摘要：通过对南通地区地面沉降发展历史的总结，分析了南通地区区域地面沉降的特征和形成机理，指出地面沉降的发生主要与不合理过量开采地下水引起的水位下降有关，南通地区地下水水位下降速率大的区域与地面沉降速率大的地区有较好的一致性，地下水水位埋深越大的地区地面沉降下降速率越大，两者呈现正相关性关系。最后提出了相应的地面沉降防治对策和措施。
关键词：南通地区；地面沉降；地下水水位；相关关系；防治措施
中图分类号：P642 文献标志码：A 文章编号：1672-1683（2015）06-1168-04
Abstract：In this paper，the development history and characteristics and formation mechanism of land subsidence in Nantong were analyzed，which suggested that land subsidence is related to groundwater level decline caused by excessive groundwater pumping.The results showed that the rate of land subsidence has positive correlation with groundwater level decline and the area with high land subsidence rate is consistent with the area of high groundwater level decline rate.Finally，control measures of land subsidence prevention were proposed.
Key words：Nantong；land subsidence；groundwater level；correlation；control measures
地面沉降是一个全球性的问题[1]，迄今全世界已有60多个国家或地区的城市发生了地面沉降。中国有90多座城市或地区已经发现程度不一的地面沉降，地面沉降问题越来越受到各级政府和研究者密切关注[2-8]。地面沉降是一种可由多种因素引起的地面高程缓慢降低的地质现象，严重时会成为灾害，其中过量抽取地下水是造成地面沉降最主要的原因[9]。在美国有45个州多于17 000 mile2的地区受到地面沉降的影响，并且80%以上是由地下水的开采造成的[1]。持续超采深层地下（热）水势必引起水环境的变化及影响地质环境的质量[10-13]。南通市近年来随着城市建设及经济的快速发展，大量集中开采水质较优的深层地下水，引起部分地区地下水水位快速下降，水位降落漏斗梯度增大，并诱发了地面沉降[14]。由于地面沉降具有生成缓慢、持续时间长、影响范围广、成因机制复杂和防治难度大的特点，因此，它是一种对城市规划建设、经济发展和人民生活构成威胁的一种地质灾害[2]。
1 区域地质环境背景
南通市第四系发育全，分布广，厚度大，主要为一套砂层与黏性土层交替出现、具韵律变化的松散沉积物，以冲积为主，厚度200～360 m。按含水介质的成因时代、埋藏条件及水动力特征等，南通地区松散岩类孔隙水自上而下可划分为五个含水层组，即潜水含水层（Q4）、第Ⅰ承压含水层组（Q3）、第Ⅱ承压含水层组（Q2）、第Ⅲ承压含水层组（Q1）、第Ⅳ承压含水层组（N2），其中富水性较好的层位为第四系中下更新统含水层，并且第Ⅲ承压含水层（第四系中更新统含水层）顶、底板隔水性良好，储有优良淡水，是本区主要供水水源。区内中东部地区由于长期以来大量开采第Ⅲ承压含水层地下水，已经形成了区域性水位降落漏斗，并引发了地面沉降的问题[15]。
2 地面沉降发展历史
20世纪70-80年代地面沉降中心主要发生在南通市区范围内。根据I等水准测量成果，南通市区1975年-1986年间发生了明显的地面沉降，城区沉降量比外围大，城区有两个沉降中心：一个是粮食局-城建局，另一个是色织二厂；1986年-1988年南通市区地面沉降量有所增大，粮食局仍为沉降中心，而另一中心则由色织二厂转移到农药厂；20世纪90年代到2000年左右地面沉降中心仍在南通市区内，只是沉降中心有所变化。1996年12月进行的地面沉降监测，结果表明整个城区范围内累积沉降量已超过50 mm，并形成若干个次级沉降中心。到2000年12月再次监测城区已出现五个沉降中心，分别是老南通日报社、南通农药厂、原棉织五厂、第一印染厂以及第三化工厂[16]；据2012年南通市国土资源局测量资料，地面沉降主要集中在如东近海岸地带，特别是小洋口港及洋口港地区，南通市主城区、通州区及海门、启东地区地面沉降已连成片，并形成了海门滨江工业园区、悦来镇、海门滨海工业区、通州二甲-海门麒麟镇地区、启东滨海工业园区（近海镇南）几个沉降量相对较大的中心（图1）。数次监测数据表明，南通城区长时间开采地下水已诱发地面沉降地质灾害，最大累积沉降量已达200 mm，近期沉降速率约在6～12 mm/a之间。
3 地面沉降特征
南通市第III承压含水层补给来源，除了上游段（区外泰兴县境内）及东方红农场一带，因隔水层甚薄，可得到I、II承压水、江水补给，还有上游补给区径流补给，以及在个别地段可能有少量基岩地下水侧向或顶托补给，但是，承压地下水的补给相当缓慢。南通沿海地区地表水和第I承压、II承压地下水一般为微咸水-咸水，可使用率低，丰富的深层地下淡水成为主要的供水水源，其中第Ⅲ承压含水层地下水在南通全区性开采，为地下水主采层。由于长期以来大量或过量开采，南通辖区内承压地下水水头持续下降。
3.1 发展具有连续性和继承性
从时间上（2005年和2010年）和空间上可以看出[17-18]（见图2，图3），地面沉降是在前阶段的基础上发展扩大的。随着乡镇工业的发展，对清洁水源的需求量激增，地下水开采井、地下水开采量也同步增加，地下水位快速下降，形成了包括南通市区、海门及如东马塘等多个水位降落漏斗中心。地面沉降区域扩大至南通市的大部分地区。
据资料分析显示，研究区局部地区发生地面沉降已持续30余年，南通地区西部及以西地区、东台地区和沿江地段尚属轻度发生区，累计沉降量一般<100 mm，近期沉降速率一般在5～10 mm/a之间。但中东部近海地段，地面沉降已进入明显的发展阶段，较大范围累计沉降量在100～300 mm之间，近期沉降速率一般达10～20 mm/a，个别点可能超过20 mm/a。
3.2 与地下水开采密切相关
南通市区主城区内以开采第Ⅰ、Ⅲ承压水为主，1984年以来年开采总量都在1 500万m3以上，最高达2 800万m3。开采地相对集中，主要在通棉二厂、色织一厂、农药厂、制药厂、生化厂一带，据1991年、1992年统计，该地段开采量占市区开采总量的一半左右，Ⅰ、Ⅲ承压水年开采量大于1 000万m3。长期大量开采，地下水位大幅度下降，20世纪60年代，第Ⅲ承压水水位埋深5～6 m左右，20世纪80年代埋深30 m左右，现在农药厂、通棉二厂水位埋深40 m左右[17]。地面沉降中心地带与地下水集中开采地段水位降落漏斗区基本吻合，农药厂地面沉降与地下水水位及市区地下水开采量之间呈明显对应关系。
纵观近10年水位埋深枯水期、丰水期第Ⅲ承压含水层水位监测资料（图4-图6）[18]，研究区水位埋深在枯水期、丰水期均总体呈现西高东低的特点：西部海安、如皋大部区域水位埋深较浅，小于10 m；中东部地区水位埋深明显加深，大部区域水位埋深超过了30 m，如东县马塘镇、岔河镇和通州市三余镇、姜灶镇及海门市三厂镇、四甲镇、临江镇等镇区监测点水位埋深超过了40 m，而海门市三厂镇则已超过45 m；向东南部水位又逐渐抬升，启东市东南寅阳深井钻水位埋深为15 m左右。2000年存在有南以通市农药厂、通州市姜灶镇、海门市三厂镇和如东县马塘镇等为中心的四个主要的水位降落漏斗，由2000年丰水期与2012年丰水期35 m水位埋深等值线图（图7）可以看出，35 m水位埋深等值线还未将上述四个主要降落漏斗圈围在一起，发展到2012年35 m水位埋深等值线已经将主要降落漏斗区连在了一起。
地区地面沉降的发生与发展，与地下水开采关系非常密切（图8）。通过对比研究区地面沉降速率与Ⅲ承压地下水位埋深等值线图（图9、图10）可以发现地面沉降与地下水位的降落在很多方面具有一致性，首先是地面沉降中心位置与地下水位降落漏斗具有一致性，二者在平面上的轮廓均表现为北东向不规则多边形，范围包括如东-南通市区-通州区-海门等，且水位降落漏斗往往是地面沉降的中心区域；其次，二者在沉降量大小上也有很大的一致性，水位降落量大的地区，地面沉降量也相对较大，反之亦然。
4 防治地面沉降建议
（1）科学开发利用地下水资源：鉴于南通地区地面沉降的状况，建议合理调整地下水开采布局和开采层次；严格控制地下水资源开采量；定期开展地下水人工回灌以有效控制地面沉降的发展。
（2）完善地面沉降监测系统，加强对地面沉降严重区域的监测。
（3）在市政和相关的工程项目建设中，开展和加强对地面沉降影响的评估工作，并立法予以保证。
（4）依靠相关主管部门用行政手段来控制地面沉降，运用法规、行政管理手段，加强沉降区地下开采方面的统一管理，制定控制审批增打新井制度。
5 结论
地面沉降现象与人类活动密切相关，造成南通大部分地区地面沉降的主要原因就是由于地下水的长期超量开采。单一含水层地下水的连年超采和地下水位的持续下降是研究区地面沉降的直接原因。通过对研究区地下水开采空间上以及时间上的特点进行总结分析，发现研究区水位总体呈现西高东低的特点，并且地面沉降是在前阶段的基础上发展扩大的；通过地下水开采与地面沉降相关关系研究，发现地下水埋深越大的区域地面沉降下降速率越大，呈现正相关性，并且地面沉降速率大的地区与地下水位下降速率大的区域分布有比较好的一致性。
致谢
该论文研究成果为江苏沿海地区综合地质调查子项目（苏国土资函[2013]255号文）江苏省南通市地面沉降机理研究项目的研究成果的一部分。南京地质矿产研究所姜月华研究员在本论文写作过程中提供了的有益的建议和悉心的指导，谨致谢意。
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