武汉地区地面沉降新特征的研究及对策

祝文龙  杨明

湖北地矿建设勘察有限公司  湖北省武汉市 430000

摘要：本文分析了武汉地区地面沉降的新特征，包括地面沉降速度有所增加、水位下降影响了水资源的供给与利用、对城市规划、土地利用和基础设施建设提出了新的挑战，并对武汉地区地面沉降的应对策略进行了简要总结，包括实施先进的监测系统、完善城市规划法规、有效利用岩土工程技术、促进可持续发展实践。通过进行策略整合，主管部门可以更好地制定应对方案，最大限度地减轻沉降风险，维护城市基础设施的完整性。

关键词：武汉地区；地面沉降；新特征；对策

引言：地面沉降已经成为武汉地区城市发展的一个严重问题，可能导致不同程度的建筑物损坏，引发一系列的水资源问题，增加地质灾害的发生风险，降低城市居民的生活质量。分析地面沉降的新特征，实施安全有效且具有针对性的应对策略，才能不断提高城市环境的弹性，为城市发展奠定下良好的基础。

1、武汉地区地面沉降的新特征

1.1地面沉降速度有所增加

近年来，武汉地区地面沉降的速度明显加快，对基础设施稳定性和城市韧性提出了重大挑战。导致这一现象的因素包括过度开采地下水、快速城市化以及自然生态系统的平衡被破坏。

1.2水位下降影响了水资源的供给与利用

地下水过度开采不仅会导致地面沉降，还会导致土地不稳定和盐水入侵，使水管理工作进一步复杂化。此外，农业、工业和家庭用水对地下水的依赖，也在一定程度上加剧了水资源的短缺问题，使地面沉降难以得到有效的处理。

1.3对城市规划、土地利用和基础设施建设提出了新的挑战

地面沉降给武汉地区的城市规划、土地利用和基础设施建设带来了新的挑战。沉降引起的土地变形可能会损坏道路、建筑物和地下设施等基础设施，从而损害其功能和安全[1]。此外，沉降模式的不可预测性使长期规划工作变得复杂，需要采取适应性策略来减轻风险并确保可持续发展。

2、武汉地区地面沉降的应对策略

2.1实施先进的监测系统

实施先进的监测系统可实时跟踪地面沉降，分析地面沉降的新特征，使主管部门做出明智的决策，有效缓解沉降现象。以下是先进监测系统的关键组成部分：（1）星基雷达干涉测量（InSAR）：InSAR技术利用卫星雷达传感器以高空间和时间分辨率测量地面变形。通过分析随时间推移获取的干涉合成孔径雷达（SAR）图像，InSAR可以检测沉降引起的毫米级地面运动。在武汉地区，InSAR可实现城乡大面积沉降现象的全面覆盖和监测。（2）地面传感器：地面传感器，包括全球导航卫星系统（GNSS）接收器、引伸计和倾斜计，通过提供本地沉降测量来补充卫星监测。GNSS接收器通过监测卫星信号来跟踪地面高度的变化，而引伸计和倾斜计则分别测量土壤变形和倾斜角度。部署地面传感器网络可以对特定感兴趣地点（例如关键基础设施和高风险区域）的沉降进行详细监测。（3）地理信息系统（GIS）：GIS技术集成了沉降、土地利用、水文和基础设施的空间数据，以促进沉降影响的综合分析和可视化[2]。基于GIS的建模工具使主管部门能够评估沉降风险、识别脆弱区域并制定有针对性的缓解策略。通过将沉降图与人口和基础设施数据叠加，决策者可以优先考虑资源分配和干预计划。

2.2完善城市规划法规

城市规划法规在塑造武汉地区的建筑环境和减轻地面沉降的不利影响方面发挥着关键作用。通过完善规划法规，地面沉降的危害性可以得到有效控制，从而促进城市建设的可持续发展。以下是完善城市规划法规的一些关键方面：（1）沉降风险评估：将沉降风险评估纳入城市规划法规，使政策制定者能够识别容易发生地面沉降的区域，并相应地优先考虑缓解措施。地理信息系统（GIS）、遥感技术和地质调查为评估地下水枯竭、土壤成分和土地利用模式等沉降风险因素提供了宝贵的数据。将沉降风险地图纳入土地利用规划可以引导开发远离高风险地区，并促进城市的弹性增长。（2）分区条例：分区条例能够规范土地使用实践并防止易沉降地区的不当开发。通过根据沉降风险水平划定分区，主管部门可以限制脆弱地区的高强度开发，同时促进兼容的土地利用，最大限度地减少对环境的影响。分区法规可能包括对沉降敏感区域的限制、密度限制以及绿地保护规定，以增强恢复力并减少沉降危害。（3）建筑规范和标准：严格的建筑规范和标准能够确保受沉降影响地区的建筑物和基础设施的结构完整性。结合抗沉降设计原则，例如深基础系统、灵活的建筑材料和适应性施工技术，增强了结构对地面运动的弹性。建筑规范还可能要求进行岩土工程现场调查、土壤稳定措施和地基加固，以减轻沉降引起的风险并保护公共安全。

2.3有效利用岩土工程技术

先进的岩土工程技术已成为有效缓解沉降风险、增强基础设施复原力和城市景观长远规划的关键策略。以下是岩土工程技术的有效利用带来的主要好处：（1）精密工程解决方案：先进的岩土工程技术提供精确且量身定制的解决方案，以减轻地面沉降的不利影响。通过采用有限元分析（FEA）和数值模拟等复杂的建模工具，工程师可以预测沉降引起的地面运动，评估其对基础设施的影响，并设计适当的缓解措施。（2）创新地基改良技术：土壤稳定、地基加固、灌浆技术等创新地基改良技术的出现，为提高易沉降土壤的稳定性和承载力提供了有效手段。这些技术可以解决土壤弱点，减轻沉降，并降低建筑物、道路和公用设施结构损坏的风险。（3）可持续基础设施发展：先进的岩土工程技术通过最大限度地减少施工活动的环境足迹和优化资源利用来促进可持续基础设施发展。通过采用土壤回收、土工合成材料加固和生物基土壤稳定剂等环保做法，工程师可以减轻地面沉降的影响，同时提高生态恢复力。

2.4推动可持续发展实践

在武汉地区不断变化的城市环境中推动可持续发展实践，能够更好地保护自然资源，缓解地面沉降的同时为环境保护、城市发展、经济增长等带去积极而深远的影响。以下是可持续发展实践的主要原理和具体应用：（1）雨水收集和管理：雨水收集和管理系统捕获降水径流并将其用于非饮用水用途，例如灌溉、景观美化和冲厕。在武汉地区，降水和地下水位的季节性波动加剧了地面沉降，雨水收集实践可以减少对地下水资源的依赖，补充含水层，并减轻因过度开采地下水而导致的沉降风险[3]。（2）绿色基础设施解决方案：绿色基础设施解决方案，包括绿色屋顶、透水路面和城市绿地，促进自然保水、渗透和补给过程，减轻地面沉降对城市水文的不利影响。通过增强土壤保水性、减少地表径流和提高地下水补给率，绿色基础设施解决方案有助于稳定土壤状况、减轻侵蚀并降低城市地区的沉降风险。（3）低影响发展战略：低影响发展（LID）战略将可持续雨水管理实践纳入城市规划和设计，最大限度地减少不透水表面，并最大限度地利用自然排水系统。生物洼地、雨水花园和人工湿地等LID技术可以减少雨水径流、减轻洪水风险并增强土壤渗透性，从而减少武汉地区地面沉降的可能性。

结束语

总而言之，解决武汉地区的地面沉降问题需要采取多种策略，以实施先进的监测系统、完善城市规划法规、有利用岩土工程技术、促进可持续发展实践为代表的应对策略，具有极高的应用价值和良好的应用效果，必须引起主管部门的高度重视。

参考文献：

[1]魏以宽，闵天，邹崇尧，等.基于InSAR的武汉地区2016—2021年地面沉降监测[J].地理空间信息，2023，21（10）：69-72.

[2]杨龙，徐海清，李长冬，等.武汉软土地区盾构施工地面沉降与注浆加固研究[J].人民长江，2021，52（03）：131-136.

[3]张扬，刘艳芳，刘莹，等.武汉市地面沉降时空分异特征及地理探测机制[J].武汉大学学报（信息科学版），2022，47（09）：1486-1497.