盧耀如院士答網(wǎng)友三問
3.近年很多地方都發(fā)生了地面塌陷事故,這是不是因?yàn)榈叵滤疁p少發(fā)生的,我們的海綿城市計(jì)劃是否對(duì)這方面的問題有實(shí)際的幫助?
城市發(fā)生塌陷有多種原因。有的城市下面有碳酸鹽巖(石灰?guī)r、白云巖等),可為水溶解,產(chǎn)生地下裂隙通道洞穴,即為地下巖溶(喀斯特)現(xiàn)象。這些地下埋深不大的洞穴通道,易受洪水、干旱、震動(dòng)(地震等)及重荷載等許多自然因素影響而產(chǎn)生洞頂塌落,使地表產(chǎn)生塌陷,稱為巖溶塌陷。
巖溶化的碳酸鹽巖上有土層、砂層覆蓋狀態(tài)下,下伏碳酸鹽巖和土、砂覆蓋層間易于產(chǎn)生潛蝕作用,使土、砂層中有洞穴發(fā)育,稱為土洞,發(fā)展到一定程度,土洞頂部土、砂層會(huì)發(fā)生塌陷就成為土洞塌陷。
我國(guó)南北方巖溶地區(qū),都有這類自然巖溶塌陷發(fā)生。但人們的蓄水、抽水、震動(dòng)、爆破以及污染等許多因素影響下,可誘使地下洞穴和土洞加劇形成不穩(wěn)定狀態(tài),而產(chǎn)生人工巖溶塌陷。
不是巖溶地層分布地區(qū)產(chǎn)生的地面塌陷,也有多種成因,有的是地下工程的不當(dāng)開挖,引起上覆巖土體、砂土層發(fā)生塌陷,有的因地下管道漏水產(chǎn)生潛蝕管涌現(xiàn)象,誘發(fā)地表產(chǎn)生塌陷,這類塌陷成因在巖溶地區(qū)也有發(fā)生。
巖溶塌陷在國(guó)內(nèi)外都有,國(guó)外有的大樓陷落,有的地下為巖鹽等可溶巖分布地區(qū),由于巖鹽巖溶發(fā)生塌陷造成城鎮(zhèn)的毀滅。在廣泛分布的地下無充填采礦巷道系統(tǒng)的地帶,發(fā)生地面大幅沉降和塌陷在國(guó)內(nèi)外也廣泛存在。國(guó)內(nèi)外煤田開采達(dá)近千米的礦區(qū),地面沉降達(dá)16-20m,其中還有加深的局部塌陷存在。
可以說,近年來許多地方發(fā)生塌陷災(zāi)害,并不完全是地下水減少發(fā)生的。干旱也使地下水位下降,增厚垂直循環(huán)帶厚度,減少其孔隙間水的凝聚作用而發(fā)生塌陷的成因也是存在的,但不是唯一的。相反,過溫和、洪災(zāi),也會(huì)誘發(fā)更多塌陷。
自然界是復(fù)雜的,加上人工活動(dòng)因素,城市塌陷的發(fā)生是應(yīng)從當(dāng)?shù)刈匀粭l件、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)動(dòng)態(tài)等方面去探索。國(guó)外有的開展房屋保險(xiǎn)措施,包括基礎(chǔ)下有無隱伏洞穴存在的問題。
對(duì)于居民集中的城鎮(zhèn),建立相應(yīng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),探測(cè)地下洞穴是否在發(fā)育、發(fā)展,通過實(shí)地的地質(zhì)雷達(dá)和其他物探工作和地質(zhì)工作調(diào)查研究,這情況下掌握有關(guān)情況(包括檢測(cè))可提供有力的判斷依據(jù)。
前一段時(shí)間有記者采訪我,驚呼:“為什么發(fā)生這么多這么大的城市天坑,是否地球要?dú)缌耍?rdquo;他們把一些大的塌陷稱為天坑,新聞中報(bào)導(dǎo)也這么稱呼,因有“天”字似乎更恐怖。我說地面塌陷特別是巖溶塌陷,世界上早已有了,人類對(duì)其認(rèn)識(shí)也不斷深入,世界在發(fā)展,人類在發(fā)展,發(fā)生塌陷并不是地球要?dú)纭?/p>
地質(zhì)上稱為天坑的是指碳酸鹽巖地區(qū)有大的洞穴存在,然后發(fā)生陷落,進(jìn)而在地下不斷的發(fā)展大的通道,大塌陷的天坑直徑可達(dá)幾百米,深度也達(dá)數(shù)百米,這種天坑及地下大暗河通道是目前研究的一個(gè)重點(diǎn),這類天坑在我國(guó)廣西的西部、長(zhǎng)江三峽、重慶等地區(qū)都有分布。這天坑是自然界賦予的資源,塌陷不是地球毀滅的前兆。塌陷的英文是collapse,大的天坑是中國(guó)首次發(fā)現(xiàn)報(bào)導(dǎo)的,朱學(xué)穩(wěn)教授稱之為“天坑”,有人認(rèn)為就是大塌陷。在國(guó)外,這“天坑”的學(xué)術(shù)名稱也叫作為“Tiankeng”。2008年8月我們?nèi)ヅ餐⒓訃?guó)際三十三屆地質(zhì)大會(huì),會(huì)后挪威巖溶專家請(qǐng)中、加、塞等幾個(gè)國(guó)家的專家進(jìn)北極圈內(nèi)考察。一次挪威專家讓我去看“天坑”,我看了后告訴他:這不是中國(guó)稱之為天坑的喀斯特現(xiàn)象。
這三個(gè)問題來看,說明我們應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)地、全面地綜合認(rèn)識(shí)地球的復(fù)雜性,更科學(xué)地防治與減輕自然災(zāi)害,不能盲目地采用單一的措施,結(jié)果會(huì)使自己一葉遮目,不識(shí)泰山,不知自然界的復(fù)雜性而采取片面的措施。
人類居住在地球上,應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)地球、尊重地球、和諧地球,人類會(huì)更好地發(fā)展,過上更美好的生活。光明的未來是屬于人類的。
盧耀如
2015.3.10
編輯:zhaoai