目前美國的大部分地區都發生了地面沉降,有些地區還相當嚴重。美國已經有遍及45個州超過44030平方公里的土地受到了地面沉降的影響,由此造成的經濟損失更是驚人。僅在美國圣克拉拉山谷,由地面沉降所造成的直接經濟損失,在1979年大約為1.31億美元,而到了1998年則高達3億美元。造成這一災害的主要原因是由于含水層的壓實、有機質土壤的疏干排水、地下采礦、自然壓實、溶坑以及永凍土的解凍等。
美國在地面沉降防治和研究工作中,注重研究開發高新技術,注重水準測量、基巖標和分層標等傳統技術方法利用,并始終把地下水和地面沉降監測工作作為防治地面沉降的基礎,其中一些經驗值得我國學習和借鑒。
監測研究方法不斷創新
美國對地面沉降的監測采取了三種方法,即傳統的監測、GPS監測、合成孔徑干涉雷達監測。
傳統的地面沉降測量方法包括水準測量、基巖標和分層標測量。這些方法精度很高,但只能在比較小的范圍內開展工作。
對于大規模的區域地面沉降監測應該采用先進的全球定位系統(GPS)進行全方位的測量。GPS可借助于人造地球衛星進行三邊測量定位。1996年美國地質調查局在圣克拉山谷河谷建起了地面沉降監測網,確定地面高程的變化情況,而且為與將來的監測結果進行比較建立了基準值。
合成孔徑干涉雷達監測是一種衛星遙感技術,可以敏感地監測出地面沉降的變化。
采取多種措施防止地面沉降
地面沉降在經濟發達地區可能導致嚴重的財產和基礎下部建筑的損失。最具有代表性的地面沉降是由人為造成的,由于人為抽取地下水而導致含水層系統受壓縮而產生地面沉降。針對這種情況必須采取措施減少地下水的使用量,增加地面水補給。因此,隨時正確監測地面和地下水位沉降,并提供標準的數據對于預測和預報地面沉降工作至關重要。美國地質調查局的研究人員根據地面沉降的特點以及實際情況,對其采用以下幾種方法來減緩地面沉降的速度,以及修復地面沉降,把損失降到最低。
含水層存儲和修復技術
為了滿足供水和改善水質的要求,含水層存儲和修復技術在美國各州得以廣泛應用。在圣克拉拉山谷,目前需水量仍然很大,但由于地表水的引入,回灌得以實施,使得地下水抽汲量減少,從而防止了地下水位繼續下降。另外,該區水資源管理局在當地的河流上建立了5個蓄水壩以收集雨水,這樣增加了河水對流經區的地下水的補給。這個地區是美國第一個被發現也是第一個采取有效措施并在1969年前后終止了沉降地區。同樣的情況還有亞利桑那州的中南部,通過引入科羅拉多河的河水,減少了地下水的需求強度,從而緩解了地面沉降。
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