目前美國的大部分地區(qū)都發(fā)生了地面沉降,有些地區(qū)還相當嚴重。美國已經(jīng)有遍及45個州超過44030平方公里的土地受到了地面沉降的影響,由此造成的經(jīng)濟損失更是驚人。僅在美國圣克拉拉山谷,由地面沉降所造成的直接經(jīng)濟損失,在1979年大約為1.31億美元,而到了1998年則高達3億美元。造成這一災(zāi)害的主要原因是由于含水層的壓實、有機質(zhì)土壤的疏干排水、地下采礦、自然壓實、溶坑以及永凍土的解凍等。
美國在地面沉降防治和研究工作中,注重研究開發(fā)高新技術(shù),注重水準測量、基巖標和分層標等傳統(tǒng)技術(shù)方法利用,并始終把地下水和地面沉降監(jiān)測工作作為防治地面沉降的基礎(chǔ),其中一些經(jīng)驗值得我國學習和借鑒。
監(jiān)測研究方法不斷創(chuàng)新
美國對地面沉降的監(jiān)測采取了三種方法,即傳統(tǒng)的監(jiān)測、GPS監(jiān)測、合成孔徑干涉雷達監(jiān)測。
傳統(tǒng)的地面沉降測量方法包括水準測量、基巖標和分層標測量。這些方法精度很高,但只能在比較小的范圍內(nèi)開展工作。
對于大規(guī)模的區(qū)域地面沉降監(jiān)測應(yīng)該采用先進的全球定位系統(tǒng)(GPS)進行全方位的測量。GPS可借助于人造地球衛(wèi)星進行三邊測量定位。1996年美國地質(zhì)調(diào)查局在圣克拉山谷河谷建起了地面沉降監(jiān)測網(wǎng),確定地面高程的變化情況,而且為與將來的監(jiān)測結(jié)果進行比較建立了基準值。
合成孔徑干涉雷達監(jiān)測是一種衛(wèi)星遙感技術(shù),可以敏感地監(jiān)測出地面沉降的變化。
采取多種措施防止地面沉降
地面沉降在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)可能導(dǎo)致嚴重的財產(chǎn)和基礎(chǔ)下部建筑的損失。最具有代表性的地面沉降是由人為造成的,由于人為抽取地下水而導(dǎo)致含水層系統(tǒng)受壓縮而產(chǎn)生地面沉降。針對這種情況必須采取措施減少地下水的使用量,增加地面水補給。因此,隨時正確監(jiān)測地面和地下水位沉降,并提供標準的數(shù)據(jù)對于預(yù)測和預(yù)報地面沉降工作至關(guān)重要。美國地質(zhì)調(diào)查局的研究人員根據(jù)地面沉降的特點以及實際情況,對其采用以下幾種方法來減緩地面沉降的速度,以及修復(fù)地面沉降,把損失降到最低。
含水層存儲和修復(fù)技術(shù)
為了滿足供水和改善水質(zhì)的要求,含水層存儲和修復(fù)技術(shù)在美國各州得以廣泛應(yīng)用。在圣克拉拉山谷,目前需水量仍然很大,但由于地表水的引入,回灌得以實施,使得地下水抽汲量減少,從而防止了地下水位繼續(xù)下降。另外,該區(qū)水資源管理局在當?shù)氐暮恿魃辖⒘?個蓄水壩以收集雨水,這樣增加了河水對流經(jīng)區(qū)的地下水的補給。這個地區(qū)是美國第一個被發(fā)現(xiàn)也是第一個采取有效措施并在1969年前后終止了沉降地區(qū)。同樣的情況還有亞利桑那州的中南部,通過引入科羅拉多河的河水,減少了地下水的需求強度,從而緩解了地面沉降。
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