华南师范大学研究人员,上个月在科学杂志,披露了一个令人震惊的数据,我国近一半的大城市正在下沉,2.7亿人面临风险,地面下沉,每年给我国带来了,超过75亿人民币的损失,未来100年内,到了下世纪,我国一部分沿海城市的地平面,将低于海面,那么问题来了,为什么我国这些大城市会下沉呢,哪些城市最严重呢?
什么是城市下沉
说到这里,或许有人会感到一头雾水,什么叫地面下沉,为什么地面下沉,造成的损失会这么严重呢,所谓的地面下沉又叫地面沉降,按照华南师范大学研究小组的数据,说明我国一些每年下沉程度,超过3毫米的城市,在45%左右,比如沿海城市上海大连等,超过10毫米的约占16%,比如天津等城市,每年下沉程度只有几毫米,看似好像不严重,事实也确实如此,但是对于城市,尤其是生活在市区的人而言,却不是一件小事。
因为地面下沉是长年累月,在悄无声息中进行的,它造成的破坏,不像地震和海啸那样来势凶猛,但是造成的影响依然比较大,比如地面下沉,轻则让道路桥梁,地下铺设的管道或者建筑物产生裂隙,尤其是地下管道的损害,会让地下排水系统遭到破坏,引发雨水积水污水反流,如果是沿海城市,也会引发海水倒灌,像地铁地下停车场,也会因城市下沉受到损害,无法正常使用,所以地质灾害防治条例中将城市下沉,也就是地面沉降称为缓变型地质灾害。
华南师范大学研究小组,通过我国先进的卫星遥感技术,观测82个大城市的地面下沉情况,他们通过卫星两次发射雷达波,通过接收两次不同雷达波,测算地面的沉降情况,从研究成果来看,该小组观测的82个大城市中,其中44.7%的城市,部分地面每年下沉速度达到了3毫米,15.8%达到了10毫米,这些城市集中在北京天津,合肥西安等地,如果以下沉速,度中位数两毫米为基准,82个城市中,近33%的人口,生活在下沉速度为每年3毫米的城市,7.3%的居住在速度为每年10毫米的地区,根据9亿多的城市人口计算,预估有2.7亿中国人正在面临下沉风险。
城市为何下沉
按照华南师范大学的研究结果来看,城市下沉严重的城市,分布具有鲜明的地域特征,比如东北地区的大庆长春和哈尔滨,华北地区的天津和北京,中部地区的平顶山淮南等城市,华南地区的昆明贵阳等地,东南沿海地区的温州汕头等城市,这些下沉较为显著的城市,所在的地区具有鲜明的特点,要么是人口农民聚集地,要么是工业重地,要么是资源重地。
从这里,分析城市下沉的原因就非常简单,其中有自然因素,也有人为因素,比如地下水的开采煤炭等矿产开采,地下交通等设施的建筑,以及高楼大厦的建筑等等,其中,人口和地下水开采是比较重要的原因,比如北京,北京是我国首都市,政治文化经济等多个中心,自新中国成立以来,北京在国人心目中的地位都非常重,对于大多数国人来说,不管是求学就业亦或者就医,都希望到北京来,所以通过观察北京人口变化,也能看出北京对国人的吸引力。
2010年 北京常住人口约1,962万,到了2011年就达到了2,024万,此后两年增长,到2016年速度放缓,达到了2,195万,此后数年,人数有增有减,北京人口基本维持在2,190万左右,而北京的面积只有16,410平方公里,2,000多万的人口生活,在1万多平方公里的土地上,对土地的自然压力是非常大的,首先要解决住的地方,那必然要兴建住宅楼,住宅楼的兴建也会增加土地压力,其次就是饮用水,饮用水,基本都是通过抽取地下水解决的,在地下水被源源不断抽取后,原本地下水支撑的土壤或者岩石,就会失去成脱粒,随着地下水位的下沉,土壤或者岩石也会进一步下沉。
在土壤失去水分子之外,土壤也会开始变得干燥和压缩,进一步减少了土壤的面积,进而引发城市地面沉降,其实不光是北京,所有人口聚集的大城市,都有这样的风险,按照我国水利部的数据显示,因为人口增加,我国地下水开采量从上世纪70年代,每年的570亿立方米,到了2009年,已经增加到了每年1,098亿立方米,在我国广袤的领土上,超过300个地区,出现了过度开采地下水的现象,面积达到了19万平方公里。
明白这一点后,所以看到华北平原,成为地面下沉较为严重的地区,就比较容易理解了,因为华北平原人均水资源,不到全国平均水平的1/6,地下水占总水量的70%。
全球地面沉降事实上
在新中国成立以前,沿海城市比如天津上海等地,就已经出现了地面下沉的现象,从上世纪七八十年代开始,地面下沉的现象由点变成了线,由线连成了片和面,导致影响范围扩大了不少。
按照华南师范大学的研究成果来看,下一个百年后,我国沿海城市的地面,将平均低于海平面,另外值得注意的是,地面沉降不是一国一地的问题,而是全球性问题,不光我国,世界其他国家也有地面沉降的挑战,不少国家,也面临着地平线低于海平面的难题,按照国外机构的研究来看,全球范围内,约有19%的人,生活在下沉速度较为严重的地区,比如美国日本伊朗等多个国家,也有大量的地面下沉的研究与报导。
科学杂志在2022年刊登了一篇研究,研究表明,伊朗超过九成的领土,正在发生地面下沉,下沉速度每年甚至达到了6厘米,这份下沉速度,就是我国某些城市的10倍以上,伊朗下沉速度之所以如此严重,原因也比较简单,它虽然地处高原之上,海拔较高,但位于里海和波斯湾之间,这两处均是油气资源储量丰富的地区,在伊朗大量开采油气资源后,必然会对地下结构,造成一定程度的破坏,进而引发地面下沉,原理就和地下水开采一样,只不过伊朗开采的是原油,地面下沉是公平的。
哪怕是世界强国美国,也面临着地面下沉,只不过它的速度较慢,每年下沉速度,在两毫米到6毫米之间的城市,有32个其中多数城市已经超过了3毫米,而且多数城市位于东海岸,剩下的城市位于加州等地,这些地区和我国沿海一样,聚集着大量人口,而在德州附近,除了人口多外,还是工业以及资源开采地,另外除了资源开采和人口聚集,而引发地面下沉外,自然活动也是重要原因,比如海平面上升,哪怕地面不动,相对而言也,发生了下降,如果地面再发生下沉,配合海平面上升,带来的后果无疑是非常严重的。
比如美国预估,到了2050年,美国沿海32个城市,近1,300平方公里将被淹没,而日本的情况则更严重,在上世纪50年代,日本就已经出现地面下沉,下沉速度甚至一度达到每年27厘米,原因自然,和日本频发的自然灾害脱不开关系。
整体来说,地面下沉在我国而言不算太严重,而且,我国已经制定有效措施反制地面下沉,如早在2012年,10个部委联合制定地面沉降防治规划,防止地下水无节制开采影响地面下沉,还制定了水法和地下水管理条例,通过南水北调缓解华北地区用水压力,减少对地下水的依赖,整体来说,我国应对地面沉降,比其他国家还是强一些的。