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地面塌陷頻現,城市地質安全如何保障?

2021-08-09 10:37:22    來源: 中國自然資源報    作者:楊旋 周強

河南鄭州“7·20”特大暴雨后,人們發現,鄭州城市道路竟然出現了2000多處地面塌陷。地質專家指出,鄭州地下多分布濕陷性黃土,一旦浸水,極易被掏空,而此次強降雨加速了塌陷,也給城市地質安全敲響了警鐘。

面對頻繁的極端天氣,如何提升城市地質安全保障?專家建言,做好城市地質調查、摸清潛在的隱患首當其沖;建立城市安全風險監測網絡,做好空間規劃和用途管制,下好城市安全“一盤棋”需要地方統籌推進;最終的目標是提升城市抗擊風險、防災減災的韌性,防患于未然。

現象:

地面塌陷威脅城市安全

7月22日早晨,鄭州市民節先生在上班路上遭遇多處道路塌陷,堪稱“步步驚心”。

“7·20”特大暴雨過后,鄭州城區的積水逐漸退去,路面上出現了多處塌陷,在一些城市主干道上甚至出現了大面積塌陷,最深達11米,面積有五六十平方米,多處人行道出現直徑一兩米、深度小于半米的小坑。機動車道中的大坑就像張開的大嘴,露出深埋在地下的管線,有的道路甚至連續出現多個塌陷點。

據統計,7月21日當天,鄭州市出現了88處地面塌陷,5天后增加到2057處。

除去降雨的因素,地面塌陷在鄭州也曾經多次發生。根據公開報道,2018年鄭州發生了45起路面塌陷,2019年為48起,2020年為52起。2014年,鄭州市西三環連續發生10多次的坍塌事故,專家分析是由于地下管線施工擾動,加上雨水滲入,誘發地層變形沉降而導致的路面坍塌。

不僅在鄭州。近年來,我國多個城市都曾發生地面塌陷,造成不同程度的人員傷亡和財產損失。2020年1月13日,西寧市突發地面塌陷,一輛公交車墜入,造成10人遇難、17人受傷。2019年12月,廈門發生路面塌陷,兩輛汽車墜入。2018年,廣東佛山發生路面塌陷,面積有兩個籃球場大,11人死亡,1人失聯。

地面塌陷往往事發突然,難以防范,已經成為威脅城市安全的日常隱患之一。

原因:

地質條件疊加氣象因素

“這次的大暴雨相當于把鄭州市整個泡了一遍。” 河南省航空物探遙感中心(以下簡稱河南航遙中心)主任羅玉彬告訴記者,鄭州腳下的黃土屬于第四系黃土,具有濕陷性, “黃土一泡就成了一攤泥” 。

濕陷性黃土常見于我國北方地區,主要集中在河南、陜西、山西、甘肅、青海等地。這種黃土在干燥狀態下硬度較大,一旦遭遇管線漏水或者強降雨,地下被潛蝕掏空,容易造成地下空洞和地面塌陷。

除了地表看得見的坑,那些隱藏在地下看不見的“空洞”才是最可怕的。針對可能發生的險情,7月22日,河南航遙中心成立黨員突擊隊,對鄭州市中原區、高新區塌陷點周邊、城市主干道、老舊小區等進行地毯式排查,主要利用車載三維地質雷達對道路地下情況進行探測。“這種檢測方式,就像給人做CT檢查一樣,能夠較為準確地發現問題。”羅玉彬說。

截至8月2日,該中心累計探測道路24條,布設雷達測線311公里,圈定異常區48處,驗證可能發生塌陷的區域29處、空洞15個。

中國地質調查局水文地質環境地質研究所副研究員呂敦玉自2018年來就一直在鄭州實施城市地質調查項目。通過這幾年的調查,他對鄭州的情況十分熟悉。

“從區域位置來看,鄭州市位于華北平原南部、黃河沖洪積扇頂部,地殼相對穩定,工程地質條件較好,城市發展受活動斷裂、地質災害等影響較小。目前出現的主要問題是城市的塌陷、內澇、地面沉降等,這主要由于鄭州西部黃土堆積多、穩定性差,易誘發地面塌陷;東部地表有松散粉土、砂土,容易被掏空形成地下空洞。”呂敦玉認為,即便如此,從全國范圍來看,鄭州乃至華北平原,還是非常適宜城市的建設和發展,只是這次暴雨將問題暴露得比較明顯。

中國地質調查局地質環境監測院院長郝愛兵指出,地面塌陷的原因主要有三種:一是人類工程活動引起的,包括地下工程施工、采煤、采礦過程中支護措施不到位和大量抽排水;二是地下輸水管線長時間漏水,掏空潛蝕地下土體;三是自然因素造成的,包括濕陷性黃土分布區長時間被水浸泡、巖溶發育地區地下水位暴漲暴落等。鄭州主要屬于第三種,而且這次暴雨起到了催化劑的作用,加劇了塌陷和空洞的形成。

對策:

加強城市地質調查

暴雨之后,呂敦玉也在反思,為什么每當遭遇極端天氣,我們的城市就會暴露出很多問題?“從地質角度看,城市化極大改變了城市自然生態本底和水文循環特征,降低了天然防洪排澇能力。并且,很多時候在城市規劃、建設、運行中沒有充分考慮地質條件約束,未能利用好地質環境優勢。”

“在推進以人為核心的新型城鎮化背景下,城市地質安全的保障尤為重要。”呂敦玉建議,要進一步加強城市地質安全風險調查評價,將城市關鍵風險點查清楚,構建風險監測體系,與國土空間規劃、用途管制有機融合,在城市的規劃建設時能夠因地制宜,趨利避害。

鄭州作為國家中心城市,人口規模超過千萬,雖然這次確實因遭遇了罕見的暴雨極端天氣,但同時也暴露出了基礎性地質工作不扎實的短板。

像鄭州這樣常住人口達到千萬級的城市,我國已經有17座。當城市人口、功能和規模不斷擴大,運行系統日益復雜,安全風險也在不斷增大。中國地質調查局城市地質調查工程首席專家、教授級高級工程師葛偉亞指出,在面對突然的自然災害時,城市可能更脆弱。

鄭州這次暴雨后出現多處地面塌陷,其他大城市應該引以為戒,未雨綢繆。葛偉亞建議,對地面塌陷頻發的城市,首先要查清地質結構這個孕災因子,結合氣象等致災因子,提出城市地質風險區,建立監測預警。“一些處在比較特殊位置的城市,比如鄭州處在黃河中下游交界地帶,應該從流域(區域)角度建立城市災害防治模式。”

葛偉亞介紹,2018年來,中國地質調查局和相關省市政府合作,在雄安新區、成都、西安、杭州等19個城市開展了多要素城市地質調查示范,圍繞“空間、資源、環境、災害”等方面統籌部署地質調查工作,為城市規劃、建設、運行和管理提供自然資源和地質環境保障。

葛偉亞還提出了一個城市安全“三步走”的概念,首先是查清地質條件,做好城市體檢,建立“透明城市”,知道災害風險隱患在哪里;其次是對風險開展動態監測,打造“感知城市”,預判災害風險發生的可能性;最后則是綜合運用大數據,形成災害風險智能防控系統,構建“智慧城市”。

在郝愛兵看來,自然資源部門主導的城市地質調查,主要有兩方面的作用,一方面是查清有利的地質資源環境,為城市空間規劃、用途管制提供本底數據,助推城市高質量發展;另一方面就是查清不利的地質條件,圈出潛在的風險隱患,提升城市防災減災、抵御風險的地質韌性。目前,物探技術發展很快,對于深度小于50米的具有一定規模的地下空洞、裂縫的探測準確程度大大提高。

郝愛兵也指出,調查的最終導向,應該是建立起城市地質風險監測網絡,將地面塌陷、地下水、地面沉降等一系列數據接入智慧城市,同時統籌地下空間開發利用。

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