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京津冀地面沉降惊人 如何处理城市内涝及补充地下水?

时间:2017-06-02 14:37

来源:科普中国

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随着经济飞速发展,城市开发步伐迅速,我们遇到的问题也越来越多——空气污染、城市内涝、地面沉降等隐患都在困扰着城市中的每一个人。

自20世纪60年代以来,随着地下水开采量的不断增加,北京市地面沉降不断加剧,京津冀地区俨然成为世界上最大的地下水降落漏斗,发生地面沉降的面积达到7万平方公里。最新的遥感监测显示,北京局部地区的沉降中心速率达到11厘米/年。

不仅是地面沉降问题使得满城人心惶惶,夏季来临,频发的暴雨带来的城市内涝问题更是令人神经紧绷。俗话说下水道是一座城的良心,平日光鲜亮丽的大城市却总在大雨时节受到“良心的拷问”。

可见,城市发展问题已然成为社会进步的路障,如何缓解因地下水过度开采导致的地面沉降问题,如何处理城市内涝并补充地下水,值得我们仔细探究。

超采地下水导致地面沉降

2002年发射的GRACE重力卫星,由两颗低轨卫星组成,它就像“一杆秤”,当卫星飞过重力异常区域时,K波段微波测距系统通过测量两颗卫星间的距离和距离变化率来“秤”出地球质量的变化。通过检测得知,在华北平原,这种地球质量的变化主要是由于地下水消耗引起的。

图片来源网络

过度开采会造成地下水位下降严重,使得水位下降造成的空隙很难在短期时间里得到恢复,进而使得上覆地层的重量只能作用在含水介质所构成的骨架上,换言之,由于地下水的开采造成原来一个稳定的受力平衡得到破坏,为了得到新的平衡地面就产生了相应的能量输出,即地面沉降。

地面沉降严重威胁地表建筑、地下管线、高铁运行和防洪等城市安全,缓慢的地面沉降常常不被大家发现,只有当局部不均匀沉降问题比较突出,并诱发地裂缝等次生灾害、对房屋、道路等造成明显的破坏时,我们才会直接感受到它的存在。

夏季“城市看海”形势严峻

城市的开发建设有着大量的不透水屋面和地面,随着城市化进程加深,能够吸收雨水的地面和水面急剧减少,加之许多老城排水系统并不完善,从而导致了内涝威胁。

图片来源网络

为了缓解内涝灾害,许多城市都进行了排水管道改造,但是依然存在不堪重负、内涝频发的现象。显然,传统的改造方式并不能适应大时代发展的节奏,或许是时候将人类“改变”自然的思维转化为“遵循”自然,环境友好的生存方式才是长久之计。

2012年,在低碳城市与区域发展科技论坛中,一个全新的建设理念首次进入人们的视野:建设“海绵城市”。

“海绵城市”为何物?

“海绵城市”的国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”,是新一代城市雨洪管理概念,指的是城市像海绵一样,遇到有降雨时能够就地或者就近“吸收、存蓄、渗透、净化”径流雨水,补充地下水、调节水循环,在干旱缺水时有条件将蓄存的水“释放”出来并加以利用,从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”。

也就是说,海绵城市的核心设计理念就是“就地解决”,区别于传统的将水转移至他处的治水思路。

海绵城市水循环图解(来源网络)

这一种全新的循环式处理视角很快得到了政府与专家的重视,2013年习近平总书记在《中央城镇化工作会议》的讲话中强调优先考虑建设海绵城市来解决城市内涝问题;2014年财政部、住房城乡建设部、水利部决定开展中央财政支持海绵城市建设试点工作;2015年10月,国务院办公厅印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》,部署推进海绵城市建设工作。 

海绵城市与城市发展问题

如前文所述,传统解决思路中,我们以别处水源进行地下水填充来解决地面沉降问题,以加修管道解决城市内涝问题,但是地球资源毕竟有限,一味地填充与增补并不是长远之法,那么提高地表径流的利用率该是转变思路解决问题的当务之急。

在原始自然条件下,大部分雨水由地面吸收并渗入地下,然后由地表蒸发再回归大气,多余的部分则从地表汇集形成溪流汇入江河湖海,但是城市的开发建设使得雨水无法渗入地下,阻断雨水循环,也破坏了地下水的有效收集。

传统模式与海绵城市地表径流收集示意图(来源网络)

海绵城市强调优先利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地等“绿色”措施来组织排放径流雨水,以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计理念,其实是一种“全局式”的水循环概念,这就要求我们在进行城市建设的同时,充分利用大自然水循环的特点,实现人与自然和谐共处的理想局面。

编辑:赵凡

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全部评论

  • E20网友 2019-07-20 14:08

    你们好:我是河北省衡水市冀州区北漳淮乡肖家庄村的村民,由于涉及到一些担忧,我不敢公布我的姓名。在早些年,我们村东有一条小河,依稀记得在我小时候(我今年43岁)还在河里面游泳、摸鱼、用河水灌溉农田......后来,这条河里面水干了,好些年了。十几年前,河堤、河底、河里面被种上了树木。前几年,为了保护地下水资源,准备来河水灌溉农田,特意将河床进行了处理,周围的树木进行了清理,现在村东河的现状已经具备了来水条件。但是,早在3年前河水已经到了距离我村仅1公里多的袁家庄村,由于在这条河的村北边一段,河堤、河底依然种植着杨树,村里面多次通知树的主人来处理,均没得到解决,树木不清理,河水就过不来,河水的最后一公里始终没有得到解决。据说,那些树木的种植者有着这样或那样的关系......现在,北方大旱,近300米深的井里面已经抽不上来水了,如果能来河水,便能解决农民群众的燃眉之急,恳请记者同志出面调查,谢谢!!

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