有隐伏性、突发性、群发性、多因性等特点。
天灾,还是人祸
造成这些塌陷的原因很多,大体可以分为自然作用、人为作用、人为诱发自然作用等3种原因。
自然作用主要与地质条件、持续的暴雨有关系;人为作用主要是施工中,地基处理没有做好,造成浅表和局部的塌陷;人为诱发自然作用主要指人类工程破坏了岩土的自然平衡,出现塌陷。
降雨过大,使得松散沉积物孔隙处于饱和状态,砂砾石间的摩擦力相对减小,容易产生塌陷。路面塌陷频发,与城市的地质条件和天气状况息息相关。更与人为的工程活动有关。
在一些石灰岩地区会发生岩溶塌陷
据了解,城市地下管道密集,一旦发生损坏,就会成为地面和其他建筑物塌陷的隐患。
随着城市地下空间的开发,由于工程活动引发的地面塌陷也会越来越频繁,成为新的城市地质灾害。举个简单的例子:地下供排水管线漏水后,会在地下形成一个大的水囊,增加塌陷的危险。
河南郑州自来水管爆裂路面塌陷
管道破损后,水体会不断渗入土层中,随着这些细小的流动通道不断增大,水流动时就将松散物质带走了。随着泥土颗粒和土壤的流失,地面逐渐下沉。
每个城市的地下都有电力、路灯、通讯、天然气、热力等各种管线,每条管道埋入地下,都需要对马路“开膛破肚”。如果施工后回填不密实,地下松散土体就会逐渐被流水冲走,造成地面塌陷。
施工的道路
这就让城市路面塌陷常常发生的很突然:路面下的土体流失形成了空洞,路面上可能还看不出损坏的痕迹,而路面一旦塌陷,过程又十分短暂,很难预警。此次达州发生的路面坍塌即是如此。
除了突然,城市路面坍塌还会反复发作。这是因为路面坍塌的背后,是路面下水土流失,土体有空洞,无力承载路面压力,谭老师地理工作室综合整理而土体空洞往往不是孤立存在的。一处路面塌陷,会加剧塌陷处周围区域水土流失。
如果只治理一次塌陷,而未对该区域进行检查和治理,极易再次发生塌陷。
除了城市管线工程施工造成的地面塌陷之外,城市地下水过度开采,造成地下土壤含水层压力失衡,结合地下及地上建筑施工操作造成地层压力和承载力间的失衡,也会形成地面塌陷。
“共同沟”虽好,但推广太难
城市地面屡屡塌陷,一些学者建议应该借鉴日本经验,建设共同沟。共同沟,在我国又叫综合管廊。简单说,在地下挖掘隧道,就是把将自来水管、污水管、电力管线、煤气管线、通讯电缆等管线统一囊括其中。
共同沟,既便于人们及时维护各类管道,又能避免反复开挖造成的回填不实,当然是治理路面塌陷的治本之策。
成都市日月大道地下综合管廊非标准段,工人正在进行浇筑管廊前期准备工作。
然而,建设共同沟却没有想象的那么容易。首先,共同沟的成本高昂。资料显示,在深圳建设一公里共同沟,差不多要2-3亿元。而且共同沟是规模效应,只在一条或两条马路下面修共同沟远远不够,需要在某一区域大规模建设,形成网格状。
东京国道事务所的待机支援车
而且就算建成了共同沟,也不代表万事大吉。为了便于管理和建设,有的国家会成立共同沟专职管理部门,如日本的东京国道事务所。不过,我国并没有类似机构,城市地下管网还处在“谁都在管,谁都不管”的九龙治水状态。
没有共同沟,那该怎么办?
绝大多数的具有形成现实塌陷灾害威胁的地下空洞,普遍位于地面以下3米以上范围并与地下管线紧密伴生。
一方面相关部门要尽职尽责,对老旧管线进行维修保养或更换,严控回填施工质量;另一方面,除了人工巡查,还应使用各种技术手段检测道路状况,如探地雷达技术,因为道路下土层和空洞内空气是不同介质,人们可以通过实时观测雷达图谱显示的频率、振幅、相位变化,判断地下是否有“病害”。
探地雷达车
城市路面塌陷具有隐蔽性和突发性,但并非完全不可预防。在共同沟还很遥远的时候,加大预防路面塌陷的投入,发现隐患,也会有不错的效果。而是否舍得投入,就要看相关部门到底更爱城市的面子,还是更重城市的里子了。
地面沉降
地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下,由于地下松散地层固结压缩,导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动(或工程地质现象)。截至2011年12月,中国有50余个城市出现地面沉降,长三角地区、华北平原和汾渭盆地已成重灾区。在2012年2月,中国首部地面沉降防治规划获得国务院批复。
沉降类型:地面沉降分构造沉降、抽水沉降和采空沉降三种类型。
(1) 构造沉降,由地壳沉降运动引起的地面下沉现象;
(2) 抽水沉降,由于过量抽汲地下水(或油、气)引起水位(或油、气压)下降,在欠固结或半固结土层分布区,土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象;
(3) 采空沉降,因地下大面积采空引起顶板岩(土)体下沉而造成的地面碟状洼地现象。
形成原因:地面沉降是自然因素和人为因素综合作用下形成的。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。
地面沉降的危害:(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。
相同点
(1)内涵:同属于地质灾害。
(2)表现:地面变形、高程下降。
(3)危害:对地面建筑、交通等有破坏。
差异
习题链接
练习一
城区地面塌陷是干扰宜居城市建设的症结之一。据研究表明,土体松软及地下水位变化是导致地面塌陷的主要原因。读图完成下列各题。
1.该区域冬季地下水位较其他季节高的原因之一是
A. 冬小麦越冬需水量少
B. 气温低导致蒸发量少
C. 降水量大导致下渗多
D. 制造业生产用水减少
2.据图判断该区域地面塌陷多发季节为
A. 冬季 B. 秋季 C. 夏季 D. 春季
解析与答案
1.A【解析】地下水位高低取决于开采和补给数量,从补给数量看,蒸发量主要影响地表水体数量,太行山东麓为半湿润区,蒸发量对地表水体数量的影响远小于降水对地表水体数量的影响,故蒸发量对深埋地下数十米的地下水位影响微乎其微;太行山东麓为温带季风气候,冬季降水量较夏秋季节少;排除B、C选项;从开采数量来看,制造业生产几乎不受季节影响;排除D选项;太行山东麓冲积扇为我国冬小麦种植区,冬小麦越冬需水量少,相应地,冬季开采地下水的数量减少,使得冬季地下水位较其他季节高;A正确。
2.C【解析】影响我国东部季风区的锋面雨带抵达太行山东麓的时段是7-8月,为夏季;降水产生的雨水通过渗流、浸润作用使得表层土层吸水软化、强度降低;据图可知,该区域地下水位最低的时段也是夏季,反映该区域夏季抽取地下水的数量多,强烈改变了地下水的流态、流速及水力梯度,使土体承重能力下降;锋面雨带抵达季节与抽取地下水数量最多的季节重合,加剧了该区域地面塌陷;故C正确。
练习二
人类不合理的生产活动常常会导致地面塌陷,2012年以来,继湖南益阳出现600多处塌陷后,北京、江苏、安徽、浙江、上海、黑龙江等多地相继出现路面塌陷事件。据此回答题
3.与导致地面塌陷无关的原因是
A. 过度开采地下水 B.采矿或工程建设
C.流水溶蚀作用 D. 高强度垦殖
4.下列措施中能有效防止地面塌陷的是:
A.雨季实施地下水回灌
B.多建高层建筑
C.矿区及时复垦
D. 改进耕作方式
解析与答案
3.D【解析】地面塌陷是由于地表的支撑力不足以支撑地表的重量。一般过度开采地下水、采矿或工程建设 、流水溶蚀作用都可导致地面塌陷。
4.A【解析】防止地面塌陷首先要增加支撑地表的力度。雨季实施地下水回灌增加了支撑地表的力度减轻地表塌陷的发生;多建高层建筑增加了地表塌陷的几率;矿区及时复垦、改进耕作方式只是改变地表形态并不会增加地表塌陷的发生几率。
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