李文鹏，王龙凤，郭海朋，王海刚，王云龙，朱菊艳，臧西胜

（中国地质环境监测院，100081，北京）

地面沉降是由于自然因素或开采地下流体引发地下松散岩层固结压缩导致一定区域范围内地面高程损失的地质现象或过程，会引发海水倒灌、加剧洪涝灾害，不均匀沉降引发地裂缝、破坏建筑物地基。地面沉降灾害已对亚洲、欧洲、美洲、非洲、大洋洲世界五大洲的多个国家和地区产生了严重影响，成为全球性问题，加之全球气候变化导致海平面上升，将对沿海城市和重大基础设施安全构成更大风险。本文针对我国地面沉降特点，借鉴国际地面沉降防治经验启示，分析我国地面沉降发生发展历程和治理成效，提出对策建议。

一、国外地面沉降防治经验与启示

国际上，美国、日本、荷兰等发达国家地面沉降发生时间早，累计沉降量大，但经科学防治，地面沉降灾害得到缓解。印度、伊朗等发展中国家地面沉降发生时间较晚，累计沉降量小，但大多尚未得到有效控制。

美国西部和南部盆地或滨海平原由于过量开采地下水引发严重的地面沉降。在加州萨克拉门托流域1922年最早发现地面沉降，至今50个州均有地面沉降发生。美国一方面通过制度、管理和监测方面的行动防治地面沉降，另一方面通过地表水地下水联合调蓄、人工回灌实施含水层存储和恢复技术，推广节水灌溉，扩大旱作种植面积，加固加高海岸带堤防等措施推动地面沉降防治。加州圣克拉拉谷地通过在河流上建立蓄水坝收集雨水增加地下水补给，实施地表水地下水联合调蓄，压采深层地下水，1969年前后终止了地面沉降；亚利桑那州通过引用科罗拉多河水，减少对地下水需求，缓解地面沉降；加州中央谷地作为重要农业区，20世纪50余年里地下水超采引发的地面沉降量高达9 m，虽然实施中央河谷工程调水，但水源丰枯不稳定，时常难以满足农业灌溉，导致地下水仍在超采，地面沉降防治形势依然严峻；墨西哥湾海岸带平原地下水超采引发地面沉降，增大了洪涝风险。

日本关东、大阪、野尾等平原地区都发生了严重的地面沉降灾害。位于关东平原的东京市1920—1970年累计地面沉降量高达4 m，1970年以后，通过实施工业、农业、建筑业用水法及《东京都公害防治条例》，从法律角度严格限制地下水开采，并采取回灌措施，将河水、雨水及三级处理过的废水注入含水层，还通过政府手段购买矿业权限制天然气开采，地面沉降速率趋缓。

印度尼西亚首都雅加达因地下水超采，海岸带年沉降量达28 cm，外加全球变暖海平面上升，致使海边房屋建筑淹没开裂，迫使政府计划迁都。伊朗因地下水无序开采使部分城市沉降速率高达25 cm/a。

欧洲的荷兰和意大利受地面沉降影响严重。荷兰地面沉降使得25%的国土面积位于海平面以下，遭受洪涝风险，自20世纪50年代，通过引莱茵河水处理达标回渗补给地下水，减采或停采深层地下水，保证城市供水，减少海水入侵，防止地面沉降。意大利波河平原地面沉降始于20世纪下半叶，目前威胁意大利30%的人口，最严重的威尼斯市涨潮时沿海地区经常发生严重的洪涝灾害。

二、我国地面沉降发生发展与防治成效

我国地面沉降最早发生于20世纪20年代的上海市和天津市，30年代北京市发现地面沉降，60年代西安、太原发现地面沉降，70年代起长江三角洲的苏锡常、杭嘉湖等主要城市和华北平原东部地区也相继出现地面沉降。80年代以来，我国地面沉降范围从城区开始向农村扩展，并伴生地裂缝灾害，沉降中心进一步扩大，危害加重。2019年我国地面沉降严重区（年沉降量大于50 mm）面积约为1.14万km2，主要分布在华北平原、长江三角洲、汾渭盆地、淮北平原。另外，珠江三角洲分布有软土自然固结引发的地面沉降，年沉降量一般小于20 mm；黑龙江省大庆市、哈尔滨市、三江平原的鹤岗市等辖区的矿区集中开采区和经济开发区发现有地面沉降现象。

我国政府高度重视地面沉降防治工作，自然资源部（原国土资源部）从“十二五”之初，部署全国范围内地面沉降持续调查监测与防治，InSAR遥感监测范围达75万km2。2012年，国土资源部、水利部会同国家发展改革委等十部委联合印发《全国地面沉降 防 治规划（2011—2020）》，2013年国家实行最严格水资源管理制度，2017年水利部会同国土资源部联合印发《全国地下水利用与保护规划（2016—2030）》，加强地下水超采区水资源管理。近年来，国家实施了地下水超采综合治理相关的重大举措，地面沉降进入全面防治阶段，防治成效初显，2019年我国地面沉降严重区面积相比2015年减少约1 000 km2。

1.华北平原

华北平原地面沉降主要发育在中东部平原，同深层地下水开采强度、地下水降落漏斗空间分布高度一致。1960年以前，华北平原地下水采补基本处于自然平衡状态，只有局部地区出现超采，地面沉降出现并缓慢发展，为地面沉降萌芽期。

20世纪60年代中期至80年代中期，尤其是70年代规模化机井发展，地下水开采进入深浅混合状态，所在的海河流域地下水多年平均开采量由60年代的39亿m3/a增加到80年代中期的206亿m3/a，地面沉降进入快速发展期。

80年代中期至2000年，北京、天津、河北开始实施不同的地下水开采管理措施，但受农业灌溉过度开采、郊区自来水管网覆盖率低的影响，年均总超采量达30.4亿m3，地面沉降发展出现区域性差异。天津市从1986年开始通过压采地下水实施控沉计划，地面沉降快速发展趋势逐步得到遏制；北京市形成了一北一南两大沉降区、五个沉降中心的格局；华北中东部平原中小城市和农村地区地下水开采量大幅增加导致地面沉降范围从城市向农村扩展，并在区域上连片发展。

2001—2014年，华北平原降水量总体上减少，地下水开采量增加，年均总超采量达61.4亿m3，水位大幅下降，深层地下水漏斗面积从2005年的0.91万km2增大至2014年的1.17万km2。天津市区通过地面沉降综合治理，压采深层地下水，中心城区、塘沽、武清杨村等地面沉降中心得到有效控制，市区周边及郊县地面沉降发展较快；北京市因遭遇连续十余年干旱地面沉降加速发展，2010年地面沉降严重区面积达4 281 km2；河北省沧州市2001年沉降速率虽整体有所减缓，但累计最大沉降量已达2.24 m，自2005—2007年市区关闭深层地下水自备井、限采地下水后，沉降速率明显减小，从2000年的110 mm降至2012年的12 mm左右，但其他地区地面沉降仍在加速发展。

2014年年底南水北调中线通水后，水源置换使受水区地下水开采量显著下降至年均188亿m3，地下水供水量占年供水总量的比例由2014年的59%降至2019年的42%，北京、天津、河北大中城市地区城市和工业供水水源置换，地下水水位下降趋势减缓，地面沉降发展趋势逐步得到遏制，但郊区新城和广大农村地区用水依然开采深层地下水，地面沉降严重区依然存在。

2019年，天津市地面沉降严重区面积下降为253 km2，相比2015年800 km2减少547 km2，但武清、静海、西青、北辰等地分布有地面沉降严重区。北京市地面沉降严重区面积下降为196 km2，相比2015年577 km2减少381 km2，但朝阳和通州接合地区分布有地面沉降严重区。华北中东部平原以往存在的衡水、德州、沧州、霸州、静海等深层降落漏斗扩张形成“天津-沧州-衡水-德州深层复合漏斗”，深层漏斗总面积从2014年的1.17万km2增大至2019年的2.57万km2，累计地面沉降量大于1 000 mm的面积呈现逐年增大趋势，形成了沧州-衡水-德州-邢台-邯郸等连片的沉降中心，其沉降速率超过100 mm/a的地区出现在高阳、南宫、巨鹿等地区。

此外，天津市滨海地区浅部软土自然固结，深部新近系地下热水开发以及中心城区高密建筑群荷载下基坑降水等因素引起的地面沉降，华北平原山前倾斜平原扇间洼地弱透水层分布区出现的局部地面沉降，均应引起关注。

2.长江三角洲

长江三角洲地区因过量开采承压水，历史上曾形成了上海市区、苏锡常及杭嘉湖等区域性沉降中心。地面沉降特征与趋势随着地下水压采与人工回灌、城市发展进程而不断发展。2013年后地面沉降严重区基本消失，2019年总体呈现微量沉降和微量回弹并行的格局，年沉降量以小于10 mm为主，但浅层软土、沿海地区回填及工程性地面沉降仍有发生，应成为当地今后防治工作的重点。

上海市位于长江三角洲滨海地带，发育潜水和5个承压含水层，主要开采第Ⅲ承压含水层，同时也开采第Ⅳ承压含水层。1961—1965年中心城区地下水大量开采导致地面大幅沉降，5年时间内累计沉降近250 mm，为地面沉降快速发展期；1966—1990年通过减少地下水开采量、增加含水层回灌量等措施，沉降速率明显趋缓；1990年以来因基坑工程降水和地下结构遮拦作用导致浅部软弱土层变形成为引起地面沉降的重要因素。目前，上海地区年均地面沉降量总体控制在6 mm以内，但以深基坑工程为代表的地下空间开发活动对浅层软土造成的较大扰动引发的不均匀沉降对城市发展和安全产生了严重影响。

苏锡常地区历史上第Ⅱ承压含水层过量开采，形成区域性地下水降落漏斗面积约达5 400 km2，诱发严重的地面沉降，累计沉降量最大达3.0 m左右，最大沉降速率超过100 mm/a；受隐伏基岩面凸起、隐伏的长江古河道与周边沉积相显著差异的影响，产生明显的不均匀沉降，诱发的地裂缝灾害对当地基础设施、城乡建筑物造成了极大的破坏。2000年以来苏锡常地区全面禁采深层地下水，水位大幅回升，2019年年底漏斗已全部消失，漏斗中心水位埋深从2000年的80 m左右回升至2019年的40 m以内，全区平均沉降速率小于5 mm/a，地面沉降基本得到控制，地裂缝灾害趋于缓解。

杭嘉湖平原历史上主要开采第Ⅱ、第Ⅲ承压含水层，1964年前后地面沉降开始出现。20世纪70年代以前地下水年开采量小于2 000万m3；80年代开始开采量逐年上升，至2005年累计开采量达33.3亿m3，地下水水位不断下降，区域平均水位埋深接近40 m，形成以嘉兴市为中心，波及整个平原的地下水水位降落漏斗，漏斗中心水位埋深已超过50 m，地面累计沉降量大于100 mm的沉降面积约占杭嘉湖平原面积的54%。自2007年开始杭嘉湖平原严格限制地下水开采，2017年起地下水开采量基本为零。第Ⅱ、第Ⅲ承压含水层水位以上升为主，局部小幅下降，杭嘉湖平原大部分地区年沉降量小于5 mm，地面沉降灾害得到有效控制。

3.汾渭盆地

汾渭盆地由于超采承压水历史上导致严重的地面沉降和地裂缝灾害。经深层承压水超采治理，目前地面沉降快速发展态势得到初步遏制，地面沉降严重区面积从2016年的821 km2减少至2019年的550 km2，主要分布于山西省运城市及清徐县、交城县、文水县、太谷县、祁县等，最大沉降速率达130 mm/a。陕西省地面沉降严重区基本消失，呈点状零星分布，但个别点最大沉降速率仍达70 mm/a。此外，沉降区地热开发可能引起地面沉降灾害，应引起重视。

西安市历史上地面沉降速率曾一度达到191 mm/a，同时出现大量地裂缝。2001年以来，随着黑河供水枢纽、引乾济石、山前群峪并联等工程建成，供水系统由地下水转变为以地表水为主，深层地下水开采量明显减少，大多数地区承压水位得到明显回升，地面沉降趋于缓解，但部分城中村仍存在自备井开采深层地下水。2018年主城区的自备井全部关停，城区深层承压水基本实现零开采，深层地下水供水量占总供水量的比例由2010年的15.79%减少至2019年的0.73%，地面沉降得到有效控制。

太原市承压水开采量由1980年的0.79亿m3增长至2000年 的4.5亿m3，1993年深层地下水降落漏斗中心水位降深近百米，1956—2003年最大沉降中心累计地面沉降量达2 960 mm，地面沉降处于加速阶段。2003年以来，随着配套水利设施的完善，市区地下水水位回升，但由于实际开采总量仍在增加，郊区大部分地区承压水水位仍持续下降。2008年以来，万家寨引黄工程向汾河流域持续进行生态补水，2019年生态补水达2.55亿m3，向太原市供水1.11亿m3，地下水供水量占总供水量的比例由2010年的58%减少至2018年的29%，地下水水位逐步回升。2003—2019年，太原市中深层承压水水位回升速率达3.7 m/a，地面沉降得到有效控制。

4.淮北平原

20世纪80年代后，淮北平原供水水源高度依赖承压水开采；90年代后，平原西部各集中开采井群区地下水水位进一步下降并迅速外展，形成了阜阳-界首-亳州-涡阳-蒙城区域性降落漏斗。2005—2010年期间，为解决农村饮水安全问题，淮北平原中深层地下水开采量一度高达4.6亿m3/a，2018年仍高达4.09亿m3，区域性水位持续下降，形成降落漏斗6处。其中，亳州市深层漏斗中心埋深从2010年的41 m下降至2019年的近70 m；阜阳城区中层漏斗中心埋深从2011年的30.5 m下降至2019年的48.0 m，深层漏斗中心埋深从2011年的61.4 m下降至2019年的82.6 m。由于长期超采中深层地下水，阜阳市、亳州市等中心城区地面沉降呈不断发展趋势，如阜阳市沉降中心最大累计沉降量从1980年的83.7 mm增大至1999年的1.34 m，目前已高达1.8 m，年沉降量大于30 mm。目前，以阜阳市、亳州市、宿州市等城镇为中心仍开采中深层承压水，地面沉降依然严峻。此外，淮北平原西部新近纪孔隙型热储开采深度可达千余米，开采地热资源潜伏着地面沉降隐患。

三、结论与对策建议

1.结论

国际上发达国家地面沉降灾害发生早，累计沉降量大，现已得到有效控制，并形成较为成熟的地下水超采区治理和地面沉降防治措施，主要包括立法加强含水层管理，改变土地利用类型、扩大旱作种植面积、推广节水技术降低用水需求，实施地表水地下水联合调蓄、外调水源及雨洪水回灌开展含水层存储与修复，加固加高海岸带堤防等。

我国地面沉降分布广，危害严重，主要发育在华北平原、长江三角洲、汾渭盆地和淮北平原的深层承压水区。区域地面沉降与深层承压水降落漏斗空间分布高度一致，沉降趋势与其开采强度阶段性变化基本一致，并有一定的滞后性。国内外实践都证明地面沉降主要原因是松散层深层承压水过量开采，而且是一种几乎不可逆的缓变地质灾害，松散层深层承压含水层超采治理是区域地面沉降防治的关键。

随着我国地下水超采治理的推进，地面沉降防治成效初显。长江三角洲地面沉降得到有效遏制，汾渭盆地地面沉降快速发展态势得到初步遏制，但华北平原地面沉降防治形势依然严峻，淮北平原仍有加速趋势，珠江三角洲软土分布区存在自然固结引发的地面沉降。

表层天然土体自然压密引起的天然沉降、城市建设深基坑降水引起的浅表层土体固结压密及地下热水开采引发的地面沉降也需引起重视。

2.对策建议

优化地下水与地面沉降立体监测网络，重视基岩标、分层标建设，加强主要城市建成区和高速铁路、机场、南水北调等重大线性工程地面沉降监测；开展地面沉降预测与风险评估，动态识别地面沉降重点防治区，作为地下水超采治理优先地区。

加强地下水超采治理与地面沉降防治一体化管理，明确以地面沉降为约束的中深层地下水水位管控指标，科学配置水土资源，建立节水压采、水源置换、种植结构调整、休耕轮耕等长效机制和激励机制，生态补水与行业用水价格调节机制，实施地表水地下水联合调蓄、人工回灌等含水层回补与修复工程，科学防治区域性地面沉降。

加快国家地面沉降防治立法进程，建立地下水开采计量管控机制，推动地下水禁采限采；加强地热开发监测与监管，坚持采热不采水原则，确保热储层采灌平衡；加强城市建设降水管理，防止建筑荷载作用下浅表层土体压密引起的地面沉降；软土地区应科学规划城市建设，有序防范软土自然固结引起的地面沉降，实现依法防治地面沉降灾害。 ■