书城科普读物人与环境知识丛书:地球与环境
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第14章 空虚的地壳(4)

2005年11月、2006年1月和6月、2007年3月,北京地铁10号线发生坍塌事故;

2007年1月22日,深圳地铁工程白石洲22号通道大面积塌陷;

2007年11月29日,北京市大望路向南行驶方向发生路面塌陷,形成东西长约10米、南北宽约6米、深五六米的大坑,使向南行驶的四条车道全部中断,对CBD交通造成严重影响;

2008年7月初,上海市锦绣路、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;

2008年10月17日,北京西单文化广场附近路面坍塌;

2008年11月8日,南京江宁区龙眠大道地铁一号线南延线第15标段发生箱梁支架坍塌事故;

2008年11月15日,杭州市发生地铁施工塌陷事故,造成二十一人死亡;

2008年12月19日,广州市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;

2009年7月14日,北京市建国路大望桥主路向西方向外侧车道发生路面塌陷,面积约占两条车道。

地铁施工塌陷,原因不外3种:一是地质环境条件的内在因素,二是路面交通车流外在诱因,三是层层转包形成技术和管理风险。无论哪种因素,结果都表明随着城市建设向地下快速发展,地下空间安全问题日益突出。

近年来在深圳、杭州、上海发生的大型地陷事件,被证实多与地铁建设有关。在中国,当前最剧烈的地下人类活动,莫过于狂飙突进的地铁施工。来自地铁方面的统计结果也表明,2008年广州发生的地陷,超过一半都与地铁施工开挖有关,而且具有地面塌陷、沉降隐患的地铁施工沿线还有多处。

在广州,地质灾害近年不断攀升,2005年广州市共发生各类地质灾害19宗,共造成3人死亡,2人受伤,直接经济损失约2,969万元。2006年广州发现地质灾害隐患点71处,威胁到1,262户约7,149人的安全,其中重要地质灾害隐患点50处。而到了2007年,广州已发现并记录的地质灾害隐患点共有572处,威胁到3,641户约18,224人的安全,其中重要地质灾害隐患点有90处。而地质灾害隐患点中,不少存在着地陷的可能。

接二连三的地陷之后,流言出现。民间恐慌也以地陷点为中心,迅速向四周扩散、蔓延,并一步步积累、加剧。

广州地陷频繁,专家称与建地铁有关

“住在哪里都觉得不安稳,连走路都怕。晚上不敢熟睡,一有动静马上拎起枕边的旅行袋往外跑。”有人撰文细述地陷时的恐怖,“洞像嘴巴一样慢慢张开,越张越大”,“听得到吱吱地响声,地下冒出一股白烟”。也有人用镜头记录地陷场景,“开始,地面颤动”,“接着出现一指宽的裂缝,迅速扩大到能伸进拳头,裂缝呈弧线形伸展,1米,2米,10多米……地面下陷”。

目前,全世界已有100多座城市开通300多条地铁线路,总长度超过6,000千米。虽然地铁等交通设施的修建极大地方便了人们的出行,但问题在于,人类活动与地质结构,如何达成一个合适的度?地陷造成的直接损失何其之大。一项研究表明,中国长三角地区因地面沉降所造成的地面损失已经达到3,150亿元。而地陷造成的间接损失,更不可估量。

除了地铁,还有地下管网留下的麻烦。一个大中型城市,地下管线往往会超过数千、上万千米,宛若地下迷宫。有的管道年久失修,在维修管网的同时,也给地陷提供了可能。目前,上海市政管线总长度达4万多千米,北京市也已超过3万千米。如此庞大的地下空间,生产安全工作之重要,比矿井、矿山安全有过之而无不及。

另外,超量开采地下水,也造成城市地面沉降,建筑物开裂、倾斜,影响安全。在许多城市和工矿区,地面自来水不够用,就打井抽取地下水。随着人口的增长和生产的发展,抽取地下水的量越来越大,而地下水的自然补充和恢复又跟不上,如此入不敷出,天长地久就形成一个地下水面以城市和工矿区为中心,中间深,四周浅的大漏斗。早年井水离地面不过两三米的地方,如今井深60米也不见水了。

以山东滨州为例,调查发现,该市商家滥用地下水情况极为严重。对此,中国地质监测院吴爱民博士说:“山东滨州地下就是一个漏斗,北方几乎每个地下水超采城市就是一个漏斗。”

深层地下水虽然量大质优、易于开采,但补给十分困难,采后极易导致黏土层压缩,引起地面沉降。目前,超采地下水造成的地下水漏斗群几乎已遍布全国,全国已形成漏斗区面积达8.7万平方千米,相当于5个北京市的面积。

形成漏斗区后,在未来的某一天要么海水倒灌,要么地表下沉。海水倒灌指海水经地表到达陆地;海水入侵则指海水经地下到达陆地。其成因主要取决于地质结构、岩层密度和取水量。地下水的过分开采,也是引发海水倒灌的重要因素。海水倒灌是我国沿海地区普遍存在且日趋严重的问题。

海水倒灌有很大的危害性。水中氯化物含量增加,蔬菜就要减产。氯化物超过1,000毫克/升以上,土壤就要板结,地表白茫茫一片。这样的水摄入人体,将会给人体健康造成的危害更是可想而知。不仅如此,水中盐度高,生产设备容易氧化,对工业生产同样造成威胁。

以海水倒灌情况较严重的大连为例,大连陆地面积为12,573平方千米,截至2004年海水入侵面积为385平方千米,占大连陆地面积的3%。危害已经开始产生。建地下水库、编制地质灾害防治规划……目前大连正尝试用多种方式,把海水从地下“赶尽杀绝”。

大连市旅顺口区三涧堡镇石灰窑村在旅顺口区北面,距海边不到500米。长期以来,村里人吃的、用的都是井水。以前井水是甜的,大概在1990年左右,村里人开始感觉井水变咸了。熬稀饭,正常应该越熬越黏稠,可用这种咸水怎么熬饭都是稀的,不好吃。用这种水泡茶也不行,没有茶味。用这种水洗衣服,肥皂怎么打也不起沫,总觉得洗不干净。这种情况越来越严重,到1995年前后,石灰窑村的井水已经咸得没法吃了。当时,距海较远的许家窑村的井水还挺正常。研究再三,石灰窑村决定向许家窑借水,在许家窑村找地方打了口井,再从这口井接一根2千米长的水管,把淡水引到了石灰窑村。从那以后,石灰窑村2千多名村民就吃从许家窑引过来的水。但最近几年,感觉这水也开始有点变咸了。现在,不只石灰窑村和许家窑村,附近的小黑石、付家甸子村都面临这个问题。

这些情况都是海水入侵造成的,除了旅顺,目前大连还有许多地方存在海水入侵的问题。对于造成海水入侵的原因,专家介绍说,大连沿海一些地区地质结构以灰岩为主,其中有裂隙,通过这些裂隙形成的通道,海水和地下水相连。

以前两者间是平衡的,因为对地下水的过度开采,大连的地下水位急剧下降。同时,大连是缺水城市,近几年连续干旱,下降的水位不能通过雨水及时补充,这样,地下水间的平衡被打破,海水沿着地下岩层间的通道倒灌进入陆地,形成海水入侵。

海水入侵几乎是不可逆的。在海水入侵形成地区,即使能采取措施阻止新入侵形成,但因为地下原有的淡水已和海水混合在一起,要改善需要一个漫长的过程,三五年、十年八年甚至更长,并且成本很高。海水入侵将形成土壤盐碱化,植被不能生长,造成大片土地荒芜。以前,三涧堡是大连的蔬菜基地,上世纪80年代末、90年代初,出现海水入侵后,这里就再也无法大面积种植蔬菜了。频发的海水入侵已对农业生产造成了巨大的负面影响,给入侵区表层水土资源带来了一系列的生态环境问题:包括土壤水分降低、肥力下降、土壤中的水分与营养元素很不稳定、微生物活性减弱。

为防御海水入侵而修建的雨水资源利用工程

如果不采取措施海水入侵还将影响到城市。海水中的氯离子对混凝土和地下管网都有腐蚀性,海水入侵到城市,必然大幅增加城市建设中的防腐成本。

总的说来,海水倒灌是源于“人为超量开采地下水造成水动力平衡的破坏”,自然因素只是对海水入侵起一定的影响和控制作用。我国海水倒灌主要出现在辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海、浙江、海南、广西9个省份的沿海地区。最严重的是山东、辽宁两省,入侵总面积已超过2,000平方千米。