旱涝交错 地陷之灾

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来源：北京科技报

　　5月3日凌晨，“轰”的一声，四川省宜宾市长宁县硐底镇石垭村“大弯头”发生了巨响，随后是持续十多秒的“哗哗”声。天亮后，村民发现“大弯头”出现了一个巨大的坑，深不见底。起初坑口直径有40米左右，由于继续塌陷，直径扩大到了60米左右。村民说，这是目前当地出现的20多个“天坑”中最大的一个，深不见底。

　　石垭村大量出现“天坑”一事成了当地的大新闻，其他乡村的村民专门前来看“稀奇”。这些天坑是怎么形成的？是天灾还是人祸？还会不会继续塌陷？能不能预测和防御？

　　“天坑”的形成同时也引起了当地地质部门的注意。到过现场进行实地调查的宜宾市国土局地质环境监测站站长王拥军告诉《北京科技报》， “天坑”仍有可能继续出现。

　　4月27日以来，石垭村的村民不断被塌陷带来的巨大响声惊扰着，这些大小不一的“天坑”分布在农田、民房旁和公路两侧，塌陷区域达到 0.6平方公里。

　　王拥军透露，初步断定，塌陷是由于地下水位下降引起的。他告诉记者，早在2008年江安县五阁村也曾出现过“天坑”，“罪魁祸首”就是地下水的过度抽取。

　　此外，王拥军还提到，塌陷往往与地貌关系密切，该地属于典型的喀斯特地区。

　　“此次四川出现的‘天坑’，实为岩溶塌陷。”中国地质科学院岩溶地质研究所洞穴研究中心主任陈伟海研究员也听说了“天坑”的事情。他告诉《北京科技报》，西南地区是我国可溶性岩石分布最为广泛的地区，地表水和地下水对可溶岩进行溶蚀等作用后，地表岩石坎坷嶙峋，地下则出现大量洞穴—— 这就是所谓的喀斯特地貌，也称作岩溶地貌。

　　中科院地球化学研究所研究员、岩溶动力学专家刘再华也告诉《北京科技报》，岩溶地貌本来就很脆弱，除了溶洞造成的不稳定因素外，过度抽取地下水使得地下水位明显下降，或者前段时间西南地区先后经历了干旱和降雨，导致当地的地下水位暴起暴落，都是塌陷的诱因。

　　刘再华说，因为地下水位暴起暴落使地下受力波动变大，从而破坏力的平衡。这时地下会形成一个负压，负压如同一种向下的吸引力，把表层的浮土吸走，最终造成塌陷。

　　最新的探测进展显示，这次四川的塌陷区域都处在同一条地下河经过的地方，所以坑的分布如此集中。

　　岩溶塌陷有埋藏型、覆盖型和裸露型三种，四川发生的就是覆盖型岩溶塌陷。这样的岩溶空洞埋藏不深，表层则有一层较松的浮土，肉眼是观察不到空洞的存在的，因此它们最容易蒙蔽人们的眼睛。

　　埋藏型则是在空洞顶层多覆盖了较厚的、固定的“保护层”，比如煤层，即使空洞垮塌，对表层的影响也不大。裸露型则多存在于桂林地区，溶岩出现在地表，因此，人们可以时刻保持警惕，避免在其周围建造房屋。

　　据了解，我国的喀斯特地貌有360多万平方公里，超过了国土面积的1/3，广西、贵州、四川、云南、广东、山西和东北地区都有分布，岩溶塌陷现象也因此比较普遍。

　　2007年7月，广西融安县就曾同时发生11处岩溶塌陷，而且在几日内反复发作，受灾总面积达到4300平方米。紧挨着桂林漓江的村落还曾因为村民放炮，造成地表震动，导致民房附近出现集中塌陷。广东也分别在2004年和2009年出现过较为严重的地铁塌陷事故。

　　“塌陷不仅会对生态环境产生影响，对于农田、建筑也会造成破坏。”陈伟海说，严重的岩溶塌陷，直径和深度可达几十米，车辆、居民都跌入过大坑。我国对建筑物修建地质条件监管较严，在岩溶地貌上，可以采用对建筑物进行整体加固的方法，相当于在空洞之上建一层隔板，以此保证建筑物的安全。

　　在刘再华看来，受岩溶塌陷危害最严重的是公路、铁路等道路工程。“这些工程涉及的范围广泛，地区内的地质状况不能为人们全面掌握，一旦塌陷，后果不堪设想。”刘再华表示。

　　美国肯塔基州曾在喀斯特地区修建高速公路，此后岩溶塌陷导致路面集中出现大坑，损失严重。我国西南地区的桂阳高速公路由于大部分在喀斯特地貌中穿行，当初也曾遭到过专家的质疑。

　　“另外，我们还发现国家在岩溶地区修建水库是存在问题的。”刘再华透露，在此前的研究中，科学家发现水流速越快的地方，岩石溶蚀得就快。而水库的压力值很高，动力作用明显，一旦坝壁存在裂缝，水由此渗透侵蚀洞穴，空洞就会逐渐变大，经过长时间积累，坝壁周围甚至可能形成管道，水库的储水就会流失，直至水库完全失效。同时，堤坝的稳定性也成问题，最严重的可能出现垮塌。

　　“国外已经开始关注特殊地貌中的水库修建问题，但国内目前还没有引起足够的重视。” 刘再华不无忧虑地说。

　　上个世纪90年代初修建的贵州乌江渡水电站，是我国在喀斯特地区第一个大型水电站，由于水库存在裂缝，便采用了灌浆技术进行封填。让人意想不到的是，灌浆中的氢氧化物与空气中的二氧化碳结合形成了碳酸钙的沉积物，经过水库储水的侵蚀，灌浆物质不断被带出，裂缝越来越严重，储水进入后，岩石溶解作用加剧，地下面临被掏空的危险。最后，技术人通过使用优质的灌浆材料重新封填，才使得水库脱离了险境。

　　刘再华认为，岩溶塌陷仅仅是地质塌陷的一种，目前国内地质塌陷较为严重的还有地面的整体沉降，长三角地区、西安、大同、天津都相继出现沉降现象。

　　以最为典型的上海为例，该地区属于第四纪地质，地下是比较松散的黏土和淤泥，建筑地基、新修地铁、开发地下空间等工程都会大量抽取地下水，以至于地下变成了一个漏斗，产生负压，将地面往下吸引，土层固结压密最终导致地表大面积下沉。据了解，从1921年以来，上海市区地面累计沉降量已经超过2米，而海平面不断上升，这将直接影响到上海作为入海口的城市安全。

　　此外，断裂带的存在和活动也会造成地质塌陷，例如北京地区就分布着多条断裂带。北京市已经对东部的通州新城地区进行重点地质沉降监控。

　　“我国目前的地质塌陷很大程度上是由于地下水的过度使用造成的。”刘再华强调。解决措施之一就是进行人工回灌，使地下水位恢复到原先平衡的状态。在建筑物地基、地铁周围尤其要严格控制地下水的抽取量。

　　为了防患于未然，地质监测也显得尤为重要。陈伟海告诉记者，国内使用最为广泛的是地球物理探测，也被称作地质雷达探测。“这就好比检查身体时使用的CT扫描，一旦地下河水位或者溶洞出现变化，都会引起电磁场出现突变，探测仪感知以后，就可以及时进行排查。”

　　目前岩溶地质研究所正在探索一种较为先进的光纤变形监测技术。“在基础土层埋入光纤，压力变化会导致光纤变形，此时，传输终端就会显示地下不稳。”陈伟海解释道。

　　另外，在岩溶地区公路修筑的勘探技术方面，三维直流电阻率法勘探、钻孔CT勘察等也已经可以克服浅部岩溶勘探和隐伏溶洞精细探测的难题，同时根据探测结果进行公路基础设计、选择筑路材料、调整施工技术，这些方面都有成功的实践经验。

　　“事实上，目前国内的技术水平已经达到了有效减少地质塌陷的要求。我们缺乏的是对全国地质塌陷状况的普查。”刘再华坦言，“尤其是对经济欠发达地区，地质探测和监测投入不足，因此塌陷存在盲区。一旦出现突发事件，老百姓也许只能听天由命。”

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