临汾市尧都区地面沉降发展历史及成因分析

陈元明

（山西省地质环境监测中心，山西太原030024）

临汾市尧都区地面沉降发展历史及成因分析

陈元明*

（山西省地质环境监测中心，山西太原030024）

首次对临汾市尧都区地面沉降发展历史进行了阶段划分，根据其发展特征，划分为3个阶段：20世纪50年代至1967年，为地面沉降缓慢发展阶段；1967～2007年，为地面沉降快速发展阶段；2007年至今，为地面沉降趋缓阶段。通过对地下水开采历史、第四系地层、新构造活动等地面沉降影响因素的分析研究，认为尧都区地面沉降为地下水超采主导成因，在此基础上预测了尧都区地面沉降发展趋势，并提出了地面沉降防治对策。

沉降漏斗；沉降中心；沉降速率

1　临汾市尧都区地面沉降发展历史划分

临汾市尧都区地面沉降监测工作非常薄弱，2010年以前，只有零星的一等水准监测点进行监测，2010年始建成了地面沉降水准监测网络，2011年至今，持续开展了监测。通过系统分析尧都区历史沉降监测数据、地裂缝发育、地下水动态历史，同时结合前人的研究资料，首次对临汾市地面沉降发展历史进行了系统阶段划分，主要划分为3个阶段：（1）20世纪50年代至1967年，为地面沉降缓慢发展阶段，表现为整体均匀缓慢沉降；（2）1967～2007年，为地面沉降快速发展阶段，地面沉降发展加剧，沉降漏斗形成；（3）2007年至今，为地面沉降趋缓阶段。

1.1第一阶段：地面沉降缓慢发展阶段（20世纪50年代至1967年）

20世纪50年代至1967年，临汾市尧都区为区域性的均匀下沉，沉降速度缓慢，一般小于2mm/a。

1.2第二阶段：地面沉降快速发展阶段（1967～2007年）

1967～2007年，地面沉降开始加速发展，尤其是1975年以后，地面沉降进一步加剧，步入地面沉降快速发展期，大部分地区年均沉降速率大于10mm/a。沉降格局在分化，沉降漏斗纷纷出现，形成了城区、城北等沉降漏斗区。

1.3第三阶段：地面沉降趋缓阶段（2007年至今）

2007年至今，为地面沉降趋缓阶段。根据2011～ 2014年地面沉降监测数据，尧都区存在3个沉降区，分别为西南部的涧上村沉降区、东南部的埝下村—东孙村沉降区、北部沉降区，但沉降中心沉降速率下降到7.1～11.67mm/a，而中部广大地区均为非沉降区，甚至出现了回弹。

2　临汾市尧都区地面沉降成因研究

2.1地下水开采对地面沉降的影响

依据临汾市尧都区地下水开发利用史，地下水开发可划分为5个阶段：解放前以潜水为主；第一阶段，20世纪50～60年代末期为起步阶段，以开采第四系浅层水，开采量小；第二阶段，20世纪60年代末期至80年代初期为扩展阶段，全区进入了开始大量开采地下水时期，地下水的开采开始逐渐从浅层向中深层发展；第三阶段，20世纪80年代初期至90年代初期为扩展阶段，地下水开采量逐年增加，开采层位转向中深层；第四阶段，20世纪90年代以后至2007年，地下水位持续下降，部分浅井报废，主要开采中深层水；第五阶段，2007年至今，寻找到替代水源，并采取关井压采措施。

将临汾市尧都区地下水开采历史与地面沉降演变历史进行比较，可以发现两者一致性非常好，地下水开采史第一阶段：地下水开采量小，处于采补平衡状态，而这个时期，地面沉降刚好处于第一阶段，表现为整体缓慢的均匀沉降；地下水开采史第二—第四阶段：地下水开采强度逐渐增强，处于超采状态，浅层水逐渐疏干，逐步转向中深层地下水，而地面沉降在此时期，刚好处于第二阶段，沉降逐渐加剧，并形成了多个沉降漏斗；地下水开采史第五阶段：利用土门镇新水源地、“引沁入汾”新水源，在城北、城区超采区先后进行关井压采，超采区地下水开采量逐步减小，地下水采补逐渐平衡，而这个时期的地面沉降刚好处于第三阶段，沉降速率逐渐减缓，至2014年，大部分地区停止沉降，但是在新水源地土门一带沉降量较大，2014年超过了20mm/a。

可见，临汾市尧都区地面沉降随着地下水开采加剧而逐渐加剧，随着地下水开采减弱而逐渐减缓。

2.2第四系地层分布对地面沉降的影响

临汾市尧都区西南部的涧上村及东部的埝下村—东孙村一带，根据当地水井柱状图资料，发现其粘土层相较其他地区厚，根据2011～2014年的监测显示，在其它地区均停止沉降甚至反弹，而这2个地区依然存在沉降，沉降中心速率分别达到7.1mm/a、10.5mm/a。

可见，临汾市尧都区地面沉降受第四系地层粘土层厚度影响明显，当水位上升时，粘土层较薄地区沉降停止，甚至出现反弹，但粘土层较厚的地区，依然在沉降。可见，相同水位变化的情况下，第四系地层粘土层厚度影响着沉降速率及滞后效应。

2.3新构造运动对地面沉降的影响

罗云山大断裂是临汾盆地西边界控制性大断裂，年均活动量为1.1～1.2mm。该断裂是临汾盆地西部山盆交界处主控大断裂，基本可反映断裂活动对尧都区地面沉降的影响。现将该活动断裂活动情况与尧都区不同阶段地面沉降速率进行分析，地面沉降第一阶段速率一般小于2mm/a，此时新构造活动速率贡献值超过了50%，第二阶段沉降速率大部分地区超过10mm/a，沉降中心区超过30mm/a，其贡献值不到10%，第三阶段，当沉降速率减缓时，其贡献值又凸显出来。

可见，尧都区地面沉降发展变化趋势与新构造运动无相关性，当沉降速率较快时，可以忽略不计构造活动的影响，只是在地面沉降速率微弱时，构造活动作用才凸显。

2.4其他影响因素

临汾市尧都区第四系地层厚一般介于500～800m之间，随着临汾市尧都区城市化的快速发展，建筑物的高度、密度快速增加，地面荷载增加会造成压密释水而出现地面沉降；第四系松散覆盖层，在自身重力作用下，也同样存在释水压密、固结沉降的作用，促进地面沉降。

2.5地面沉降成因分析

通过上述分析可知，临汾市尧都区地面沉降由地下水超采主导，沉降速率受粘性土厚度制约。而新构造运动及地面荷载、松散层固结等影响因素对其有所促进。

3　临汾市尧都区地面沉降发展趋势预测

尧都区地面沉降由地下水超采引起，因此，尧都区西南部的涧上村及东部的埝下村—东孙村一带地面沉降也将进一步趋缓，尧都区大部分地区地面沉降将停止。但北部的土门镇水源地超采情况将进一步加剧，该地区地面沉降将会继续发展。

但若在社会经济的发展中，不考虑尧都区水资源条件，盲目地开采地下水，可能会重新加剧地面沉降。

4　临汾市尧都区地面沉降防治对策

（1）增加地表水供应量，主要是扩大“引沁入汾”供水量。“引沁入汾和川取水输水工程”是在和川镇修建和川水库及配套的引水干渠，经草峪岭隧洞向五马水库引水，设计引水能力为17m3/s，通过洪洞境内的洪安涧河向汾河下游及汾东地区提供常年不断的清水。但目前该工程还没有达到设计的供水能力，应扩大其供水量。

（2）严格控制高污染、高耗水项目，调整区域产业结构和布局，合理开发地下水资源。

（3）应采取农业灌溉节水，加大中水利用等措施。

5　结语

临汾市尧都区地面沉降由地下水超采主导，沉降速率受粘性土厚度制约，其他因素促进了其发展。尧都区地面沉降整体开始趋缓，只是北部土门镇一带依然在发展。通过“引沁入汾”、调整区域产业结构和布局、农业灌溉、加大中水利用等措施，进一步减少地下水开采量，防治本区地面沉降再次发展。

［1］贺秀全，单利军，李军，陈元明，等.山西省地面沉降与地裂缝调查报告［R］.山西省地质环境监测中心，2009.

［2］ 李军，陈元明，刘瑾，等.山西盆地地面沉降地裂缝监测报告［R］.山西省地质环境监测中心，2013.

［3］ 李军，陈元明，刘瑾，等.山西盆地地面沉降地裂缝调查报告［R］.山西省地质环境监测中心，2015.

［4］ 李军，陈元明，刘瑾，等.山西盆地地面沉降防控对策报告［R］.山西省地质环境监测中心，2015.

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1004-5716（2016）05-0135-02

2016-01-11

2016-01-11

陈元明（1982-），男（汉族），山西太原人，工程师，现从事水文地质、灾害地质及环境地质等方面的研究工作。