盧耀如院士答網友三問
3.近年很多地方都發生了地面塌陷事故,這是不是因為地下水減少發生的,我們的海綿城市計劃是否對這方面的問題有實際的幫助?
城市發生塌陷有多種原因。有的城市下面有碳酸鹽巖(石灰巖、白云巖等),可為水溶解,產生地下裂隙通道洞穴,即為地下巖溶(喀斯特)現象。這些地下埋深不大的洞穴通道,易受洪水、干旱、震動(地震等)及重荷載等許多自然因素影響而產生洞頂塌落,使地表產生塌陷,稱為巖溶塌陷。
巖溶化的碳酸鹽巖上有土層、砂層覆蓋狀態下,下伏碳酸鹽巖和土、砂覆蓋層間易于產生潛蝕作用,使土、砂層中有洞穴發育,稱為土洞,發展到一定程度,土洞頂部土、砂層會發生塌陷就成為土洞塌陷。
我國南北方巖溶地區,都有這類自然巖溶塌陷發生。但人們的蓄水、抽水、震動、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定狀態,而產生人工巖溶塌陷。
不是巖溶地層分布地區產生的地面塌陷,也有多種成因,有的是地下工程的不當開挖,引起上覆巖土體、砂土層發生塌陷,有的因地下管道漏水產生潛蝕管涌現象,誘發地表產生塌陷,這類塌陷成因在巖溶地區也有發生。
巖溶塌陷在國內外都有,國外有的大樓陷落,有的地下為巖鹽等可溶巖分布地區,由于巖鹽巖溶發生塌陷造成城鎮的毀滅。在廣泛分布的地下無充填采礦巷道系統的地帶,發生地面大幅沉降和塌陷在國內外也廣泛存在。國內外煤田開采達近千米的礦區,地面沉降達16-20m,其中還有加深的局部塌陷存在。
可以說,近年來許多地方發生塌陷災害,并不完全是地下水減少發生的。干旱也使地下水位下降,增厚垂直循環帶厚度,減少其孔隙間水的凝聚作用而發生塌陷的成因也是存在的,但不是唯一的。相反,過溫和、洪災,也會誘發更多塌陷。
自然界是復雜的,加上人工活動因素,城市塌陷的發生是應從當地自然條件、地質結構、水文地質動態等方面去探索。國外有的開展房屋保險措施,包括基礎下有無隱伏洞穴存在的問題。
對于居民集中的城鎮,建立相應的監測系統,探測地下洞穴是否在發育、發展,通過實地的地質雷達和其他物探工作和地質工作調查研究,這情況下掌握有關情況(包括檢測)可提供有力的判斷依據。
前一段時間有記者采訪我,驚呼:“為什么發生這么多這么大的城市天坑,是否地球要毀滅了?”他們把一些大的塌陷稱為天坑,新聞中報導也這么稱呼,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,人類對其認識也不斷深入,世界在發展,人類在發展,發生塌陷并不是地球要毀滅。
地質上稱為天坑的是指碳酸鹽巖地區有大的洞穴存在,然后發生陷落,進而在地下不斷的發展大的通道,大塌陷的天坑直徑可達幾百米,深度也達數百米,這種天坑及地下大暗河通道是目前研究的一個重點,這類天坑在我國廣西的西部、長江三峽、重慶等地區都有分布。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,大的天坑是中國首次發現報導的,朱學穩教授稱之為“天坑”,有人認為就是大塌陷。在國外,這“天坑”的學術名稱也叫作為“Tiankeng”。2008年8月我們去挪威參加國際三十三屆地質大會,會后挪威巖溶專家請中、加、塞等幾個國家的專家進北極圈內考察。一次挪威專家讓我去看“天坑”,我看了后告訴他:這不是中國稱之為天坑的喀斯特現象。
這三個問題來看,說明我們應當系統地、全面地綜合認識地球的復雜性,更科學地防治與減輕自然災害,不能盲目地采用單一的措施,結果會使自己一葉遮目,不識泰山,不知自然界的復雜性而采取片面的措施。
人類居住在地球上,應當認識地球、尊重地球、和諧地球,人類會更好地發展,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