美国专在沉降区搞大工程

本报驻美国特派记者 陈一鸣

20世纪初，美国工业化快速发展，港口、铁路、地下工程、摩天大楼如雨后春笋般建起来。再加上人口增长和经济发展后对地下水开采的增多，美国多地曾出现过地面沉降事件频发的时期。不过，随着美国地质勘探立法和技术水平的完善，以及对工程建设之前环境评估的重视，因施工而引发的地面沉降已在上世纪后半期得到有效控制。

地面沉降又称地面下沉或地陷。地面沉降会对地表或地下构筑物造成危害；在沿海地区还能引起海水倒灌、港湾设施失效等不良后果。地面沉降分自然的地面沉降和人为的地面沉降。前者可由地质构造运动、地震等引起；后者主要是大量抽取地下水所致，广泛见于一些大量开采地下水的大城市和石油、天然气开采区。

休斯敦曾是美国地面沉降最严重的地区之一。上世纪初，休斯敦修建了现代化港口，再加上当地石油工业蓬勃兴起，导致城市人口规模迅速扩大，地下水长期过度开采。统计数据表明，1906年至1995年期间，休斯敦附近大约8000平方公里的地表沉降了0.3米左右，这一地区的地陷形势和石油以及地下水的开采情况非常吻合。1975年，得克萨斯州议会成立美国第一个地面沉降管理机构——“哈里斯·加尔维斯顿沿岸地面沉降管理区”，以加强对地下水开采的管理，阻止地面的进一步沉降。这个机构有权拒绝发放钻井许可证，促进水资源的保护，并对社区和学校开展节水教育和宣传，推进地区由开采地下水向充分利用地表水转变。20世纪70年代后期，由于地下水开采量下降，休斯敦航道沿线以及休斯敦东部的地陷都大幅度减少。目前，来自附近河流的地表水已成为供应休斯敦地区工业用水的重要来源，地下水水位已开始“止跌回升”。

人工补给地下水目前被认为是防治地面下沉效果最明显的方法，即借助某些工程设施将地表水自流或用压力注入地下储水层以增加地下水的补给量，稳定地下水水位。最典型的例子是美国的威明顿油田。该油田1936年投产，开发后没有进行早期注水，十几年后出现地面下沉，致使港口被海水淹没，铁道扭曲、断裂，公路桥梁产生裂缝和错动，建筑物受损。1959年该地区进行大规模注水，到1966年注水出现明显效果，几乎整个沉陷区已被稳住并得以回升。

在防治地面沉降方面，美国加州圣克拉拉谷地的成功经验已成为全世界防治地面沉降的经典案例。上世纪50年代该地区在治理地面沉降上获得突出成绩。该区水资源管理局在当地河流上建立了5个蓄水坝以收集雨水，这样增加了河水对流经区的地下水的补给。同样的情况还有亚利桑纳州中南部，通过引入科罗拉多河的河水，减少了地下水的需求强度，从而缓解了地面沉降。

为防止地面沉降，美国很多有地面沉降可能的土地被规划部门划定为工业用地。美国规划部门认为，农业用地对地下水需求量更大，造成地面沉降的危险也比工程建设更高。而在高层建筑、公路、桥梁、港口、地铁等大型工程的施工中，许多地面沉降风险恰恰可以借着施工的机会得到控制或排除。佛罗里达州的泥沼区使用这种方法可以防止有机土进一步分解，减缓有机质氧化的速度，使地面发生沉降的速度降低，地基更加稳定。

现在，美国的地面沉降问题已经没那么严重了。除了上述治理措施外，美国的城市布局也在一定程度上解决了地面沉降问题。作为一个经济发达的国家，美国给人的印象是到处都有高可入云的摩天大楼，以及四通八达的地下设施。其实，美国城市中的高层建筑都聚集在城市中心区，大部分人口则生活在中心区以外密密麻麻的卫星城。这些卫星城的建筑最高不过五六层，一般只有两三层。因此，在美国，只要把城市中心区建在地质条件较好的地区，因高层建筑而发生的地面沉降即可避免。由于美国的小城镇星罗棋布，城市轨道交通基本都在地上运行，只在纽约、洛杉矶这些特大城市的中心区存在地下铁路，因此修建地铁而引发的地面沉降在美国也不是个大问题。▲