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地面塌陷频现,城市地质安全如何保障?

2021-08-09 10:37:22    来源: 中国自然资源报    作者:杨旋 周强

河南郑州“7·20”特大暴雨后,人们发现,郑州城市道路竟然出现了2000多处地面塌陷。地质专家指出,郑州地下多分布湿陷性黄土,一旦浸水,极易被掏空,而此次强降雨加速了塌陷,也给城市地质安全敲响了警钟。

面对频繁的极端天气,如何提升城市地质安全保障?专家建言,做好城市地质调查、摸清潜在的隐患首当其冲;建立城市安全风险监测网络,做好空间规划和用途管制,下好城市安全“一盘棋”需要地方统筹推进;最终的目标是提升城市抗击风险、防灾减灾的韧性,防患于未然。

现象:

地面塌陷威胁城市安全

7月22日早晨,郑州市民节先生在上班路上遭遇多处道路塌陷,堪称“步步惊心”。

“7·20”特大暴雨过后,郑州城区的积水逐渐退去,路面上出现了多处塌陷,在一些城市主干道上甚至出现了大面积塌陷,最深达11米,面积有五六十平方米,多处人行道出现直径一两米、深度小于半米的小坑。机动车道中的大坑就像张开的大嘴,露出深埋在地下的管线,有的道路甚至连续出现多个塌陷点。

据统计,7月21日当天,郑州市出现了88处地面塌陷,5天后增加到2057处。

除去降雨的因素,地面塌陷在郑州也曾经多次发生。根据公开报道,2018年郑州发生了45起路面塌陷,2019年为48起,2020年为52起。2014年,郑州市西三环连续发生10多次的坍塌事故,专家分析是由于地下管线施工扰动,加上雨水渗入,诱发地层变形沉降而导致的路面坍塌。

不仅在郑州。近年来,我国多个城市都曾发生地面塌陷,造成不同程度的人员伤亡和财产损失。2020年1月13日,西宁市突发地面塌陷,一辆公交车坠入,造成10人遇难、17人受伤。2019年12月,厦门发生路面塌陷,两辆汽车坠入。2018年,广东佛山发生路面塌陷,面积有两个篮球场大,11人死亡,1人失联。

地面塌陷往往事发突然,难以防范,已经成为威胁城市安全的日常隐患之一。

原因:

地质条件叠加气象因素

“这次的大暴雨相当于把郑州市整个泡了一遍。” 河南省航空物探遥感中心(以下简称河南航遥中心)主任罗玉彬告诉记者,郑州脚下的黄土属于第四系黄土,具有湿陷性, “黄土一泡就成了一摊泥” 。

湿陷性黄土常见于我国北方地区,主要集中在河南、陕西、山西、甘肃、青海等地。这种黄土在干燥状态下硬度较大,一旦遭遇管线漏水或者强降雨,地下被潜蚀掏空,容易造成地下空洞和地面塌陷。

除了地表看得见的坑,那些隐藏在地下看不见的“空洞”才是最可怕的。针对可能发生的险情,7月22日,河南航遥中心成立党员突击队,对郑州市中原区、高新区塌陷点周边、城市主干道、老旧小区等进行地毯式排查,主要利用车载三维地质雷达对道路地下情况进行探测。“这种检测方式,就像给人做CT检查一样,能够较为准确地发现问题。”罗玉彬说。

截至8月2日,该中心累计探测道路24条,布设雷达测线311公里,圈定异常区48处,验证可能发生塌陷的区域29处、空洞15个。

中国地质调查局水文地质环境地质研究所副研究员吕敦玉自2018年来就一直在郑州实施城市地质调查项目。通过这几年的调查,他对郑州的情况十分熟悉。

“从区域位置来看,郑州市位于华北平原南部、黄河冲洪积扇顶部,地壳相对稳定,工程地质条件较好,城市发展受活动断裂、地质灾害等影响较小。目前出现的主要问题是城市的塌陷、内涝、地面沉降等,这主要由于郑州西部黄土堆积多、稳定性差,易诱发地面塌陷;东部地表有松散粉土、砂土,容易被掏空形成地下空洞。”吕敦玉认为,即便如此,从全国范围来看,郑州乃至华北平原,还是非常适宜城市的建设和发展,只是这次暴雨将问题暴露得比较明显。

中国地质调查局地质环境监测院院长郝爱兵指出,地面塌陷的原因主要有三种:一是人类工程活动引起的,包括地下工程施工、采煤、采矿过程中支护措施不到位和大量抽排水;二是地下输水管线长时间漏水,掏空潜蚀地下土体;三是自然因素造成的,包括湿陷性黄土分布区长时间被水浸泡、岩溶发育地区地下水位暴涨暴落等。郑州主要属于第三种,而且这次暴雨起到了催化剂的作用,加剧了塌陷和空洞的形成。

对策:

加强城市地质调查

暴雨之后,吕敦玉也在反思,为什么每当遭遇极端天气,我们的城市就会暴露出很多问题?“从地质角度看,城市化极大改变了城市自然生态本底和水文循环特征,降低了天然防洪排涝能力。并且,很多时候在城市规划、建设、运行中没有充分考虑地质条件约束,未能利用好地质环境优势。”

“在推进以人为核心的新型城镇化背景下,城市地质安全的保障尤为重要。”吕敦玉建议,要进一步加强城市地质安全风险调查评价,将城市关键风险点查清楚,构建风险监测体系,与国土空间规划、用途管制有机融合,在城市的规划建设时能够因地制宜,趋利避害。

郑州作为国家中心城市,人口规模超过千万,虽然这次确实因遭遇了罕见的暴雨极端天气,但同时也暴露出了基础性地质工作不扎实的短板。

像郑州这样常住人口达到千万级的城市,我国已经有17座。当城市人口、功能和规模不断扩大,运行系统日益复杂,安全风险也在不断增大。中国地质调查局城市地质调查工程首席专家、教授级高级工程师葛伟亚指出,在面对突然的自然灾害时,城市可能更脆弱。

郑州这次暴雨后出现多处地面塌陷,其他大城市应该引以为戒,未雨绸缪。葛伟亚建议,对地面塌陷频发的城市,首先要查清地质结构这个孕灾因子,结合气象等致灾因子,提出城市地质风险区,建立监测预警。“一些处在比较特殊位置的城市,比如郑州处在黄河中下游交界地带,应该从流域(区域)角度建立城市灾害防治模式。”

葛伟亚介绍,2018年来,中国地质调查局和相关省市政府合作,在雄安新区、成都、西安、杭州等19个城市开展了多要素城市地质调查示范,围绕“空间、资源、环境、灾害”等方面统筹部署地质调查工作,为城市规划、建设、运行和管理提供自然资源和地质环境保障。

葛伟亚还提出了一个城市安全“三步走”的概念,首先是查清地质条件,做好城市体检,建立“透明城市”,知道灾害风险隐患在哪里;其次是对风险开展动态监测,打造“感知城市”,预判灾害风险发生的可能性;最后则是综合运用大数据,形成灾害风险智能防控系统,构建“智慧城市”。

在郝爱兵看来,自然资源部门主导的城市地质调查,主要有两方面的作用,一方面是查清有利的地质资源环境,为城市空间规划、用途管制提供本底数据,助推城市高质量发展;另一方面就是查清不利的地质条件,圈出潜在的风险隐患,提升城市防灾减灾、抵御风险的地质韧性。目前,物探技术发展很快,对于深度小于50米的具有一定规模的地下空洞、裂缝的探测准确程度大大提高。

郝爱兵也指出,调查的最终导向,应该是建立起城市地质风险监测网络,将地面塌陷、地下水、地面沉降等一系列数据接入智慧城市,同时统筹地下空间开发利用。

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