與(yu) 地震、海嘯、滑坡等劇烈的地質災害相比，地麵沉降要“溫和”的多，它的刻度往往以毫米、厘米表示，在“水滴石穿”的累積中，帶來地麵開裂、高樓倒塌、海水倒灌等不可逆的危害。恰恰因為(wei) 它的緩慢，不常引起人們(men) 的關(guan) 注。

　　近日，一項由聯合國教科文組織地麵沉降工作組組織的研究警告說，到2040年，地麵沉降將威脅全球近1/5的人口。該研究在線發表於(yu) 《科學》。

　　“本次研究繪製了全球地麵沉降分布圖，並創建了一個(ge) 模型，可預測局部地區的沉降風險。研究發現，地麵沉降風險最大的國家、地區集中在亞(ya) 洲。”該論文的作者之一、南京大學地球科學與(yu) 工程學院教授葉淑君說。

　　“痛”從(cong) 何來 

　　地麵沉降是由地下固體(ti) 或流體(ti) 開采引起的地麵下沉現象，它是一種緩慢而漸進的地質災害。如果給地麵沉降的人為(wei) 原因排個(ge) 序，超采地下水毫無疑問排第一，此外還有石油、天然氣、固體(ti) 礦產(chan) 開采等。

　　葉淑君介紹，地下水是指埋藏在地表以下的水體(ti) ，開采後水位下降，導致儲(chu) 存地下水的含水層係統（由砂土或粘土等介質組成）壓縮，地麵下沉；停止或減少開采，含水層係統受雨水、地表水、地下水等補給後，水位恢複，介質回彈，地麵抬升。

　　如果長期過量開采地下水，超過了含水介質的壓縮和回彈範圍，含水層就像被抽幹了水分的皮膚，幹癟、皸裂、毫無彈性，這是其不可承受之“痛”，很容易發生地麵沉降、出現地裂縫等。

　　“像上海、天津等濱海城市，由於(yu) 長期濱海相沉積，其地下鬆散沉積層達幾百米厚，有大量軟土層，壓縮性較大，地表的建築、設施就像處在一張水分充盈的彈簧墊上，一旦地下水開采過度，發生沉降，就會(hui) 加劇海平麵上升、引發海水倒灌風險。”葉淑君說。

　　城市發展早期，人們(men) 對水資源認識有限，再加上地下水量大質優(you) 、易於(yu) 開采，地下水損耗嚴(yan) 重。

　　自本世紀初，中國各省市陸續采取緩解措施。京津冀地區通過南水北調解決(jue) 工業(ye) 、生活用水，預計減少30%的地下水開采量，同時，用於(yu) 農(nong) 業(ye) 灌溉的地下水開采量壓縮至最小；上海於(yu) 2013年起實施《地麵沉降防治管理條例》，目前控製其平均速率不超過6毫米/年，人工回灌自來水約2000萬(wan) 立方米/年；江蘇省於(yu) 2000年全麵禁采地下水，目前地麵水位最低點回升達80米。

　　持續沉降 

　　文獻研究顯示，在過去的一個(ge) 世紀裏，有34個(ge) 國家的200個(ge) 地點發生了由於(yu) 地下水枯竭引起的地麵沉降。但事實上，發生沉降的遠不止這些地區，估計是其數目的三倍。“目前的研究大多集中在描述沉降的地質背景、主要特征及控製機理等方麵，對沉降的危害及防治措施等研究比較缺乏。”該論文的第一作者、西班牙地質與(yu) 礦業(ye) 研究所教授Gerardo Herrera García告訴《中國科學報》。

　　本文在各國公開數據的基礎上建立了全球地麵沉降數據庫，並繪製分布圖。數據顯示，印度尼西亞(ya) 首都雅加達的海岸沉降非常嚴(yan) 重，每年沉降28厘米，目前海邊的房屋建築已經處在海平麵以下，並發生開裂，政府正計劃將首都遷往婆羅洲島。

　　實地考察走訪後，葉淑君發現，當地每年都加高海堤來阻擋海水倒灌，目前海堤已有2層樓高。“他們(men) 認為(wei) ，這是由於(yu) 全球變暖引起的海平麵升高，是不可抗力，而非可人為(wei) 調節的地下水超采。”她說。

　　而對全球的研究表明，沿海地區的海平麵上升，是絕對海平麵上升和地麵沉降共同導致的，後者的貢獻可能是前者的10倍甚至更多。

　　此外，文章還提到，伊朗部分城市正以25厘米/年的速度下沉；荷蘭(lan) 1/4的國土麵積低於(yu) 海平麵；意大利波河平原的沉降始於(yu) 20世紀下半葉，目前威脅其30%的人口；在過去的1個(ge) 世紀，從(cong) 美國加州中央山穀到大西洋和墨西哥灣沿岸平原地區沉降量達9米。

　　亟待恢複 

　　在空間分析的基礎上，結合岩性、地表坡度、土地覆蓋和柯本（Koppen-Geiger）氣候分類等級等，Gerardo等提出了一個(ge) 全球模型，能夠預測1平方千米空間分辨率下的地麵沉降風險。

　　根據模型預測結果，占全球8%、1200萬(wan) 平方公裏的陸地表麵，可能發生地麵沉降的概率大於(yu) 50%。這些潛在沉降區集中分布在密集的城市和灌溉區域附近、沿海和河流三角洲地區、部分城市的內(nei) 陸沉積盆地。

　　結合未來全球用水壓力、氣候和人口變化等，作者預測2040年全球潛在沉降麵積增加7%，影響16億(yi) 居民，其中6.35億(yi) 人將生活在洪水易發地區。

　　本文的作者之一、上海市地質調查研究院教授級高級工程師王寒梅告訴《中國科學報》，地麵沉降是個(ge) 與(yu) 人類活動密切相關(guan) 的、全球性問題。“從(cong) 中國的防治經驗來看，政府重視是防治工作取得成效的重要保障。因此，研究希望通過全球一張圖的形式，引起各國的重視。”

　　葉淑君表示，可采取多種措施恢複沉降區域的地下水位，如壓縮地下水開采量、利用地表水代替地下水、人工回灌、自然河流補給等。

　　“盡管地麵沉降不會(hui) 直接威脅生命，但對基礎設施、建築物等影響巨大。政策製定者隻需在可能發生地麵沉降的地區進行局部研究，並引入地下水監管措施，就可以在未來幾十年防止或減輕這一危害的影響。”Gerardo說。

　　Gerardo還表示，衛星雷達幹涉測量可以很好地量化地麵沉降的大小和強度、及時確定含水層係統中沉積層的厚度、真實的地下水位演變情況等，希望各國研究者能共同合作，利用這種方法進行準確預測，這至關(guan) 重要。

　　相關(guan) 論文信息：https://doi.org/10.1126/science.abb8549 

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