张进才;褚立峰;肖震;卢泽昌;沈荣辉;陈英杰
【摘 要】介绍了“河北平原地面沉降调查与监测”项目的研究背景、研究思路、完成的主要工作量及研究的意义，并总结了河北平原地下水状况、地裂缝状况及地面沉降监测网特点，分析研究了地面沉降的分布规律、影响因素、成因机制及危害特征，预测了河北平原地面沉降中心沧州市的地面沉降发展趋势，针对地面沉降现状，提出了合理的防治对策。 【期刊名称】电镀马赛克《中国地质调查》
【年(卷),期】2014(001)002
【总页数】6页(P45-50)
【关键词】河北平原;地面沉降;主要进展;成果
【作 者】张进才;褚立峰;肖震;卢泽昌;沈荣辉;陈英杰
【作者单位】河北省环境地质勘查院,河北石家庄050021;;;;;;
【正文语种】中 文
【中图分类】P642.26
0 引 言
河北平原北靠燕山、西依太行山、东临渤海、环绕京津，包括石家庄、唐山、秦皇岛、邯郸、邢台、保定、沧州、廊坊、衡水九市119县(市)，面积73 129 km2，是我国政治、经济、科技、文化较发达的地区，也是最具竞争力的经济区域之一。但是本地区水资源相对贫乏、人口密度大、城市规划和建设缺乏系统完整的地质环境资料支撑，城市发展建设的不断加快、人类工程和经济活动的不断加剧，加重了对地质资源的索取和干扰，由此引发了许多城市地质环境问题，已成为当前河北平原地区面临和亟待解决的重要问题。
河北平原是整个华北平原乃至全国地面沉降面积最大、类型最为复杂的地区之一。由于地下水长期超量开采，华北平原成为世界上地下水超采最严重的地区，也是地下水降落漏斗面积最大、地面沉降面积最大、类型最复杂的地区，其中又以京津冀鲁地区表现最为突出。大面积的地面沉降给当地人民生命财产安全造成了严重威胁，成为制约当地经济可持 医院纯水系统
续发展的重要因素之一。前人研究了典型区的地面沉降，本文分析了全区的分布、成因与趋势，以期推动防治工作深入。
1 项目概况
“河北平原地面沉降调查与监测”项目由中国地质调查局于2003年下达并开始实施，完成于2007年。主要任务是开展河北平原地面沉降现状调查，逐步建成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；实现河北平原地面沉降的有效监测，综合研究地面沉降机理与发展趋势，提出地面沉降防控对策建议，为区域经济社会可持续发展提供基础地质依据。
在项目实施期间，开展了地面沉降调查工作，主要调查地下水状况、地面沉降灾害现象、地裂缝分布与危害。初步建成了2座基岩标、3组分层标、2座GPS基准站、91座GPS观测墩及大量水准点、地下水动态监测点组成的地面沉降监测网，并安装了分层标自动化监测传输系统。完成了大量的水准测量、GPS测量工作，通过对基岩标、分层标、GPS基准站、水准点、GPS点、三角点进行监测，取得了大量的基础监测数据。在完成实物工作量的基础上，进行地面沉降综合研究工作，编制完成了“河北平原地面沉降等值线图”、“河北
平原地面沉降监测网图”、“河北平原第三含水组黏性土厚度等值线图”、“河北平原第三含水组砂性土厚度等值线图”等图件，开展了地面沉降分布规律、成因机制与防治对策等方面的研究，为地面沉降防治工作奠定了坚实基础。
2 主要进展和成果
本振泄露河北平原地下水的开采大致可分为4个时期[1]：20世纪60年代以前(浅层地下水开采阶段)、60年代至70年代(以浅层地下水开发为主，深层地下水开发起步阶段)、70年代至90年代中期(浅深层地下水大量开发阶段)、90年代中期至今(地下水开发利用管理阶段)。伴随着地下水的大量开采，地下水水位相应呈持续大幅度下降趋势。
甲基化学式1975—2005年，浅层地下水水位总体呈下降趋势，水位降幅从山前倾斜平原到滨海平原逐步变小。其中宁柏隆漏斗中心水位降幅最大，中心水位降幅57.72 m，石家庄漏斗、辛集漏斗、霸州漏斗、肥乡漏斗中心水位降幅大于40 m。中东部平原地区浅层地下水降幅一般小于10 m，滨海平原地区浅层地下水水位降幅小于2 m。
csilv1975—2005年，深层地下水水位变化基本呈下降趋势，地下水下降重点区在两个大型漏斗区，其一为冀枣衡漏斗、巨新漏斗复合漏斗，其二为沧州漏斗、青县漏斗、任丘漏斗、大城漏斗、黄骅漏斗巨型复合漏斗，以廊坊、霸县、任丘、河间、饶阳、深州东、新河、巨鹿、威县一线为界，该线以西山前平原区深层地下水水位埋深从小于8 m发展到目前的小于40 m，水位降幅在32 m左右。该线以东地区为巨型漏斗区影响范围，深层地下水降幅大于50 m，衡水市中心水位降幅达到90 m以上[2]。
2.2 初步建立了河北平原地面沉降监测网
通过本项目建立了2座基岩标、3组分层标、2座GPS基准站、角反射器(航遥中心)及91座GPS观测墩，结合已有水准点、地下水位监测点，共同组成河北平原地面沉降监测网(图1)。其具有以下特点：
(1)控制区域广，持续监测将改变地面沉降数据缺乏的状况。
河北平原地面沉降监测网络是目前河北省最大的地面沉降专业监测网，以往地面沉降监测范围小，时间周期不固定，而新建的地面沉降监测网，将定期开展测量工作，监测数据系列化，从而改变河北平原地面沉降数值主要依靠推测的状况。
(2)在建设过程中，监测网采用了多种新技术、新方法，一些监测设施在河北省尚属首次。
沧州兴济基岩标埋深811.83 m，是河北省最深的基岩标；唐山王官屯基岩标位于唐山断裂带东侧的冀东平原，标深113.21 m。新建的基岩标解决了测量工作需引测外省市基岩标的问题，作为测量的起始点，为地面沉降监测工作提供了测量基准，大大减少了工作量，提高了地面沉降监测效率。
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2005年完成的沧州兴济GPS基准站为河北平原第一座GPS基准站，2007年完成唐海GPS基准站，GPS基准站的建立将大大提高今后该区域GPS测量的速度与精度，作为连续运行的虚拟参考站，为动态GPS测量开展提供了便利。
本项目共建立了3组分层标，唐海分层标为河北省第一组分层标，完成于2005年12月；另外两座为沧州、衡水分层标，在唐海、衡水均安装了自动化监测传输系统，实现了监测数据的无人值守实时监测传输。沧州分层标组的孔隙水压力孔施工采用了一孔多个传感测头的技术，唐海、衡水分层标组分层标孔与地下水位观测孔共用一孔，在全国尚属首次。
2.3 基本查清了河北平原地裂缝分布状况
构造活动和浅层地下水强烈开采导致河北平原出现了大量地裂缝，其主要分布于京津以南山前和中部平原区，至2007年，共发现地裂缝547条，其中本项目新发现90条。本区因构造活动产生的地裂缝占75%，其中，1996年之前为79.3%，1997—2007年间下降为58%，表明浅层地下水开采引发的地裂缝显著增多。
地裂缝的危害主要体现在对农田、建筑物的破坏和对该区域交通干线建设与运营的影响。
2.4 基本查清了河北平原地面沉降分布状况
河北平原地面沉降形成于20世纪50年代中期以后， 1965—1975年期间，地面沉降仅发生在沧州市深层地下水漏斗的中心地带，下降速率一般小于10 mm/a；1975—1985年随着深层地下水的大规模开采，地面沉降的范围不断扩展，分别出现了以沧州、任丘、衡水、河间、南宫、威县、平乡为代表的中东部平原地面沉降中心和以保定、邯郸为代表的山前平原地面沉降中心。
图1 河北平原地面沉降监测网分布图Fig.1 Distribution of land subsidence monitoring network in Hebei Plain
至2005年底，河北平原大于2 m的沉降面积为7.41 km2，仅分布在沧州市；1～2 m的沉降面积达1 519.65 km2，分布在沧州、邢台、廊坊、保定、衡水、唐山等地；0.5～1 m的沉降面积达20 600.47 km2，广泛分布于沧州、衡水、邢台、廊坊、邯郸、保定、唐山等广大地区；0.3～0.5 m的沉降面积达15 497.04 km2，除秦皇岛外均有分布(图2)。河北平原不同区域的沉降中心仍在不断发展，并且有连成一片的趋势。
地下水位的持续下降导致地面沉降的产生与加剧，其发生过程具有不可逆性，一旦形成难以恢复。地面沉降造成地面高程降低、城市堤坝防洪能力降低、建筑基础下沉、城区内涝积水，加剧沿海地区风暴潮灾害；引起河床下沉，南水北调等水利工程输水能力降低；导致井管抬升，甚至影响采油采水井的使用；地面不均匀沉降还造成墙体开裂和市政管道断裂，乃至影响京沪高速铁路、京广高速铁路和曹妃甸等重大工程的安全运营。
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