和地裂缝
拉斯维加斯谷地下水开采引起的地面沉降和地裂缝
JohnW.Bell
(内达华州地质勘查局)
翻译：吴洪涛：校对：葛秀珍
美国西南干旱半干旱地区人口增长非常快.
水不仅要满足基本的需求(饮用水，污水系统等),
而且还要维持乡村潮湿地区生活方式的改变(郊
区的草地，高尔夫球场，庭院的游泳池等).这些
水的使用，既能满足供水系统所在区域地表水供
水的需求，又可以满足最基本的地下水开采.然
而，地下水的开采对沉积含水层有不利的影响,
这些含水层是特有的沙漠区地下水流域的承载.
重新复活，地表的裂缝，还能对人为的基础设施
有相当大的影响.
图1由于沉降，拉斯维加斯谷5号并区的井口水源吸油井管
凸出的图片.贝尔约翰1989年拍摄
尾矿库从1935起，由于地下水的开采，拉斯维加斯
的地面就已经形成了沉降(图1,2o沿着调查
线路，通过水准测量很好地为这个沉降和与它有
关的特殊井和断层之间的关系提供了证明，其中
提到的Hoover~坝(湖?白草地)是在1935年最初
研究期间建的.本文主要概括了内达华州地质勘
查局组织实施调查的沉降的等级和正在进行研究
的概况.贝尔和其他学者的研究是资料的主要来
源，本文直接引用了他们的研究成果和解释，但
是缺少直接的归属.
'LasV egasV alley:LandSubsidenceandFissuringDuetoGround-WaterWithdrawal
2006年第6期拉斯维加斯壁垫查墨!墼垫重隆塑垫型丝
图2LasV egas北部Windsor公园内出现的不同沉降伴随断层崖的移动和裂缝: 注意.裂缝的方向是对着房屋横穿公路JohnW.Bell摄
拉斯维加斯谷地地质和城区概况
拉斯维加斯是断层限定结构的水文盆地，包
含几百米厚的下第三系和第四系的湖积沼泽沉积
强度低的粗粒冲积扇沉积物和河谷中部压缩强度
高的细粒沉积物组成.几乎所有地下水的供给都
主要来自于在200—300m深度的承压和半承压含
水层(Maxey&Jameson,1948年)o
拉斯维加斯谷地是美国发展最快的主要城区
(1995人口普查署报道)，目前人口已经超过了
一
百万.大约20%的供给水(375,000英尺/年)
是地下水.1946年起，每年开采的地下水已经开大连教育学院附中
始超过了预计的补给量(Maxey&Jameson,
1948).自1968年起，每年的开采量逐渐减少
(1991年，给水管理区开始重新向地下注水),
但是，仍然超过每年补给量的2—3倍.由于持续
超采地下水，导致河谷的某些地区的水位已经下
降了90多米.
开采流体导致沉积物的体积减小而产生了地
面沉降(Poland&Davis,1969o这种固结作用
遥感学报和堆积物内有效应力的增加与颗粒的大小有关. 随着这种有效应力的增加，细粒沉积物(粉砂和
粘土)发生塑性变形.并且沉积物微粒重新排列.
由于细粒沉积物比粗粒沉积物的孔隙发育，可塑性强，随着给定的应力的增加，这种细颗粒沉积
物变形量将成为最大.充填拉斯维加斯谷地的细粒状第三系和第四系盆地充填沉积物具有地质的和水文地质特征，有利于流体抽取后的固结作用. 拉斯维加斯的地面沉降主要与地下水的开采
有关.尽管过去十年间沉降率一直保持相对的稳定，但是最近城市的发展已经加剧了裂隙的出现和构造的破坏.流域内区域超采地下水加之水位的大幅下降，使得地区主要位置的高程产生了变化，地表发生了变形和损坏.
拉斯维加斯地面沉降调查的历史
自从1935年美国海岸和大地测量调查建立
的第一阶段的垂直控制网穿过流域时，拉斯维加斯的沉降就已经开始被监测了，为证明建Hoover 大坝之后Mead湖的蓄水效果，将这一监测作为整个区域的监测项目.整个网络1940--41年复测水准,1949—50年再一次复测水准.网络是延续的,
整个或者部分的网络分别在1963,1972,1980和1986—87年，第一和第二阶段精确地复测水准.
根据1935—1950年水准测量的数据,Longwell (1960年)发现，在坝的上游大约19公里的Boulder Canyon~心区域有一个又逛叉浅的凹陷.在拉斯
维加斯区域Hoover坝的西北，这个沉降带向东南倾斜大约l0—12厘米.
水文地质工程地质技术方法动态2006年第6期在这个低洼地带，由于地下水开采导致的沉
降，其结构是层状的.MaxeyandJames0nf1948
年)开始注意到，河谷的下沉明显与水的开采有关.截至于1963年，流域中心下沉多达1米，到1980年，流域中心下降大约1.5米(Bell,1981；图1).沉降依然继续,Bell和Ramelli(1991年)用1986—87年的数据，采用一种新的编程说明沉降的位置和沉降的速率，自1963年来沉降一直以最小的数值保持相对的稳定(图3).大面积的沉降
漏斗出现在拉斯维加斯的中心地带.测定的三个沉降漏斗是层状结构，分别位于市区中心，南部
和流域的西北部.自1963年来，这些测定的漏斗至少沉降了75厘米，西北的漏斗沉降了15米多. 图3拉斯维加斯区域第四纪断层和地裂缝
通过对先期存在断层的监测控制地面沉降
一
系列线形和曲线的北一东北走向的晚第三
系的断层，切割拉斯维加斯谷的底层，产生了一
系列突出，高50m的陡坡.这些断层最初被认为
是由河谷充填物范围内气候成因诱发的压缩断层作用引起的.最近更多的研究表明(e.g.Bell, 1981)，这些断层是由于巨大的地质构造产生的. 1978年，内达华州地质勘查局为了检验断层的初期是垂直断裂的假设，建立了几条短(1.5—4km) 的，第二阶次的垂直控制线横穿选择的断层.这
些线从1978—1991年14年期间每年都复测水准(BellandRamelli,1991).复测水准的研究正在进行.
据Bell和其他研究人员(1992年)介绍了横
穿断层的水准钡4量带.它是历史记录的，用于定
位，确定诱发沉降和垂直差分位移首先的位置.
穿过三条独立断层带的(图3)4条线的数据证实, 1978—1991年期间，断层以相对稳定的速率移动.
1线横穿巨大的东北走向的Eglington断崖(图4). 1978—1985年，沿着这条线测定了相对高程
的变化，其实这条线已经被城市的发展破坏了.
这些变化表明，断层的西北部(上盘)以5厘米/
年的速率沉降.按~Bell和其他研究人员介绍的这
四条线(1992年)，要么是明显的分异位移，几edas
乎和部分断层陡坡的中心重合(图4)；要么是在
词语翻译陡坡处出现不同偏差.在所有的四种情况中，位
移是相反的，与原来地质意义上的位移是相反的.
相反的位移主要是由于接近局部的下降漏斗所致
(图3).
2006年第6期拉斯维加斯谷地!塑垫亘亟竖塑垫型堡塑
裂缝
DISTANCE(1000F
图4拉斯维加斯流域东北部(图3)水平1线横穿Eglington断崖1925年，在拉斯维加斯就观察到了裂缝，而
且在很多文件中也得到了证实(即Mindling,1971;
Part&Maxey,1978;Mifflin等,1991年).裂缝在
水位以上的沉积层中形成小的张裂缝(毫米级),
由于机械管道输送系统，张裂隙可能被扩大.当
管道输送系统连续工作时，裂缝就渐渐发育，最
终裂隙通过沉积物覆盖层桥接隐藏的管道发生突
变.在拉斯维加斯流域，扩大的裂缝宽度达3米,e100vs
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