锡西—澄南典型地面沉降区地面沉降风险评价

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1、74—_79．2012地质学刊第36卷第1期doi：10．3969／j．issn．1674-3636．2012．01．74锡西一澄南典型地面沉降区地面沉降风险评价于军1，束龙仓2，温忠辉2。武健强1，王晓梅1，陈字2，张于1(1．江苏省地质调查研究院，江苏南京210018；2．河海大学，江苏南京210098)摘要：选择长三角苏锡常地面沉降最为典型地段——无锡西部至江阴南部地区，系统分析了地面沉降现状及成因机理，建立了地面沉降风险评价指标体系。结合该区实际对体系中的评价指标进行了优选，依据地面沉降分层标监测数据、各评价指标要素对地面沉降灾害的贡献率分别对地面沉降易发性

2、和易损性指标权重进行了修正。在地面沉降易发性、易损性评价基础上，利用GIS进行了地面沉降风险评价，根据评价结果提出了地面沉降风险控制规划建议。关键词：地面沉降；易发性；易损性；指标体系；风险评价；江苏无锡中图分类号：P642．26文献标识码：A文章编号：1674—3636(2012)01一0074—060引言长江三角洲苏锡常地区因长期过量开采地下水引发了非常严重的地面沉降地质灾害，而锡西一澄南地区则最为典型。该地区位于苏锡常地下水位降落漏斗、地面沉降漏斗中心地带，也是地裂缝灾害多发区，沪宁高速公(铁)路、沪宁城际铁路、西气东输管线等一些国家重要干线工程均通过此处。地

3、面沉降、地裂缝灾害对沿线工程长期安全运行构成威胁，也严重制约了当地经济建设的可持续发展。在该地区开展地面沉降风险评价，旨在通过深入分析地面沉降地质条件、防控过程中的地下水与地面沉降动态关系，评价不同地段的地面沉降风险度，确定地面沉降风险控制的有效方法，为城市规划及防灾减灾提供科学依据，为苏锡常全区地面沉降防控管理积累经验。1地质环境概况1．1自然地理锡西一澄南地区位于无锡城市规划区北部和江阴市南部，由10个乡镇组成，行政区划上分属惠山区(玉祁、洛社、前洲、堰桥)，统称为锡西地区；锡山区(锡北、东港)和江阴市(青阳、霞客、祝塘、长泾)统称为澄南地区，面积约690km2

4、(图1)。研究区内人口密集，经济、交通发达，河道纵横；属亚热带海洋性气候，多年平均降水量1100mm。图I研究区地理位置1．2地貌地质研究区属华夏系构造体系，地貌以平原为主，地面高程为2～5m，区内基岩地层发育较齐全，老自震旦系、新至渐新统都有钻孔揭示，但地表出露极少。本区地质构造基本格局主要形成于印支和燕山收稿日期：201】一09—29；编辑：詹庚申基金项目：国土资源大调查项目“苏锡常地区地面沉降监测与风险管理”(水[2006]012-02；1212010641203)作者简介：于军(1968一)，男，研究员级高级工程师，博士，主要从事水文地质、环境地质研究，E·

5、mail：njhzmyj@163．tom第36卷于军等：锡西～澄南典型地面沉降区地面沉降风险评价75运动，并控制了第四纪地层的空间分布。从总体上看，区内第四系厚度在80—170m之间，为一套多层状结构组成的松散沉积物，根据含水砂层的成因时代、埋藏分布、水力联系及水化学特征等，自上而下可依次划分为潜水含水层(组)和第1、第Ⅱ、第Ⅲ承压含水层(组)。1．3水文地质条件研究区第Ⅱ承压含水层是本区主要的地下水开采层位，水质良好，岩性由中更新统冲积相中细砂、中粗砂及含砾中粗砂构成，含水层顶板埋深一般小于801"111，富水性受古河道分布的影响，在古河床部位，富水性好，水量丰富

6、，单井用水量一般100—1000m3／d。地下水禁采前水位埋深普遍大于50m，洛社、玉祁等镇水位埋深超过80m，致使含水层处于疏干开采状态。2000年地下水禁采后，水位有所恢复，但大部分地区水位埋深仍超过45m。2地面沉降现状与成因分析锡西一澄南地区地面沉降始于20世纪70年代，到2000年成为苏锡常地面沉降最严重的地区，累计沉降量均超过1000mm，不均匀地面沉降引发的地裂缝等地质灾害多达16处。自2000年地下水限、禁采实施后，地面沉降速率明显减缓，但受滞后效应影响，地面沉降仍在继续。截至2006年，从监测资料反映，锡西一澄南地区地面沉降速率已控制在10—20m

7、m／a之间(图2)。L．．．．．．．．．．L．．．．．_一2000年一2008年沉降壁(n1『n)口<50_50～100_】00—200圈稳定区团地裂缝日京沪调整E卫沪宁城陌图2地面累计沉降量及地裂缝分布图大量开采地下水所致(薛禹群等，2006；于军等，2006a)，砂层中的孔隙水压力由于地下水被抽取后未能及时得到补给或补给量不足而减小，表现为含水层水头降低，即出现“失衡层”。据太沙基有效应力原理，砂粒之间的有效应力也随之增加，砂层中由承压水头承担的一部分应力的逐渐减小，使得含水砂层颗粒重新排序，这种重新排序表现为砂粒水平间的位移及垂直间的压密，砂层产生压缩变形