地下水开采与地面沉降关系

2009年11月4日

作者：杨晓勇

地下水的开采始于20世纪80年代，初期开采强度较低，开采井数量较少，水位埋深多小于20米。随着乡镇工业和城市化建设的迅速发展，深层地下水的开采规模日趋扩大，尤其是进入20世纪90年代，开采量增长迅速，水位持续急剧下降，中期开采达到高峰，地下水位降幅也达到最大值，区域水位降落漏斗范围亦不断扩大。1995年起加强了地下水开采的管理力度，部分超采区的开采量的以压缩，地下水开采量开始缓慢缩减，地下水水位急速下降的趋势得以缓解。

1998年后，地下水的开采量得到了有效控制。2001年实施禁采后，2001~2005年期间共封闭深井460多眼，地下水开采量下降至0，地下水水位出现全面缓慢回升态势，日益恶化的地质环境得到了有效控制。

长期超量开采地下水是地面沉降的主要因素。根据有效应力原理，由于含水层水位的持续下降，孔隙水压力不断减小，有效应力不断增加，使沙层产生垂向压缩变形。与含水层相邻的顶、底板弱透水层中的孔隙水在压力差的作用下，向含水层缓慢渗流孔隙水压力不断消散，有效应力逐渐增加，粘性土层逐渐排水固结。若存在相邻含水层的越流补给，则也可能导致相邻水层发生压密变形。主采层水位下降值越大，持续时间越长，主采层及其顶、底板弱透水层和相邻含水层的压缩（固结）变形量也越大。

沙性土层及粘土层的压缩（固结）变形都由可恢复的初始弹性变形、不可恢复的塑性变形（主固结变形）和（次固结变形）构成，而初始可恢复的弹性变形量是很微小的。

由于研究区地下水汗水系统处于一个较为封闭状态，补水条件差，使得该地区地下水在开采状态下，能够获得的补给量很少，相对隔水边界加快了承压水头的下降速度，含水沙层长期处在较大应力失衡状态，而第Ⅱ承压含水层顶板粘性土为可塑——硬塑状态，压缩性较低，其压缩变形量十分有限，逐渐形成了一定范围的谁降落漏斗，地面沉降逐渐发展。