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北京规划新城地面沉降影响分析_杨艳

67【作者简介】杨 艳(1982-),女,硕士,北京市水文地质工程地质大队(地面沉降监测研究中心)工程师。

贾三满(1961-),男,北京市水文地质工程地质大队副总工程师,教授级高级工程师。

王海刚(1980-),男,硕士,北京市水文地质工程地质大队高级工程师。

周 毅(1983-),男,硕士,北京市水文地质工程地质大队工程师。

【修改日期】2013-09-28【文章编号】1002-1329 (2013)11-0067-05【中图分类号】TU984;P642.26【文献标识码】B 【摘要】地面沉降是发生在平原地区城市的最主要地质灾害之一,北京平原区是我国目前地面沉降发育严重的地区之一。

文章首先概述北京平原区地面沉降发展现状及其主要影响因素;结合北京规划新城发展布局,按照灾害严重区、较严重区、一般区和轻微区四级标准对各规划新城进行地面沉降危险性分区评价;综合分析地面沉降与规划新城建设相互影响关系:地面沉降灾害对新城建设造成一定破坏和潜在威胁,而规划新城建设也将促使局部地区地面沉降灾害进一步发展。

在上述基础上提出规划新城建设过程中应加强监测、减少地下水开采、科学规划、合理避让等工作建议。

【关键词】规划新城;地面沉降;影响分析;危险性评价;北京ABSTRACT: Land subsidence is the main geological disaster in the plain region. The plain area of Beijing is one of the areas with serious land subsidence. This paper first introduces the current situation of land subsidence and its main in fl uencing factors. Then, in combination with the development layout of planned new cities of Beijing, the paper conducts land subsidence risk assessment for each planned new city according to the four-level standard of seismic area, serious area, general area, and minor area. The paper further analyzes the interactive relationship between land subsidence and new city construction: on the one hand, land subsidence can cause certain destruction and potential threat to the construction of new city; on the other hand, the new city construction can result in the further development of land subsidence in certain areas. In the end, the paper puts forward some suggestions for the construction of new city, such as strengthening the monitoring process, reducing groundwater exploitation, conducting scienti fi c planning, making reasonable avoidance, etc.KEYWORDS: planned new city; land subsidence; impact analysis; risk assessment; Beijing北京作为我国首都,是全国政治、经济、文化中心,也是一个人口接近两千万的国际化大都市。

在城市规模日益扩大、城市建设快速发展的同时,缺水形势严峻、土地资源供应紧张等与人口分布集中、功能布局不合理之间的矛盾日益凸显。

为解决城市发展中面临的诸多矛盾和问题,保障首都经济社会的可持续发展,按照《北京城市总体规划(2004年—2020年)》要求,建设通州、顺义、亦庄、大兴、房山、昌平、怀柔、密云、平谷、延庆、门头沟11个新城,在原有卫星城基础上,起到疏解中心城人口和功能、带动周边区域发展的规模化城市地区的作用[1]。

北京平原区是国内地面沉降发展最为快速的地区[2~5],地面沉降已经成为影响北京城市规划和经济建设的主要地质灾害之一,并广泛分布于规划新城区域内,对城市建设与经济发展的负面影响日趋明显[6]。

规划新城建设是北京未来可持续发展的关键所在,而做好地面沉降灾害防控工作是规划新城城市地质安全的重要保障。

1 北京地面沉降概况1.1 地面沉降发展现状北京市位于华北平原西北边缘,地势西北高,东南低。

地面沉降主要发生在永定河冲洪积扇、温榆河冲洪积扇和潮白河冲洪积扇交接地带粘性土层累计厚度较大地区,分布区域占整个北京平原区域面积的2/3。

昌平沙河-八仙庄地区、顺义高丽营-平各庄-天竺一带、朝阳孙河-金盏-三间房一带、通州城区-梨园-台湖一带、大兴榆垡-礼贤地区等均是北京地面沉降发生较早、发展较快的区域。

近年来在海淀山后、平谷城区等地,地面沉降发展迅速,并逐渐成为新的沉降中心区域。

截止到2009年,北京平原区北京规划新城地面沉降影响分析杨 艳 贾三满 王海刚 周 毅北京规划新城地面沉降影响分析杨 艳 贾三满 王海刚 周 毅ANALYSIS ON IMPACT OF LAND SUBSIDENCE ON PLANNED NEW CITIES IN BEIJINGYANG Yan; JIA Sanman; WANG Haigang; ZHOU YiC i v i l F a c i l i 城市规划 CITY PLANNING REVIEW2013年 第37卷 第11期 VOL.37 NO.11 NOV. 2013681.2 地面沉降影响因素分析影响北京地面沉降发育和发展的因素较多,可概括为自然因素和人为因素。

地层岩性、地质构造等自然因素是产生地面沉降灾害的重要地质环境背景,土的次固结沉降对整个北京地面沉降灾害发育影响相当小,一般不予考虑;过量开采地下水、工程建设等[8~9] 等人为因素对北京地面沉降灾害发育起主导作用。

1.2.1 过量开采地下水是引起地面沉降的主要原因1999年以来,北京连续遭遇11年干旱,加剧了北京水资源紧缺的状况[10~12]。

在年降水量持续低于多年平均值的前提下,全市地下水年均开采量仍保持在25亿m 3左右(表1),地下水过量开采区分布广泛。

多年地下水位动态监测结果和地面沉降监测结果均显示:北京平原区地下水动态变化与地面沉降变化趋势基本一致(图2),沉降区域及发展强度随着地下水位的变化而变化,过量开采地下水引发的地下水位下降是引起地面沉降的主要原因。

1.2.2 地层岩性及其结构特征是产生地面沉降的重要地质背景北京地面沉降主要发育在冲洪积扇平原的中下部地区,分布区域与第四系粘性土层可压缩层总厚度分布十分吻合,可压缩层厚度大于150mm 区域也是地面沉降最为发育的地区。

根据地面沉降监测站多年的观测资料分析,不同岩性地层其对地面沉降的贡献量也不相同,在其他条件相当的情况下,粘性土层的沉降量相对要大。

1.2.3 施工降水及建筑荷载对局部地面沉降发展的影响北京平原区主要砂卵砾石、砂土以及砂、砾石、粘土互层等土层结构为主,与上海、苏嘉杭等软土地区建筑荷载对地面沉降的影响十分明显的情况不同[13~14],一般建筑荷载本身对北京区域地面沉降的影响相对较弱,但高密度、大型工程建设,仍将使局部地面荷载增加,造成局部地区沉降较周边相对明显。

随着北京城市建设规模的不断扩大,土地资源供应日益紧张,导致地表高层建筑密集、地下线性工程建设频繁、地下空间开挖越来越深。

在上述工程建设过程中,施工降水对局部地面沉降发育的影响十分明显[15~16]。

如北京地铁5号线某标段工程,施工降水由8m降至23m,监测资料发现,离降水井近的监测点两年沉降量达16.02mm,而离降水井远的监测点两年沉降量仅为6.73mm [17]。

为了降低施工降水造成优质地下水的浪费,北京市政府做了大量工作,从制度建设、管理执行到提高施工技术水平、优化施工降水方案等图1 北京平原区1955-2009年累计沉降量色斑Fig.1 Accumulative subsidence amount in the plain area of Beijing from1955–2009年度200120052006200720082009总用水量(亿m 3)38.9734.5034.334.835.135.5地下水供水量(亿m 3)27.2324.924.3424.1822.921.8地下水供水百分比(%)69.97271706562表1 北京地下水供水情况统计Tab.1 Statistics of groundwater supply in Beijing注:相关统计数据来源于市水务局水资源公报。

图2 王四营站F1-2地层沉降量与该层段内的D1-1水位标高变化关系Fig.2 Relationship between subsidence of F1-2 and water table of D1-1 inWang Siying Monitoring Station累计沉降量大于50mm的面积接近4200km 2,沉降区域涉及昌平、顺义、朝阳、大兴等10个区县,最大累计沉降量超过1100mm,最大年沉降量超过130mm [7](图1)。

目前北京平原区处于地面沉降快速发展时期,其年沉降速率远大于国内地面沉降发育相对严重的长江三角洲地区、汾渭平原地区以及华北平原其他地区,且有严重沉降区域面积不断扩大、累计沉降量逐年增加、局部地区年沉降速率不断加快等发展趋势。

69各方面都卓有成效[18],但由于城市建设规模大、工程施工数量多,对地下水的开采总量仍十分巨大,施工降排水总量仍以亿计,其对区域地面沉降的影响仍不容忽视。

因此,在北京规划新城建设过程中,必须充分考虑施工降水及建筑荷载对局部地面沉降的影响。

2 规划新城地面沉降概况2.1 现状及发展趋势截止到2009年底,除门头沟、密云和延庆新城之外,顺义、大兴、亦庄、通州、房山、平谷、昌平、怀柔8个新城均存在不同程度的地面沉降现象[19]。

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