最近，《科學(xué)》雜志發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于中國城市地面沉降的研究，該研究一公布便引起了學(xué)術(shù)界和公眾的極大關(guān)注。

這項(xiàng)研究顯示，近一半的中國大城市發(fā)生了局部地面沉降的現(xiàn)象，這個(gè)話題一度爬升至社交媒體熱搜榜首。那么，我們需要擔(dān)心這個(gè)問題嗎？究竟是什么原因?qū)е铝顺鞘械某两担吭谶@一現(xiàn)象背后又隱藏著哪些有意思的故事？

先說結(jié)論，地面沉降這事兒并不新鮮，它確實(shí)有一定危害，但在我國城市沉降問題并不嚴(yán)重，而且我們可以做一些事情來改善沉降。

什么是城市地面沉降？

城市地面沉降，俗稱“地陷”，就是城市區(qū)域地面因種種原因高度下降的現(xiàn)象。與地震和海嘯相比，地面沉降發(fā)生得悄無聲息，因此往往難以引起人們的關(guān)注。

由于地面沉降，略帶傾斜的西安大雁塔

圖片來源：國際古跡遺址理事會(huì)西安國際保護(hù)中心

然而，即使是較小范圍的地面沉降，也會(huì)對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成很大威脅。

地面沉降可能會(huì)導(dǎo)致道路、橋梁以及建筑物產(chǎn)生裂縫或變形，會(huì)破壞城市排水系統(tǒng)，引發(fā)雨水積水或污水反流。地鐵、地下停車場(chǎng)等地下設(shè)施都可能因?yàn)榈孛娉两刀艿狡茐摹Ｒ虼耍鞘械孛娉两翟凇兜刭|(zhì)災(zāi)害防治條例》中，被定義為“緩變性地質(zhì)災(zāi)害”。

干涉合成孔徑雷達(dá)（InSAR）測(cè)量地面情況的示意圖

在《科學(xué)》雜志的這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們運(yùn)用了一種稱為“干涉合成孔徑雷達(dá)”（InSAR）的先進(jìn)衛(wèi)星遙感技術(shù)，來監(jiān)測(cè)中國 82 個(gè)大中型城市的地面沉降情況。

這種技術(shù)通過發(fā)射雷達(dá)波并接收其從地表反射回來的信號(hào)。利用衛(wèi)星在不同時(shí)間的兩次過境所收集的雷達(dá)數(shù)據(jù)，分析地表反射雷達(dá)波的相位變化，從而精確地測(cè)量地表在兩次觀測(cè)間的微小移動(dòng)，如沉降或抬升，從而能夠精確測(cè)量這段時(shí)間內(nèi)地面的沉降程度。

結(jié)果顯示，44.7% 的城市區(qū)域每年的地面沉降速度超過 3 毫米，而 15.8% 的區(qū)域地面沉降速度甚至超過每年 10 毫米，包括北京、天津、合肥和西安等城市。地面沉降速率的中位數(shù)則為每年約 2 毫米。在 82 個(gè)城市中，約三分之一的人口居住在沉降速度超過 3 毫米/年的地區(qū)，7.3% 的人口居住在沉降速度超過 10 毫米/年的地區(qū)。

換句話說，可能有 2.7 億中國人生活在正在下沉的土地上。值得注意的是，這個(gè)數(shù)據(jù)僅代表城市的某些部分地區(qū)可能出現(xiàn)下沉，并不代表整個(gè)城市都在下沉，更不意味著所有居民都面臨同等的風(fēng)險(xiǎn)。

城市沉降只發(fā)生在今天的中國嗎？

雖然中國當(dāng)前面臨的城市地面沉降問題略顯嚴(yán)峻，實(shí)際上，早在1920年，上海和天津就已經(jīng)出現(xiàn)了地面沉降的跡象。到了20世紀(jì)70年代，長江三角洲的主要城市以及華北平原地區(qū)開始經(jīng)歷地面沉降。

從20世紀(jì)80年代起，地面沉降現(xiàn)象由點(diǎn)及面，形成連片發(fā)展的趨勢(shì)，影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。這項(xiàng)研究估算，中國沿海四分之一的土地可能在2120年沉降到海平面以下。

城市地面沉降不僅是一個(gè)地區(qū)性問題，而且是全球性的環(huán)境挑戰(zhàn)。研究表明，全球約 19% 的人口正處于由沉降引起的高風(fēng)險(xiǎn)之中。在美國、日本、伊朗等多個(gè)國家，也有大量關(guān)于城市地面沉降的研究和報(bào)道。

《科學(xué)》雜志在 2022 年報(bào)道稱，伊朗超過 90% 的地區(qū)正在經(jīng)歷地面沉降，全國平均沉降速率高達(dá)每年約 6 厘米；在 2007 年至 2020 年間，美國沿海地區(qū) 32個(gè) 城市的年沉降速率中位數(shù)在 2~6 毫米之間，其中多數(shù)地區(qū)的沉降速率超過 3 毫米。

美國沿海各地面的沉降

由于地面沉降與海平面上升的雙重影響，到 2050 年美國沿海 32 個(gè)城市大約 1000~1300?平方公里的土地可能被淹沒。而在日本東京，20 世紀(jì)50 年代的地面沉降速度甚至一度達(dá)到了每年 27 厘米的程度。相較來說，中國的城市沉降問題不算嚴(yán)重。

城市為什么會(huì)發(fā)生沉降？

雖然由于各種地質(zhì)過程，地球表面會(huì)經(jīng)歷緩慢而穩(wěn)定的自然隆起和下沉，但是這不能排除人類活動(dòng)對(duì)沉降所帶來的影響。

研究顯示，面臨嚴(yán)重地面沉降的城市具有明顯的區(qū)域特征：東北地區(qū)的代表城市包括大慶、哈爾濱和長春；華北地區(qū)以北京和天津?yàn)榈湫停恢胁康貐^(qū)的典型城市有平頂山、晉城和淮南；華南地區(qū)則包括昆明、南寧和貴陽；東南沿海地區(qū)則以溫州和汕頭為代表。

這些區(qū)域要么是工業(yè)城市集群，要么是人口密集的城市群，說明地面沉降與區(qū)域經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和人口密度有著密切的關(guān)系。

城市沉降與多種自然和人為因素相關(guān)，包括城市地區(qū)基巖的深淺、地下水的枯竭、建筑物的重量、交通系統(tǒng)的運(yùn)用以及地下采礦活動(dòng)。這些因素共同作用，影響城市地面的穩(wěn)定性和高度。

過度開采地下水是導(dǎo)致全球多個(gè)城市嚴(yán)重地面沉降的主要原因。當(dāng)大量地下水被提取時(shí)，地下水位逐漸降低，破壞了地下水壓力平衡，導(dǎo)致原來由地下水支撐的土壤和巖石部分失去承托力。隨著地下水位的持續(xù)下降，原先含水飽和的土層開始干燥并收縮，這導(dǎo)致土層體積縮減，從而引起地面沉降。這種土壤壓縮通常是不可逆的，即便地下水位后來得以恢復(fù)，土壤體積也難以完全復(fù)原。

在中國，地下水過度開采引起的地面沉降尤其嚴(yán)重。根據(jù)水利部的數(shù)據(jù)， 20 世紀(jì) 70 年代，中國地下水的開采量平均為每年 570 億立方米，到了 80 年代增加至每年 750 億立方米，而到 2009 年已飆升至每年 1098 億立方米。超過 300 個(gè)地區(qū)出現(xiàn)了地下水超采現(xiàn)象，涉及面積達(dá) 19 萬平方公里，其中嚴(yán)重超采區(qū)域高達(dá) 7.2 萬平方公里。

華北平原之所以成為地面沉降的重災(zāi)區(qū)，就是由于華北平原地區(qū)人均水資源量不到全國平均水平的六分之一，地下水占到總供水量的 70% 以上。可以說，解決中國城市沉降問題的關(guān)鍵就在于長期、持續(xù)地控制地下水開采。

結(jié)語

實(shí)際上，我國政府對(duì)城市地面沉降問題早已給予高度關(guān)注，并采取了一系列有效措施以應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。早在 2012 年，我國就出臺(tái)了由十個(gè)部委聯(lián)合制定的首部《地面沉降防治規(guī)劃》。

為了更好地管理和保護(hù)水資源，中國還制定了《水法》和《地下水管理?xiàng)l例》等一系列法律法規(guī)，規(guī)范地下水的合理開發(fā)與利用。又有南水北調(diào)工程這樣的重大水資源管理項(xiàng)目通過調(diào)配水資源，有效減輕了華北地區(qū)的水壓力，從而間接降低了對(duì)地下水的過度依賴和抽取，這不僅成功地提升了地下水位，也穩(wěn)定了城市的地面沉降。

對(duì)于我們普通人來說，通過在日常生活中減少用水量，使用節(jié)水器具，以及循環(huán)用水，都可以有效減輕對(duì)地下水資源的壓力，從而有助于緩解城市地面沉降的問題。在保護(hù)自己的家園的同時(shí)，我們也在保護(hù)我們自己。