中文摘要本文介绍了国内外地面沉降的研究状况，并对天津市滨海新区地面沉降的成因、危害及机理特征进行了详细的分析。阐明了地下水超采是引起地面沉降的主要原因。文中根据滨海新区已开展的基础地质工作所取得的成果及塘沽、汉沽、大港地区地下水开采状况，采用灰色系统理论、多元回归、传递函数三种方法建立地面沉降预测模型，并分别对塘沽、汉沽、大港地区地面沉降趋势进行了预测分析。其中建立的灰色G M 1 0 15 2 。0 2 5时间( 心面积( k m 2 )1 9 5 9 1 9 8 08 21 51 9 5 9 - 1 9 8 11 3 53 00 ，31 9 5 9 - 1 9 8 24 32 S1 9 5 9 - 1 9 8 34 55 21 9 5 9 - 1 9 8 45 81 01 9 5 9 - 1 9 8 57 11 71 9 5 9 - 1 9 8 61 2 03 41 01 9 5 9 ，1 9 8 71 2 53 62 51 9 5 9 1 9 8 81 3 33 6 72 61 9 5 9 - 1 9 8 91 3 63 72 61 9 5 9 - 1 9 9 01 3 63 72 61 9 5 9 1 9 9 11 3 63 72 61 9 5 9 1 9 9 21 3 63 72 61 9 5 9 - 1 9 9 31 3 63 72 61 9 5 9 - 1 9 9 41 3 63 72 61 9 5 9 - 1 9 9 53 72 61 9 5 9 - 1 9 9 63 72 61 9 5 9 - 1 9 9 72 91 9 5 9 - 1 9 9 83 21 9 5 9 - 1 9 9 93 21 9 5 9 - 2 0 0 0321 9 5 9 - 2 0 0 15 03 21 9 5 9 - 2 0 0 25 03 25第二章天津市地面沉降历史及现状2 2 地面沉降现状2 2 1 地面沉降概况天津市宝坻城关以南的广大平原区均有不同程度的地面沉降，历年累计地面沉降量大于1 0 0 毫米面积达9 3 6 9 8 5 平方公里，其中累计沉降量超过1 0 0 0 毫米的面积达4 0 8 7 7 1 平方公里，分布范围北起武清杨村，南至北大港水库；西起河北胜芳，东至渤海岸边。南部和滨海地区尤为明显，并且与河北省沉降区连成一片。在这一大面积的沉降范围内，又形成了市区、塘沽区、汉沽区、大港区及海河下游工业区等沉降中心( 图2 - 1 ) 。在形成的五个地面沉降中心中：天津市区沉降区，1 9 5 9 - 2 0 0 2 年最大累计地面沉降值2 8 8 2 米( 不一3 5 8 点) ；塘沽沉降区最大累计地面沉降值3 1 8 2 米( 不一4 2 4 点) ：汉沽沉降区1 9 5 7 年至2 0 0 2 年最大沉降值2 9 8 米；大港沉降区1 9 6 4年以后累计沉降值1 O l 米；海河下游工业区1 9 5 9 - 1 9 9 9 年累计地面沉降值已超过2 0 1 米( 葛沽) 。此外，西青区石化厂、静海及武清区杨村镇等地，也正在形成新的地面沉降中心。塘沽、汉沽、大港及海河下游各沉降区接壤处的年沉降量在1 0 一2 5 毫米；沿海防潮堤的年沉降量在1 2 3 0 毫米。为治理地面沉降，市政府自1 9 8 6 年始至2 0 0 0 年己实施五期三年控沉计划，2 0 0 2 年为第六期实旋计划的第二年。市区地下水开采量已由1 9 8 5 年的9 5 4 3 万立方米年，减至2 0 0 1 年的1 0 6 5 万立方米年，地下水开采强度由2 0 7 4 万立方米年平方公里减至2 3 2 万立方米年平方公里，地面沉降明显减缓，局部地区偶有回弹；目前，天津市市区、塘沽区的地面沉降已得到基本控制；2 0 0 2 年天津市中心城区5 4 0 平方公里地面沉降平均值为2 2 毫米，塘沽区2 0 0 平方公里地面沉降平均值为2 7 毫米，汉沽区2 7 0 平方公里地面沉降平均值为4 9 毫米( 2 0 0 1年平均地面沉降值6 1 毫米，属严重地面沉降地区) ，大港及中塘地区2 9 5 平方公里地面沉降平均值为3 2 毫米，海河下游工业区及官港地区3 3 0 平方公里地面沉降平均值为4 4 毫米。与2 0 0 1 年相比，天津市中心城区、汉沽区地面沉降有所减缓；塘沽区、大港及中塘地区、海河下游工业区及官港地区地面沉降有所增加。近十年来，地面沉降量最大的为汉沽区、西青区、静海县和海河下游地区，且呈增大趋势( 图2 - 2 、图2 3 ) 。6第三章地面沉降成因及危害图2 - I 天津市累积地面沉降等值线7第- 章地面沉降成因及危害图2 - 2 天津市年均地面沉降等值线图8第一章地面沉降成因及危害图1 - 3各沉降区历年年沉降速率图2 2 2 天津市区及近郊区地面沉降1 9 8 5 年以前，属地面沉降的持续发展阶段，地下水开采量1 0 一1 2 亿立方米年，地下水位持续下降，地面沉降持续发展，沉降范围不断扩大。河北大街、北站外、大王庄、大直沽陈塘庄四个沉降中心累计沉降量逐年增加，2 5 年累计沉降量均已超过2 米，外环线以内的市区累计沉降量除南部以外都已接近1米( 表2 2 、表2 3 ) 。l 河北大街沉降中心：位于河北区小王庄、红桥区旱桥及三条石一带，1 9 5 9 1 9 8 5 年最大累计沉降量不3 5 8 点为2 4 3 米。2 北站外沉降中心：位于北站外及金钟大街纺织机械厂一带。1 9 5 9 1 9 8 5 年最大累计沉降量为人民制药厂不一1 9 5 点2 3 3 9 米。3 河东大王庄沉降中心：位于河东六纬路至十二经路一带，1 9 5 9 1 9 8 5 年最大累计沉降量为七纬路八纬路一带不一L 0 6 6 点2 3 6 5 米。4 大直沽陈塘庄沉降中心：位于大直沽地区，1 9 5 9 1 9 8 5 年最大累计沉降量为棉纺六厂I I 一1 2 0 点2 2 5 米。1 9 8 6 年以后市政府实施三年为一期的控沉计划。市区地面沉降基本处于逐年减缓的趋势，以往所形成的地面沉降漏斗基本维持原来形状变化不大。天津市中心城区4 2 年累计地面沉降值最大的地区为：北运河、子牙河及新开河交汇地区，1 9 5 9 2 0 0 1 年最大累计地面沉降值己达2 8 7 米，位于河北区小王庄京津桥，累计沉降大于2 0 米的面积约5 0 平方公里，累计沉降大于2 5 米第二章地面沉降成因及危害的面积3 2 平方公里，外环线内3 3 4 平方公里累计沉降己超过1 0 米( 图2 4 ) 。图2 _ 41 9 5 9 2 0 0 1 年天津市区地面沉降图2 0 0 1 年市区中环线内7 1 平方公罩平均沉降1 4 毫米；外环线内3 3 4 平方公里平均沉降1 7 毫米，较2 0 0 0 年增加3 5 毫米。监测区5 4 0 平方公罩年均沉降2 5 毫米。外环线内最大年沉降值5 4 毫米，位于王兰庄南小倪庄，与大寺、南河工业区形成年沉降值大于5 0 毫米的沉降区。外环线外西青区杨柳青镇最大年沉降值为1 0 5 毫米，西青区8 0 平方公里范围内2 0 0 1 年平均沉降值5 5 毫米。1 0苎三兰墨竖立些耍堡壁堕皇墨翌鉴表2 2 天津市区平均地藕沉降值表( 毫米年)1 9 2 3 焦1 9 5 8 篮1 9 6 7 焦1 9 7 2 年1 9 7 4 短1 9 8 3 芷1 9 8 6 筢1 9 9 9 芷 年代1 9 5 7 芷1 9 6 6 年1 9 7 1 芷1 9 7 3 矩1 9 8 2 芷1 9 8 5 燕1 9 9 8 年2 0 0 2 生平均沉降7 1 1 23 0 - 4 64 21 0 98 57 11 51 6 僵表2 - 3 市区沉降中心累计沉降量表单位：米、位置北站外河东大王庄河北小王庄大直沽陈塘庄红桥早桥 宰静不1 9 5不1 0 6 6不3 5 8不3 2 0 A( 土城南北大街不4 5 6 )1 9 5 9 - 1 9 8 52 3 3 92 3 6 52 3 8 51 9 5 9 1 9 8 62 4 2 02 4 2 924 6 51 9 5 9 1 9 8 72 4 5 02 4 6 025 1 01 9 5 9 一1 9 8 82 4 5 92 4 5 22 6 2 82 2 7 52 6 2 81 9 5 9 1 9 8 92 4 6 72 4 5 82 6 5 02 2 8 726 4 61 9 5 9 1 9 9 02 4 7 72 4 6 826 7 32 2 9 82 6 6 71 9 5 9 - 1 9 9 12 4 8 92 4 7 92 7 1 32 3 3 027 0 71 9 5 9 1 9 9 22 4 8 92 4 7 927 1 32 3 2 92 7 0 61 9 5 9 - 1 9 9 32 5 0 32 4 9 02 7 3 72 3 2 92 7 2 91 9 5 9 1 9 9 42 1 9 4 ( 不5 0 6 )2 4 9 02 7 4 72 4 2 8 ( I I 一1 2 0 )27 3 31 9 5 9 1 9 9 52 4 9 02 7 7 62 4 3 02 7 6 51 9 5 9 1 9 9 62 ，5 0 02 4 5 027 8 01 9 5 9 1 9 9 725 2 027 8 72 9 6 02 7 7 41 9 5 9 1 9 9 825 3 428 1 42 4 8 72 8 0 31 9 5 9 1 9 9 92 5 4 228 2 72 5 1 02 8 1 51 9 5 9 2 0 0 02 5 6 828 5 02 5 3 028 4 01 9 5 9 2 0 0 l2 5 8 02 8 7 02 5 4 02 8 6 01 9 5 9 2 0 0 225 9 028 8 02 8 7 0第二章天津市地面沉降历史及现状2 2 3 滨海新区地面沉降滨海新区包括塘沽、汉沽、大港及滨海下游工业区。地面沉降监测面积约1 0 9 5 平方公里，自1 9 8 6 年以后采取控沉措施以来，总的来说处于渐缓的趋势，但相对于市区其沉降仍然是很严重的( 表2 4 、表2 - 5 ) 。表2 - 4 滨海新区历年平均地面沉降速率表( 毫米年)趔旗 年份塘沽汉洁大港海河下游、1 9 5 7 1 9 6 721 9 6 8 1 9 7 52 61 9 7 6 - 1 9 8 38 01 9 8 51 0 08 25 07 31 9 8 65 04 24 05 21 9 8 74 64 64 14 81 9 8 82 95 32 54 51 9 8 94 46 85 65 61 9 9 01 96 61 83 21 9 9 12 43 84 54 21 9 9 23 07 23 55 01 9 9 31 55 23 44 51 9 9 42 64 54 84 71 9 9 583 22 02 71 9 9 61 34 23 44 21 9 9 71 33 52 94 11 9 9 81 42 03 43 81 9 9 91 34 52 93 52 0 0 02 73 93 54 02 0 0 12 56 12 74 02 0 0 22 74 93 24 4表2 - 5 防潮堤年均沉降值变化单位：毫米、年份 区段1 9 9 31 9 9 41 9 9 51 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 2塘沽区段1 82 271 381 81 21 81 72 1汉沽区段4 13