过渡采水引来地表塌陷,如果不干预,地下水

今天我们来聊一聊水源科学。沉陷灾难，从六十年代初期，作为“地层蠕动”式的沉陷灾难，已与空气、水源、噪音、磁电诸多污染一起，越来越沉重地对人类构成了咸胁。可“沉陷灾难”又是怎样产生的呢？原来，包括大漠在内的任一地区，对基底水文地质体来说，经化万年的地质史，已构成天然的系统均衡状态。这意味着，地表以下几米至上千米的含水层系，它的水量、水头……至某种天然下的稳定状态。人类对水源开采，使水量大减，水头一跌再跌，致水头上托力大衰。反过来，也就相应使上部地层增重压下来。此外，又无法排除人类活动和巨型大厦的附加增重条件，结果呢？粘土被压缩，沙层被压密，就水体本身的体积也会减少。

时间一长，地层就会“蠕动”收缩变形，不幸的地面沉降就会发生。上海市~年的46年，沉降了2.63米东京市~年的17年，沉降了3~4米墨西哥城~年的30年，沉降了8米加利福尼亚州原金华流域~年的31年，沉降了8米。我国古都西安，发生了五条雁行排列的大裂缝，缝宽0.1——8cm，深10米，长1.5~8公里，间距2~2.5公里。虽然，利用停采（地下水）和回灌（含水层）等措施，可以终止地面的再度沉降，但已有的沉降苦果，则难逆转。这似乎与一系列压密、流变、渗透、固结机理有关。

上下水量评判，对大漠来说，上部丘中水远远没有丘底地层中的水多，这似可作定论，但丘底地层中的上部与下部的水量，又是谁富呢？年以前，国内当时有一股深层（水）热，认为深层水无污染，水头既高（几可自流），水量又大，又不与农收浅井争水源。所以井深常常一打就是几百米。但从内地许多城市的供水发现，深层承压水水量日渐枯竭，水头则一跌再跌。如我国河南省郑州市，年前，承压水头能高出地表十多米，上部潜水文广泛存在，但经十多年的开来，仅在年，水头即以每年2米以下的速度下跌，几跌至原来高度的一半。

就是大漠丘底水源，何尝不依此规律呈瑰？像腾格里和乌兰布和基底，已经证实，湖盆型的白垩纪沙砾质碎屑岩，层虽厚，而含水不足其半；水头高而水量有限，水清澈而水味苦咸。但它的上部老第三纪碎屑岩水和更上部的新第三纪碎屑岩水，水头虽越来越小，但水量反倒有增无减，水质也逐渐消苦变淡。直至前数年，才在国外文献，由美国人曼因策尔对达科他沙岩的论断得了小解。曼氏经过论证，在38年的井群输水中，发现83.3%的水量，来自沙岩自身和水的弹性，只有16.7%的水量，才来自远地补给源。

近来，我国学者陈雨孙，也作了定量的论证：含水层刚性体的模式，水量是%来自边界（补给），而弹性体的真实模式，水只有4%来自边界，而96%是源自自身和越流。可以使我们看到，含水岩层资源的贫富，既有补给来源的一面，也有含水层自身特征的一面。豪直又补充道。同样大小、形态的含水层，水量可以相差悬殊。悬殊的因素，则为含水层的释水能力所造成。这个释水能力是由释水系数Se值表出的。岩性结构和颗粒大小相近的情况下，地层的时代越老，处居越深，压密越重，也就使Se值越小。这可能就是水头虽高、水量反小的主要原因。

不妨，详细解剖一下曼氏认识过程。年曼氏与其同事对美国达科他沙岩体进行供水研究。前人的研究和他对问题的孜孜不倦，已从岩石体物的压缩性和对海潮的观察中，初步建立了压缩与回弹的模糊概念。但他穷追不舍：1，密西西比河的三角洲相沉积，初期沉积物的孔隙度可达80~90%，后因受压，水被排出，成坚硬岩石后孔隙度已至35%了。后来权咸的土力学家泰萨基教授对该坚硬沙岩作过重复试验，核实，孔隙度不断随压力反向改变，减压后，孔隙度又略有发展。

接着，2，他一个又一个的深入观察，几乎所有的地面沉陷，总是与地下水的开采、油流的采空相关。3，加利福尼亚州的罗迪附近的承压水钻井，火车一过，水位就涨。涨值大小，明显与客车、货车或是单一火车头，有着差别。4，经过一次又次的实测计算，至少有83.3%的水量，由沙岩的弹性所造成。从而使他最后断定，承压含水层一方面形成“体积量”注满了含水层，另一方面，由于水头增高，压力增大，沙、砾介质的颗粒骨架被压缩，水的体积也微被压缩，多出的水量，就贮蓄在骨架变形后孔踪的增大上和水被压缩增密的质量上。

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