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天津市地面沉降调查与监测项目

07-09-13 院办公室   白晋妩、潘磊 46436次浏览

<div align=center>-----天津市地质调查研究院重点地质项目系列报道之三 </div> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(一)项目经费:450万。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(二)项目意义:</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>《天津市地面沉降调查与监测》是《华北平原区域地面沉降调查与监测》项目的重要组成部分。《华北平原区域地面沉降调查与监测》的目的是为了查明华北平原地区地面沉降灾害的现状及其发育发展规律,从而建成华北平原地面沉降监测预警预报系统,为华北平原区社会经济建设和人民生命财产安全保驾护航。本项目按照华北平原区域地面沉降调查与监测总体方案要求,开展天津市地面沉降现状调查,在统一规划、统一设计、统一标准的基础上,逐步建成以基岩标、分层标、GPS和地下水动态监测为主要手段的天津市区域地面沉降监测网。引进自动化监测和网络传输技术,建立地面沉降监测信息系统。实现天津市地面沉降的有效监测,综合研究地面沉降机理与发展趋势,提出天津市地面沉降防控对策建议,为区域经济社会可持续发展提供依据。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(三)项目情况:</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>2003~2006年的年度工作是按照项目任务书和工作设计进行的,整个野外工作和室内工作均严格按照质量管理体系文件执行,以保证所取得资料的可靠性和准确性,为全面完成项目奠定了坚实的基础。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>天津市地面沉降调查与监测项目2003~2005年设计工作量和实际完成的工作量有地面沉降调查,地下水动态监测,地下水水位统测,水准点的选点、埋设,GPS基准站的选点、埋设,GPS监测网的选点、埋设,区域控制GPS一级网测量,分层标测量,使我市的地面沉降监测能力大大提升。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>1、地面沉降地质环境调查成果</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(1)区域水文地质调查</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>对区内含水层岩性特征,地下水补径排条件及地下水开采历史等开展较全面的调查;对地下水位漏斗和变化特征进行了分析和总结;对区内新近系明化镇和馆陶组热储层开采历史、现状及水位动态变化特征等进行调查。绘制水文地质剖面图,地下水等水位线图等相关图件。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(2)与地面沉降有关的工程地质条件调查</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>对西青区分层标土工试验成果进行分析整理,对该地区0-550米地层工程地质性质和固结状态有了进一步的认识。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(3)软土分布调查</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>调查区第四纪以来沉积环境复杂,沉积相差异性较大,形成的土层的孔隙比与天然含水量存在差异。南部平原区第一海相层中普遍存在厚度不等的软土,其天然孔隙比大于1,天然含水量大于液限。累计软土厚度滨海地区较内陆平原区大,最大厚度在10米以上,由滨海向内陆软土层厚度有明显变薄的趋势。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>2、地面沉降历史、现状调查工作成果</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(1)全面调查了天津的沉降历史</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>塘沽、汉沽最大累计沉降量均超过3米,全市累计沉降量超过500毫米的面积达6500平方公里。形成了市区、塘沽、汉沽、大港和海河下游等沉降中心。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(2)地面沉降现状调查</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>在调查、监测和搜集资料的基础上绘制了2003—2005年的地面沉降速率等值线图。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>近年来市区地面沉降已控制在10-15毫米/年;塘沽区沉降量由100毫米/年降至15-20毫米/年,大港区、汉沽区地面沉降已不同程度得到控制。在天津市区的西南部,东丽区军粮城、津南区咸水沽、西青区杨柳青、武清区杨村、静海县城关至大邱庄一带形成了新的沉降中心。全市范围内沉降速率大于10毫米/年的面积超过5500平方公里。其中津南区的咸水沽和西青区的杨柳青的沉降量50-60毫米/年,发展速度比当年老沉降中心还要快。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(3)地面沉降影响因素调查</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>对引起地面沉降的各类影响因素开展调查。自然因素中,包括构造活动引起的沉降、软弱土层形成的沉降、以及地震活动、海平面上升等;人为因素中,过量开采地下水、地下热水及开采油气资源均可引起地面沉降。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>本次工作对以往涉及较少的软土次固结变形引起的沉降,新近系孔隙型热储层开采和大港地区油气资源开采引起的沉降进行了初步的调查和分析。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>调查显示大港地区石油井的分布密度,开采深度和开采量与该地区地面沉降量相关性较好。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>3、地面沉降灾害调查成果</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(1)地面高程资源损失严重,补偿费用高昂</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>20世纪80-90年代的1:5万地形图高程数据和实地调查绘制图显示,渤海湾沿海地带沉降明显,出现了负地形,高程多在-1-0m之间,汉沽区及海河下游零星地区甚至小于-1m。与20世纪初的地表形态图对比显示,20世纪末潮间带因淤积而变宽变缓,古泄湖因人类活动的影响,面积大为缩小甚至消失。七里海面积只及原来的1/3,小淀洼地完全消失。 中西部因农业和城市建设的疏浚、回填,部分抵消了下沉造成的影响。但海岸带向陆一侧存在大面积高程很低的地区,并且现代地表高程在未来的20-30年中会继续损失。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>由于地面标高的不断降低,在旧城区改造时需要增加回填土方量,以达一定的标高。如天津市王串场危改平房面积26万平方米,为达到标高设计要求,需填土加高0.7~1.2米,按平均加高1.0米计算,需填土26万立方米,每立方米土按10元计,仅填土一项就增加投资260万元。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(2)对城市建设的危害</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>城市建筑破坏:受地面沉降的影响,建筑物地基产生不均匀沉降,导致地基下沉、房屋开裂、路基下沉及破坏等。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(3)市政基础设施受损</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>地面沉降造成市政基础设施损失主要体现在对道路(公路、铁路、地铁)、桥梁、地下管线和港口码头、监测标志等的破坏方面。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>道路桥梁破坏,铁路等的安全运营受到威胁:铁路和轻轨都是高速运营的交通工具,其轨道对不均匀沉降非常敏感,由于不均匀沉降,改变了铁路、轻轨等交通工程的设计坡度,成为波浪式的状况,将严重影响运营效益及使用年限,并增加道路维护费用。在沉降严重的地段,铁轨可能形成应力集中的地段,甚至会出现轨道断裂,造成交通事故。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>井管上升:井管上升是机井的井管所穿过的地层由于地面沉降产生垂向压缩变形,而井口和井台的高程不变,机井周围地面相对下沉的结果。井管上升较直观的反映地面沉降现象,在地下水集中开采区这一现象较为普遍。井管上升容易引起出水管错位和掉泵等,影响机井的正常使用,增加维修成本。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>地下管线破坏、雨后积水:地下管线分为有压管线和无压管线,有压管线一般口径大,单根长度短,接口多,地下管线一般跨度比较大,经常是穿越不同的沉降区,由于地面的不均匀沉降会对管线产生不均匀的剪应力,最终导致管线开裂;或者由于不均匀沉降使管线的高程发生变化,造成管道上下游高程差减小甚至下游高程高于上游,使管道功能降低,增加运行和维修成本。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(4)对水利工程的危害</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>地面沉降对河道的影响:主要表现为河道堤防高程损失,行洪能力降低。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>地面沉降对闸门的影响:地面沉降不仅造成闸体下沉,自身的稳定性受到影响,而且大幅降低防潮闸的泄洪和挡潮功能,还造成闸上、下淤积、闸门止水失效、闸基防渗异常等问题。这些都直接影响工程的效益,危及城市的防洪安全。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>地面沉降对水库的影响:地面沉降使水库围堤达不到设计堤顶高程,减小库容,影响水库蓄水和输水能力。以北大港水库为例,1975年建库时设计堤顶高程9.5米(大沽高程),由于区域地面沉降,整个库区以平均每年46.8毫米的速度下沉,到2002年堤顶平均下沉1.86-0.93米,最大沉降2.3米,高程损失严重。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>(5)加剧风暴潮灾害强度</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>地面沉降所造成的最大危害就是损失地面标高,特别是天津滨海地区地面标高仅2~3米。地面的持续沉降也使防潮堤的标高不断降低,抗风暴潮的能力大为降低。从而加重了风暴潮灾害。</font></span></p> <p class='MsoNormal' style='text-indent: 24.1pt; line-height: 20pt; margin-left: 0cm; margin-right: 0cm; margin-top: 0cm; margin-bottom: 0pt'><span style='font-family: 宋体'><font size='3'>据市海洋环境监测中心对1860年以来的渤海湾风暴潮进行统计发现,渤海湾风暴潮最长十几年一次,最短的一年可发生三次 (1920年),有记录可查的就有30余次,据国家海洋局塘沽海洋站相关研究表明:由于地面沉降和海平面上升的原因,天津港灾害性强潮重现频率由1958年的五十年一遇,增加到1992年后的四年一遇。</font></span></p>