实际上,上海从上世纪二三十年代开始就被发现有严重的沉降现象。最开始提出上海沉降的,是一个叫沃尔逊的外国人,根据1921年至1938年的“重复水准点”测量结果,提出了上海存在地面沉降。从1921年到1965年,上海市区总共沉降了1.69米。而从1966年到2000年,市区平均累计沉降量为218毫米,每年沉降6毫米。
地面沉降是上海主要的地质灾害,与它软土的地质特点有很大关系。上海境内除西南部有少数丘陵山脉外,全为低平的平原,是长江三角洲冲积平原的一部分,平均海拔高度为4米左右。整个地区好像是从东向西倾斜的半个碟子,极易受到海平面上升和地层挤压的影响。土的结构是一层砂层、一层粘土层。砂土孔隙大,含水。上海的地下水,主要就在它的5个含水砂层中。
刘守祺告诉《中国新闻周刊》,“当集中过量地开采了某一沙层的地下水后,沙层因为孔隙水被抽走而压缩固结,它上面的土层就整体往下压,抽水越多的地方,压得越低,这就形成了上海的地面沉降。”
上海最早于1860年开采地下水。一百年后的1963年,上海地下水开采量达到顶峰,年开采总量达2.03亿立方米。开采地下水最多的时期,也是上海沉降最厉害的时期,上海地方志办公室网站记载,1957年至1961年上海各地区平均沉降110毫米,个别地区达到170毫米。
同济大学教授、地质学家汪品先在一次演讲中曾说,“如果按1965年的下陷速度而不加控制的话,上海在1999年已经沉没入海了。”
上世纪80年代,刘守祺在上海地质调查研究院时曾经进行过调研,估算出每沉降1毫米可以造成2亿元的经济损失。这里有直接的损失,例如沉降对堤坝、住宅、厂房的损坏、对道路和桥梁的损坏,各种输水输气管线的破坏和冲毁农田等等。也有间接的损失,例如海水倒灌造成农业的损失、交通运输运力下降的损失、工厂和商店被淹后的经济损失。刘守祺说,“现在经济的发达程度远超过80年代,每沉降一毫米的损失可就不止2亿了!”
上海地面下沉的速度在1966年终于得到了控制,1966年到2000年,市区平均累计沉降量为218毫米,每年沉降6毫米多一点,“控沉”效果显著。刘守祺甚至记得上世纪80年代个别地区在回灌后还出现了上升的现象。
这一变化得益于上海从1965年以来实施的一系列措施,主要是限制地下水开采和人工回灌地下水,要求地下水用户在冬天向地下回灌与其夏季开采等量的自来水,从而恢复土层弹性,控制地面沉降。上海还修建了最先进的防洪堤坝,建立地面下沉及地下水位监测系统,并正在建设地面沉降自动化预警预报系统工程。
上世纪90年代,随着经济高速发展,上海地下水开采量又有所回升,1996年地下水开采量已达1.5亿立方米,沉降现象也随之开始加剧。自2003年起,为缓解地面沉降的压力,上海开始继续减少地下水开采量,据上海市政府网站发布的2009年和2010年水资源公告显示,2009年上海市地下水实际开采总量为2553万立方米,比2008年减少632万立方米;地下水人工回灌总量为1755万立方米。2010年,上海地下水开采量已压缩到2000万立方米,是建国以来上海地下水开采量的最低点,仅仅是1963年开采量的十分之一。
从上世纪90年代开始,上海市投入3500万元,建立了一张覆盖全市的地面监测网络。目前网络已包括全市各区县的43个基岩标、146个GPS监测点和326个水位观测点,能够随时预报上海各区域地面沉降现状,为工程建筑项目提前拉响沉降“警报”。
“长三角”联合“控沉”
“光我们控制地下水开采不行,上海的地下水与江苏、浙江都连在一起,需要大家一起控制,长三角城市之间要协调合作。”刘守祺说。
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