下沉的地平線:城市沉降危機

2020-12-06 四川省地震局

2019年8月29日,《環球時報》發布一則消息《全球數十座都市正在下沉?美媒:21世紀末,美國多地可能被淹》,文中提到:「在未來數十年間,全球恐將有數十座主要城市或部分下沉、或整體消失,數千片沿海而建的社區將無法居住。」面對這樣的災害威脅,我們需要了解更多的事實真相。

截圖自:全球數十座都市正在下沉?

美媒:21世紀末,美國多地可能被淹

國際新聞_環球網 http://world.huanqiu.com/exclusive/2019-08/15375750.html

美國沉沒,是否危言聳聽?

媒體報導,美國墨西哥灣沿岸的紐奧良市每年下沉5釐米左右,預計市內大片區域將在2100年沒入水下;南卡羅來納州的查爾斯頓,將在2050年淪為一座「半淹沒的鬼城」;此外,還有德克薩斯州的休斯敦、新澤西州大西洋城、華盛頓市等諸多城市,美國科學家估算在2060年左右將有30座城市沉於水下。

美國加利福尼亞州地面沉降,杆上的標誌顯示了1925年、1955年和1977年陸地表面的大致高度。

(圖片來源:Dr. Joseph F. Poland, USGS)

媒體稱這一系列現象為「美國沉沒」,看似科幻大片,實則是現實中的真實危機。其實,不只是美國,日本、墨西哥、印度尼西亞、泰國、義大利、中國……許多國家都不同程度地面臨著類似的困擾。

墨西哥首都墨西哥城裡的一家教堂,因地面沉降而發生傾斜。

(圖片來源:Czuber,Dreamstime.com)

英國一家著名的網紅酒吧,這家酒吧的4個牆角中有一個比另外三個低了約1.2米,從外面看,連沒喝酒的人都難免會認為是自己眼花了呢,其實這是地面沉降造成的

(圖片來源:wikipedia.org)

近年來,一些城市經常出現雨水季節受淹的情況,地面沉降就是原因之一。如果是濱海城市,還可能會造成海水倒灌現象,甚至使整個城市下沉到海平面以下。2019年4月,印度尼西亞包括首都雅加達在內的多個城市遭受洪水災害,這裡的洪水幾乎成了每年的慣例,給當地人民的生活造成了嚴重困擾。

印度尼西亞萬隆理工學院的一位學者研究發現,雅加達目前正在以每年1~15釐米的速度下降,部分地區的下降速度達到了每年25釐米。照此下去,雅加達的北部臨海的部分地區到2050年將完全被淹沒。以至於印尼總統在今年4月29日對外宣布,計劃將首都從頻頻遭災的爪哇島遷出去,8月26日正式宣布將把印尼首都從雅加達遷至東加裡曼丹省。

地面沉降還會對城市建設工程造成嚴重破壞,比如建築物地基下沉、房屋開裂、地下管道變形或斷裂等。而且,隨著地面的下沉,會造成地面高程資料大範圍失效,從而導致城市規劃失真,市政建設基礎數據錯誤,給城市埋下不可預見的隱患。

因地面沉降而造成的房屋裂縫(馬志飛攝)

城市沉降,誰是罪魁禍首?

地面沉降是地表的高程在一定時期內不斷降低的地質現象,通常是指大面積的地面下沉。與崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害不同,它是一種緩發性的、短期內難以覺察的災害,沉降速率比較緩慢,常為每年幾毫米或幾釐米。造成地面沉降的原因有很多,既有自然因素,也有社會因素的影響。

首先,可以是因地表土壤自然壓實而形成的,在自然重力作用下,原本鬆散的地層變成緻密、堅硬,這是所有地區都存在的一種自然現象,影響不大。

其次,可能是地殼運動造成的。如2011年3月11日的日本9.0級大地震之後,日本政府部門對地震中嚴重受災的巖手、宮城和福島三縣沿海地區的28個地點進行了測量調查,並比對大地震之前的數據,結果發現:所有調查點都出現了不同程度的地面沉降,其中下沉最嚴重的地方竟然下沉了84釐米。這些大範圍的地面沉降就與地殼運動密切相關。

第三種原因,與人類活動有關。一方面,人類開採鬆散地層的地下水、石油、天然氣,降低地面承載力,形成地下漏鬥;另一方面,城市中的高層建築群越來越多,加重了城市土地的負荷。因此,地面沉降大多發生於人口稠密、工農業迅速發展的地區,特別是大量抽取地下水的地區。

第四種原因,由於全球氣候變暖導致海平面上升,相對而言就意味著陸地的沉降。關於這個話題已經是老生常談了,儘管直到現在仍然有很多人對全球變暖現象持否定態度,但海平面的上升卻是毋庸置疑的事實,這對很多沿海城市的威脅是顯而易見的。

面對危機,未來何去何從?

地面沉降有一個發生、發展的變化過程,正是這樣一個緩慢的過程給我們的深入研究提供良好的條件,並能想法設法進行挽救。目前國內外的主要做法包括動態監測、控制地下水開採、注水回灌等方式。

監測是為了全面掌握城市地面沉降的發展變化規律,通過地下水位監測、GPS監測和遙感衛星空間觀測等,形成立體監測網絡,連續和動態監測本地區的地面沉降情況,並預測其發展趨勢。目前世界上許多國家已經建立了專門的地面沉降監測系統,我國在地面沉降較為嚴重的長江三角洲、華北平原、汾渭盆地等地也開展了地面沉降調查監測工作,為後期治理提供基礎數據支撐。

大部分城市的地面沉降都是由於過量抽取地下水所致,嚴格控制地下水的開採已經迫在眉睫,在地面沉降劇烈的情況下,甚至需要暫停開採地下水。但這樣做僅僅是降低地面沉降的速率,不如人工注水回灌的治理效果明顯。將地表水注入地下含水層,提高地下水位,能在一定程度上對沉降的地面進行恢復。

例如,義大利的威尼斯城近年來不斷遭遇洪水災害,為了避免其沉入大海之中,義大利的科學家計劃在城市地下挖掘12個孔洞,然後向底部的黏土層注入海水。據估算,大概需要十年的時間才能使威尼斯上升30釐米,需要注入的海水總量約為1.5億立方米。儘管這麼做耗時、耗財,但除此之外還能有什麼好辦法呢?

義大利畫家加納萊託1730年的畫作,展現了美麗的威尼斯風光

(圖片來源:wikipedia.org)

從全球視角來看,地面沉降問題既是地下水資源危機問題,也折射出了全球變暖的氣候危機。這不是哪一個城市、哪一個國家的危機,而是關係到全世界的未來安全,但願在全人類的共同努力下,科學家所預言的那些即將沉沒的城市能夠躲過此劫。

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