贾口洼蓄滞洪区地面沉降分析

商 颂 ，于 翚

（1.天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072；2.海河水利委员会科技咨询中心，天津 300170）

地面沉降已成为我国重要环境地质灾害之一。地面沉降使堤防、涵、闸等水利设施同步下沉，不仅导致防洪标准及防洪效用的降低，同时造成河道行洪能力的不断下降，河道安全泄量及堤防的安全超高均受到影响，使地面沉降地区的洪涝灾害加剧[1]。蓄滞洪区是为保护城市安全而主动分洪的区域，起到减少洪灾损失的重要作用。由于地面沉降的影响，蓄滞洪区的水位蓄量关系及洪灾风险发生了变化。目前，就地面沉降对防洪体系的研究多集中在河道的行洪能力、防洪安全及调度的问题上。然而，蓄滞洪区是江河防洪体系的重要组成部分，是保障重点防洪安全、减轻洪灾损失的有效措施[2]，因此研究地面沉降对蓄滞洪区防洪调度的影响具有重要的意义。贾口洼蓄滞洪区是大清河系主要的蓄滞洪区之一，滞洪区内土地肥沃，有大量人口居住于此并从事生产活动。近年来，大量超采地下水以及各种矿产资源引起土体固结，致使地面沉降日趋严重。因此，有必要对该蓄滞洪区地面沉降产生的影响进行研究[3，4]。

1 研究区域和地形资料

贾口洼蓄滞洪区地处静海县中部以及河北省大城、青县境内，地理位置在北纬38°26′06″～39°02′48″、东经116/24′59″～116°55′09″。贾口洼位于北温带，主要受季风环流气候影响，属暖温带半湿润大陆性季风气候。贾口洼的多年平均年降水量约516 mm，年均蒸发量1 600～1 912 mm，最大蒸发量2 673 mm。区内主要水系有南运河、子牙河以及黑龙港河。

以滞洪区内1977、2002以及2010年的地形高程数据作为基础数据对贾口洼蓄滞洪区地面沉降情况进行分析，同时对地面沉降影响下蓄滞洪区的淹没面积和蓄水容量的变化情况进行具体分析。

2 地面沉降分析

对贾口洼蓄滞洪区1977—2002、2002—2010年的地面沉降进行具体分析，表1、表2 分别为贾口洼1977—2002、2002—2012年的地面沉降值的统计情况。

表1 贾口洼蓄滞洪区1977—2002年地面沉降统计分析

表2 贾口洼蓄滞洪区2002—2010年地面沉降统计分析

贾口洼蓄滞洪区发生地面沉降的面积达1 010.2 km2。1977—2002年的25年间，贾口洼蓄滞洪区平均累计沉降量为868.6 mm，平均沉降速率为34.7 mm/a；累计沉降量在0～1 500 mm之间的面积较大，为943.6 km2，占总沉降面积的93.41%。2002—2010年的8年间，贾口洼蓄滞洪区平均累计沉降量为315.7 mm，平均沉降速率为39.5 mm/a；累计沉降量在0～1 000 mm之间的面积较大，为985.7 km2，占总沉降面积的97.58%。与1977—2002年间相比，2002—2010年间的地面沉降平均沉降速率显著增加，年均沉降量增加幅度达到4.8 mm，年均沉降量约上升12.15%。

3 地面沉降对蓄水容量影响

由于地面沉降会导致沉降区不同水位下淹没面积和蓄水容量发生变化，根据上述1977—2002、2002—2010年贾口洼蓄滞洪区地面沉降情况，对贾口洼蓄滞洪区地面沉降前后同一水位的淹没面积和蓄水容积进行比较，并对其变化情况进行计算和分析，结果见表3—4。

表3 贾口洼蓄滞洪区1977与2002年水位—面积—库容关系

表4 贾口洼蓄滞洪区2002与2010年水位—面积—库容关系

由表3—4 可见，由于地面沉降的影响，同一水位下贾口洼蓄滞洪区在3个年份的淹没面积及蓄水容积发生了很大的变化，地面沉降后的淹没面积和蓄水容积均比地面沉降前有所增加。

3.1 水位—面积变化情况

1977—2002年间，淹没面积增加值先增加后减少。在高程5.5 m左右处淹没面积增加值达到最大，为283 km2。1977年贾口洼在设计水位（6.44 m）下的淹没面积为737.6 km2，而2002年贾口洼在设计水位（6.44 m）下的淹没面积为905.68 km2，比原来增加了168.08 km2，增加面积占原设计水位下淹没面积的22.8%。

2002—2010年间，淹没面积增加幅度为9.43～103.62 km2。面积变化值同样是先增加后减小，并在5.0 m 水位处达到最大值，最大值为103.62 km2。2010年贾口洼在设计水位（6.44 m）下的淹没面积为942.34 km2，比2002年增加了36.66 km2，增加面积占原设计水位下淹没面积的4.1%。

3.2 水位—容量变化情况

由于地面沉降使得贾口洼蓄滞洪区2002年的蓄水库容在0～7.5 m高程范围内较1977年增加了0.57～9.21 亿m3，且在水位为7 m左右时蓄水库容最大，为9.21亿m3。贾口洼在设计水位（6.44 m）下的蓄水容积在1977年为13.33 亿m3，2002年为21.87 亿m3，比原来增加了8.54亿m3，增加量占原库容的64%。

2010年贾口洼蓄滞洪区蓄水库容较2002年库容增加值变化规律与1977—2002年库容增加值变化规律一致，在0～7.5 m 高程范围内较2002年增加0.51～3.83 亿m3，且在水位为7.0 m 左右时蓄水库容最大，为3.83 亿m3。2010年贾口洼在设计水位（6.44 m）下的蓄水容积为25.57亿m3，相比2002年的21.87亿m3增加了3.7亿m3，约占2002年库容的16.9%。

4 结论

根据上述分析，可以得到如下结论：①1977—2002年间贾口洼地区地面累计沉降量为868.6 mm，2002—2010年间地面累计沉降量为315.7 mm；②1977—2002及2002—2010年间，平均沉降速率呈逐年增加趋势，且增幅显著；③地面沉降使得贾口洼蓄滞洪区在同一水位下的库容和面积都有所增加。

贾口洼蓄滞洪区几乎都存在地面沉降现象，但各地区的沉降并不均匀。为控制地面沉降，需要严格控制地下水等地下流体资源的开采，加强地面沉降灾害危险性监测、评估工作管理。

[1]王宁.海河两岸地面沉降综合监测方法的研究[D].天津：天津大学，2006．

[2]侯传河，沈福新.我国蓄滞洪区规划与建设的思路[J].中国水利，2010，（20）:40-44．

[3]天津市水利科学研究院.地面沉降对滨海地区防洪能力影响及对策研究初步报告[D].天津：天津市水利科学研究院，2015.

[4]余萍.地面沉降对蓄滞洪区防洪风险影响问题的研究[D].天津：天津大学，2014．