压缩率意味着什么?全国政协委员、华东师范大学教授陆健健对此有个形象的比方,就是冲积土地从“豆腐”变成“豆腐干”过程中的压实作用,从而向下塌陷。
如果说海平面上升毋庸置疑是全球问题,需依赖各国协同效应;上游大坝对三角洲的威胁,需要高度智慧的穿越才可能解决,那么由于采集地下水等引起的三角洲地陷问题,似乎并不存在争议的空间了。
中外激辩上海沉降危险
在科罗拉多大学得出这一惊人结论方面,争议依然很大。
在普通人看来,一个名不经传的美国科罗拉多大学对上海甚至世界三角洲指手画脚,不一定有多大的可信度。
上海地质专家则从技术上进行了驳斥,认为科罗拉多大学通过卫星图片测量在精度方面存在很大限制,不如我国地面测量数据,不一定准确,因此不认同我国三大三角洲已列入“最严重级别”的结论。
解答上述疑问,我们当然需要“核查”主角的身份以及该份报告的出炉始末。
翻开美国科罗拉多大学的档案可以发现,参与该项报告的所有学者都在研究河流和三角洲领域有着多年经验。
大约是在2007年的时候,在美国的INSTAAR(美国北极与高山研究所)举行了一次名为“脆弱的三角洲”的研讨会,参加会议的包括美国、英国、日本等国的专家,他们的结论几乎惊人地一致:在他们各自研究的各个国家的三角洲地区,均出现了不同程度的灾害。于是与会者一致决定,成立一个专门研究三角洲沉陷问题的小组,发起此会议的科罗拉多大学作为领衔者,主要负责人有该大学教授阿尔伯特·凯特纳。
会后研究小组向美国国家科学基金会申请资金,希望对全球的三角洲进行一次更加全面的“体检”。正因为密西西比河三角洲的新奥尔良地区发生过令全美国沉陷悲痛的卡特里娜飓风,因而很快,他们的申请就被批准了。他们总共获得了420万美元的资金(此后美国宇航局也提供了部分资金),用于建立CSDMS系统,对全球各大三角洲进行更为详细的监测。
在这个过程中,凯特纳教授和其他专家根据从美国宇航局(NASA)提供的雷达地形测绘任务系统的卫星图,进行了更为彻底的研究。这个目前最为顶尖的雷达地形测绘任务系统,是由美国NASA卫星上的雷达系统,对全球80%地表进行为期12天的扫描所积累的图像记录所汇总的庞大数据库。专家们从NASA手中获得了这些珍贵的卫星图资料,并对全球大多数三角洲地区从1760年到1922年间的地图进行了对比,凯特纳教授和其他专家还对历史上的三角洲海平面数据进行了详细而缜密的分析和比较,对这些地区的森林采伐、森林火灾、土地利用情况和气候变化,也做了不同程度的研究,最终得出结论。
凯特纳教授认为,最重要的是对不同的数据源进行不断的比较,而不是对当地所获得的评估数据进行单一分析。他的态度充满自信:“在美国,我们也有当地机载雷达激光数据,这些数据能够提供更高精度的一手资料,但对于所有被列入研究范围的三角洲来说,这些资料并非总是最有用的。我们的确提供了一个较为保守的三角洲现状评估。不能说我们的数据完美无缺,但可以肯定的一点是,我们的数据绝对不是‘分析卫星云图’那么简单。”
梳理清楚相关报告的基石,有助于接下来展开的地陷真相探讨。
如果说气候持续变暖引发的沉没危机是外来威胁,那么对于像上海这样的河口城市而言,三角洲的先天缺陷带来的沉降现象,则加剧了这一威胁的严重程度。
地陷:上海的影子
科罗拉多大学的报告没有提及沉降的具体数字。不过,对此,官方并不讳言,对于三角洲沉降的情况,近年来多个部门持续对外发布研究结果。
从1921年开始,每年上海都在“下降”。
上海市地质调查研究院副总工程师严学新曾公开证实,上海在1921年首次发现了地面沉降现象,1921年到1965年这45年间,中心城区地面平均下沉了1.76米,最严重的地点达2.63米,差不多是一层楼的高度,地面标高比黄浦江高潮位低了2米左右。
2002年,上海地质学家曾集体编写过一本叫《上海城市地质-迈向可持续发展之路》的书。作为编写者之一的上海地质学会秘书长、地质专家刘守祺,就曾表示,“上海是个一边升,一边沉的城市”,是典型的软土地区,典型的高速发展城市,目前面临的最大地质灾害就是地面沉降。
中国国土资源部2004年公布的新一轮中国地下水资源评价同样显示,中国地面沉降中心累计最大沉降量超过2米的有上海、天津、太原。
如果说起这些还不能让你敏感的话,那先去看看上海地标的遭遇吧。
上海环球金融中心地处上海市陆家嘴板块,在这一占地28平方公里的区域上,集中了全上海、乃至全国最尖端的金融集团,可谓是全国经济的载重体。作为我国科普期刊领导者的《新知客》,于2009年第9期刊载道:陆家嘴正以每10年0.15米——几乎一个台阶的速度下沉。0.15米是上海市采用回灌技术以来,陆家嘴减缓沉降后的速度,在这之前,陆家嘴沉降最严重的时候曾经出现过仅一年就下沉0.11米的情况。通常,盖房时,对待地下水的态度是“只抽不灌”,抽出的地下水通过下水管、污水管进入城市管网,直至1966年,上海市开始采取地下水人工回灌的方法阻止沉降。
当然,对于上海选择在陆家嘴打造金融中心,相信有关方面对于沉降问题已进行了精心的计算和考虑,据刘守祺介绍,“吃重的是70米以下的含水层,上海的大型建筑如‘东方明珠’和南浦大桥都是用这里做桩基吃力层,一旦打浅了就会倾斜甚至坍塌。”但由于更多资料并未向社会公开,尚未能阻止忧虑者的猜测。
沉降下一个焦点在哪呢?会不会是外滩?结果尚不明晰。目前能查得到的公开数据显示,1962年,地面沉降调查小组曾披露:其时外滩地面标高只有3.7米,在1950年时还是4.5米,短短的11年下降了0.8米。
作为国际化金融都市,上海有沉没危险的消息无疑令人震惊,但并非无迹可寻。关于上海受地陷之苦的研究,确实不少。
“不得了啦,墙壁都开裂的!”
“哦呦,拉开这么宽的口子,要吓死人了。”
事隔多年,谈起起2003年的凯华公寓事件,原住在该小区的老居民仍然心有余悸。始建于1998年的凯华公寓,是一幢7层高的商住两用楼,位于上海市徐汇区凯旋路的一条老弄堂内,2003年该公寓多处墙壁出现裂缝,导致56户居民日常生活严重受影响。这应该是上海有沉降历史以来一个比较突出的事件。
目前虽无专家出面直接论证该事件为地面沉降,但上海的沉降,确实仍在发生。
上海地方志办公室的官方网站上,有关上海地面沉降的资料和数据清晰可查。
1956年在普陀区中部北站一带出现100毫米的沉降中心;
1958年平凉路一带出现170毫米的沉降中心;
1965年,上海市市区大部分地区地面沉降总量在75厘米以上,普陀、长宁、静安、黄埔、杨浦等区总沉降达到1.0至1.5米,形成以市区为中心,以东西两个工业区为主体的蝶形沉降漏斗。
经过调整对地下水的开采,1965年之后的市区沉降得到明显改善,1999年年均沉降为12.29毫米,到2003年下降到只有10毫米,2009年的数据约为7毫米,但陆家嘴的缓慢下沉,仍然具有代表性。
曾有观点认为,市区人口数量庞大,集中建设的房屋和市政建设过于复杂,才导致地面沉降,市郊、偏远地区不会存在这一问题。事实不然,上海较为边远的嘉定、松江、奉贤各区也是沉降高发区域。
官方文件曾经披露过相关数据。
2001年,奉贤区水文站检测得出郊区沉降开始加速,奉贤区每年正以16毫米的速度下沉;2006年《嘉定区处置地质灾害应急预案》明确提到,“嘉定镇街道、嘉定工业区、真新街道、南翔镇、江桥镇等区域由于经济的发展,各区域工业发展,城镇基本建设设施增加,车辆往来震动,人类活动比较频繁等因素,地面负荷相对比较大,地面沉降区域较多。由于地面沉降在人口密集居住区产生的低洼地段较多,如遇持续暴雨,这些地段将很有可能积水。
凯华公寓并没有因开裂而人去楼空,相反,坐拥繁华地段的它,如今成为二手楼市的香饽饽。但并非每一个沉降案例都会有这样的好结果。
地面沉降容易造成安全程高的丧失,加剧了潮灾和涝灾。而上海的地面沉降更多的是不均匀性,也使得部分地区地下水排水沟管坡度改变,排水泵站排水不畅。
1947年7月25日,上海受台风、大潮、暴雨三面夹击,当日吴淞口高潮位5.18米,黄浦江苏州河口高潮位4.77米,海塘、江堤决口50多处,田地被淹145万亩,川沙、南汇、奉贤、崇明仅房屋就倒塌6万余间。市区南京东路永安百货公司一带水深达1米,黄浦江舢板可长驱直入。
1962年8月2日,上海受7号台风侵袭,市区一片汪洋,交通停顿一天多,这次洪魔十天后才完全撤退。
在1966年上海实施地下水回灌措施前,一遇到暴雨和潮灾,就造成半个市区被淹的状况,工厂停工、商店停业、仓库遭淹、住宅进水、交通中断,甚至造成人员伤亡,损失惨重。
2000年7月20日,上海市杨浦区一根700毫米口径的地下输水管爆裂,附近多个小区居民家中进水。经查原因是此处地面不均匀沉降所致。
2003年,地铁四号线地面出现漏斗状塌陷。
2004年夏天,上海市天山路两户居民四口人煤气中毒,经抢救所幸没有生命危险。调查发现,煤气泄漏的原因是地面发生沉降,将一根口径为300毫米的煤气管道扯断。
2009年7月30日午后的那场70年一遇大暴雨,上海市区70多条段马路积水10-30厘米,闸北、卢湾等地3000多户居民家中进水5-10厘米。
目前,在上海,局部性的、可观测到的地面沉降依然比比皆是。在上海大学新校区的师生曾说,落成10年左右的教学楼,就能看到楼房架空过道上的非均匀沉降。
因地面沉降带来的诸多不便,对上海老百姓来说,如同地震与日本,已经很难分离。
冰冷的数字更显可怕:自1921年发生地面沉降以来至今,上海沉降面积已达1000平方公里。
2006年时的公开报道显示,上海中心城区地面标高在3—3.5米,内环线内区域标高在2.5—3米。当时人们惊叹上海倘若再以这样的速度沉降,数十年后,上海人将生活于海平面以下。
三角洲“集体沉默”
地面沉降之魔绝对不是安分之徒。更多的地陷新闻已现诸其他城市。上网搜索“地陷”一词,相关网页竟达493000篇之多。
曼谷:每年以10厘米的速度在下沉,若不采取措施,“东方威尼斯”20年后将不复存在。
上海:目前地面以平均每年7毫米的速度下降。有专家惊呼:再下沉2米上海将有被汪洋袭击的危险。
天津:塘沽地区20世纪90年代比五六十年代海拔高度降低了3米,海河出现海水倒灌。
北京:截至2003年底,五个地区出现较大的地面塌陷,累计沉降量大于50毫米的已达2815平方公里,最大沉降量达722毫米。
地面沉降发生在世界重要的河口三角洲地区,土地在以“集体沉默”的方式表达了抗议。
真相往往比我们预知的要糟糕得多。综合各方面的消息分析,河口城市生存之艰难,早已被先知先觉的科学家料个正着。
河口三角洲地区,依河流而生,建构的基础也是大江大河从上游流下的泥沙,薄弱的“基因”容易受外来环境的影响,海潮侵蚀、地下水超采、高楼林立,河口城市的脆弱性一览无遗。
《科技日报》曾专门分析过三角洲地质特点指出:在这些地区第四纪沉积物厚度大,地下水储量丰富,潜水面离地表近,便于开采。随城市规模变大,人口剧增,对地下承压水的开采量呈急剧增加的趋势,使地下水位形成大面积漏斗,随地下水开采量增加,漏斗面积扩大,原含水层中由于水被采出变成松散沉积物,在重力作用下发生压实,从而导致地表沉降。
全球超过60%的人口,以及2/3的大中型城市,都生活和构筑在河口三角洲地区之上。河口的健康和安全,不仅关系到生态系统的完整性,也关系到人类的社会经济的可持续发展。WWF全球总干事詹姆斯曾经言辞恳切地向全世界民众发出警告:“河口站在全球气候变化的风口浪尖。海平面上升,盐水入侵,洪涝干旱,栖息地及生物多样性丧失,新时期河口面临着更多的威胁”。
(1)先天缺陷无可奈何
由上游泥沙冲积而成的软土质,是三角洲城市与生俱来的一道硬伤,分析中国出现地面沉降的50多座城市名单,我们不难发现:沉降城市大部分地处沿海和河口三角洲地区,内陆城市只有7座。
上海地质学会秘书长、地质专家刘守祺介绍,上海市民脚下的土,基本上是松软的第四纪沉积物,第3层、第4层和第8层的大部分土都像稀泥一样,含水。而7次海陆变迁之后,长江夹带着的沙泥堆积,在上海市区、浦东、南汇地区才形成陆地。
在珠江三角洲,软土地基主要分布在三角洲前缘和中部广州至古劳一线以南地表,以海相淤泥层为主,多呈流塑状,高压缩性、低承载力,易触变,从而引起地基下沉。
黄河三角洲的先天不足也委实经不得折腾,一项研究指出:黄河三角洲滨海沿岸附近地区沉积物形成年代较新,此松散沉积物长期的自然固结压实过程,成为影响地面沉降的主要因素。
对于上述专业说法,通俗的解释就是,三角洲地下有重要的土层部分是含水的,自然而然就有沉降压力,而一旦将水抽离,就会使得土层加速收缩沉积,而若再有外力加载的话,就会沉降得更厉害了。
(2)釜底抽薪的地下水
在这里,我们想再度引用一下美国弗吉尼亚州国土保护部门的杰森·爱尔克逊的研究成果,他和同事对世界上主要的40个处于下沉危机中的三角洲的研究结果显示:20%的原因是由于开采石油和地下水。
中国科学院院士张宗祜说,最近20年来,全国地下水开采量平均以每年25亿立方米的速度增加,地下水占总供水量的比例不断攀高。超采地下水使地下水位形成大面积漏斗,原含水层中由于水被采出变成松散沉积物,在重力作用下发生压实,从而导致地表沉降。
地下水位的下降形成城市的“漏斗”现象,越是城市的中心地带,地下水位越低。如北京20世纪70年代与20世纪50年代的末期相比,每年同时期的地下水位,在中心地区约下降15至20米,边缘地带仅下降3至7米。
国土资源部南京地质矿产研究所研究员郭坤一直言不讳:“造成长三角地区地面下沉的最主要原因就是地下水过度开采造成地下水漏斗区。”
目前,超采地下水引发的城市下陷,在休斯敦、威尼斯、雅加达和加尔各答都有发生。
鉴于三角洲地区特殊的地理位置,地下动水位下降还会引发另一恶性循环:地下水降到海平面以下,为海潮侵蚀、自然风暴的下一波来袭,提供了频率、危害变本加厉的条件;蓄水的湿地、生态物种等受池鱼之殃,反过来又会加大地面沉降力度。
对于湿地这一特殊而重要的生态系统,在处于沉降的三角洲城市中的命运以及带来的连锁反应,后面将详细描述。
(3)高楼让土地低头 (1)
早在上世纪20年代,上海和天津发现地陷事实首次提出危机论,到了上世纪90年代,全国各地开展如火如荼的高楼建设,地陷危机再次提出。
华东师范大学地质学教授许世远认为:“高楼密度大地区,土地下陷问题较严重。” 在市中心区域内集中而密集的高楼,也给地面沉降带来沉重的压力,2005年的公开报道显示,目前林立的高楼和大规模的工程建设影响地面沉降量大约在30%。
据了解,虽然早在1934年上海就拥有了总高82米的“远东第一高楼”——国际饭店,但高层建筑数量的迅速膨胀还是过去15年的事。数字显示,上海建于上世纪五六十年代的高层建筑有40幢;建于80年代的有650幢;而90年代10年间就兴建了2000多幢,其中仅百米以上的超高层建筑就有100多幢。自1993年以来,上海平均每天“站”起一座高楼。
上海市城市规划管理局的实测沉降资料证实了以下结论:高容量的高层建筑建设对地质环境的影响非常明显。上个世纪90年代以来,高层建筑等城市工程建设对中心城区地面沉降的影响上升到约占总体影响的30%(其余70%左右是因为城市地下水的过分开采等);正如前文提到的,高楼林立的陆家嘴地区的沉降达12至15毫米/年,据此每10年累计沉降约等于一级台阶的高度。
“对单个高层建筑而言,一般发生的都是均匀沉降,所以不大会对建筑物本身发生太大影响。但是,众多位置、规格不一的高层建筑形成合力,对整个上海市就会造成某种程度、某种区域内的不均匀沉降。”陆家嘴正充满了上海地质调查院副总工程师严学新所说的这种建筑物,这直接导致了陆家嘴是上海市沉降最严重的地区之一。
此外,采集矿石和石油也是相关地区地陷的罪魁祸首。在美国洛杉矶,1928—1971年威明顿油田的开采造成了9.3米的地基沉陷;英哥乌德油田在1917-1963年间发生了2.9米的地基沉陷。沿着加利福尼亚海岸带发生的土地淹没也是同样的成因。
中国三大三角洲的地面沉陷问题确实很严重。这是上海地质学会秘书长、地质专家刘守祺的判断。
我国地面沉降最早发生于20世纪20年代的上海和天津市区,到20世纪70年代,长江三角洲地区主要城市和平原区、天津市平原区,河北东部平原地区也相继发生地面沉降。中国科学院院士薛禹群在《2004科学发展报告》中指出,“自20世纪80年代以来,我国地面沉降已由沿海城市向大面积区域性扩展,由浅部向深部发展。”据不完全统计,至今我国已有96个大中城市和地区发生了不同程度的地面沉降。中国地质调查局最新数据显示,我国累计沉降面积扩展到9.4万平方公里。
中国地质环境勘测院的张卫东也认为,目前,在我国长江、黄河和珠江三角洲,地面沉降正在大面积发生和发展之中。
长江三角洲随着地下水资源的大量超采,已成为我国发生地面沉降现象最具典型意义的地区之一。
中国地质调查局2008年在中国国土部网站上公布的信息显示:到2006年,长江三角洲地区 16 个中心城市中有 12 个城市发生了地面沉降,面积为1.82万平方千米,约占平原区总面积的25%,局部地区年沉降量高达59毫米,最大地面沉降量2980 毫米。苏锡常地区已发现地裂缝25 处,地裂缝带延伸最长达 2000 米,地裂缝带最宽达 180 米。目前上海市区的平均地面标高只有 3.5 米,已经接近 3.21 米的平均高潮位,远低于1997 年 5.72 米的历史最高潮位。
2005年年底由国土资源部南京地质矿产研究所完成的《长三角地区地下水资源与地质灾害调查评价》结果还显示,在长三角(长江以南)10万平方公里的范围内,因为长期超采地下水,引起了区域性地面沉降与地裂缝等地质灾害,上海、苏锡常和杭嘉湖的最大累计沉降量分别达到2.63、1.80和0.82米,以上三地已经形成三个区域性沉降中心,沉降大于200毫米的范围近1万平方公里,区内1/3范围内累计沉降已超过0.2米,最大沉降已达2.6米,面积近10万平方公里,并且地面沉降在长三角地区有连成一片的趋势。同时,江苏省苏、锡、常地区因不均匀沉降,目前已发生22处地裂缝地质灾害。
黄河三角洲的问题更多的是一种连锁反应。缘起是黄河断流。
对于黄河三角洲的命运,有这么一个故事似乎表达得更清楚。
“上世纪50年代我刚来这里的时候,湖边的草场非常好,很高也很密。可以割下来,冬天储存起来用来喂牛羊。而且原来草很密,只要抓住一把,就可以把周围的一片草都割下来。但现在,不仅不能收割用来冬季储存,而且草越来越矮,现在牛羊只能用舌头舔着吃草。”这是一位在黄河源头最大的湖泊——鄂陵湖边生活了50多年的老人说的。
他叫索宝,曾是寺院的活佛,在长达半个多世纪的守护中,这位藏族中的智者,见证了鄂陵湖的兴衰变化、并最终使黄河断流的历史。
鄂陵湖是与黄河保持血缘关系的不多几条河流之一,作为源头,它是黄河的来水渠道。而黄河断流,下游沦为“悬河”已成真相,虽然我们已经挖掘到用水量剧增是黄河断流的“元凶“,但把源头和上中游地区生态恶化定为“辅凶”,也并不矛盾。鄂陵湖所在的青海,是黄河流域最大的产流区和水源涵养区,境内流域面积占全流域面积的19.6%,径流量却占黄河总径流量的近1/2。2003年鄂陵湖首次断流。源头无水,黄河要想改变断流,已成奢望。
鄂陵湖断流是虫草惹的祸。每年春夏季节,大批挖掘虫草的人们蜂拥而至。挖虫草的人,为不破坏虫体,往往会连周围30平方厘米左右的草皮一起挖走,而将草皮和土回填的人,几乎没有。
鄂陵湖由此遭遇劫难。
2003年12月至2004年4月,鄂陵湖出水口出现历史上首次断流。
鄂陵湖断流,黄河无水,受灾最大的是黄河三角洲地区,其中北京和天津都是中国最饥渴的城市之一,北京的人均占有水资源量不到300立方米,天津则是160立方米。庞大的人口基数,要维持基本生活用水,即便开采地下水也捉襟见肘,地面沉降是必然的事情。
事实上,中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室2009年的一项研究成果已经明确指出,由于构造运动、沉积物固结压实、石油及地下水开采等因素的影响,黄河三角洲地区已发生了明显的地面沉降现象。
北京市地勘局在进行地质环境监测工作后发现:到2003年年底,北京平原已经形成五个地面沉降区。这五个较大的地面沉降区分别位于在北京市的东郊八里庄—大郊亭、昌平沙河—八仙庄、大兴榆垡—礼贤、东北郊来广营、顺义平各庄等地,沉降中心累计沉降量分别达到722毫米、565毫米、661毫米、688毫米、250毫米。地面沉降强烈危险区主要分布在顺义区南部地区,沿前门—顺义断裂方向展布,地质环境脆弱,经常发生地裂缝现象,导致建筑物破坏,经济损失严重;中等危害区主要分布在东郊八里庄划内—大郊亭沉降区、东北郊来广营沉降区、昌平沙河—海鹊落沉降区、大兴庞各庄—榆垡沉降区的沉降中心,累计沉降量较大,地质环境质量明显降低,地质环境较脆弱,并存在排洪困难、井管上升、水准点失准等潜在灾害;轻微沉降区分布于北京市区东部、东郊、东北郊、昌平南部、顺义南部、大兴南部的广大地区,面积约960平方公里,累计地面沉降量200—500毫米。
有专家认为,近年来北京平原地面沉降趋势越来越快,最严重的地方地表还在以每年20—30毫米的速度下沉。
而主要靠外调的滦河水和黄河水的天津,一旦遭遇黄流断流,无异于是雪上加霜。
看看2005年公布的这组数据:天津全市有1万多平方公里的地面有不同程度的沉降,形成了市区、塘沽、汉沽三个沉降中心,累计沉降量最大为3.916米,最大速率为80毫米/年。天津市沿海一带负海拔标高地区面积近20平方千米,淤积突出,风暴潮灾害非常严重。近年来,武清、西青、津南、静海、宁河等天津周边区县出现了新的地面沉降发育中心。
2006年的公开报道指出,天津市区近一半区域地面标高从3—5米降至1—3米,少数地区已处于海平面以下,出现排水困难及严重风暴潮入侵。
2007年,中国新华社发布的消息称,天津60%的地面发生沉降,塘沽区的沉降量达到3.1米。
对于珠江三角洲总体沉降情况的公开数据不多,但其沉降问题不容忽视。2010年由国家海洋局海底科学重点实验室和国家海洋局第二海洋研究所联合发布的《珠江三角洲脆弱性研究进展》也指出,三角洲脆弱性与软土层密切相关。珠三角是东南沿海软土地基沉降最典型地区, 软土分布广泛,厚度大,软土层主要分布在珠三角平原前缘和中部,面积约7969平方公里,是在晚更新世以来的三次海侵过程中形成的,它多是在静水或缓慢的流水环境中沉积,经生物、化学作用形成为软土,包括淤泥和淤泥质土,其厚度变化从老到新,由稳定到不稳定,力学强度则随之而减弱。珠三角软土层天然含水量大,压缩性高,孔隙比大,抗剪强度低,承载力低,呈流塑—软塑状态。
该研究并指出,该三角洲地区地面沉降较为集中地分布在软土层厚度大于20 米的区段内,代表性区域为广州市番禺区南部,中山市北东部及珠海市西南部。
世界三角洲在消失路上
在本系列丛书第一卷《2012 地球悬念》一书中,已经提到我国台湾地区著名电视制作人陈文茜,她在凤凰卫视制作的一档节目《世界2/3三角洲濒临沉没》,着重点出恒河三角洲、湄南河三角洲、隆河三角洲、密西西比河三角洲等,都在危险之列。
(3)高楼让土地低头 (2)
事实如此。2009年美国科罗拉多大学研究报告显示,过去10年中,全球33个大型三角洲地区中有85%曾受到严重洪涝灾害,导致26万平方公里土地受淹。而如果海平面持续以目前所预测的速度上升,本世纪内受淹土地面积还将增加50%。
在如此背景之下,这些著名三角洲的重城,所遭遇的地面沉降危机无异于一种致命危险。
一项资料显示,目前,世界上有200多个城市发生了不同程度的地面沉降,最大的沉降已超过10米。这个随着工业化进程而产生的全球问题,已经给世界带来了巨大的损失。
曼谷下沉触目惊心,主要归咎城内和邻近五个府的工厂和居民无限制地抽取地下水。目前这些地区每年抽取的地下水多达250万立方米,比该地区的地下水量高出了一倍。目前曼谷有多达10多平方公里的地带已低于平均海平线,下沉地区正好位于曼谷锅底形盆地的底部。整个城市正以每年10厘米的惊人速度沉入松软的土壤中。泰国国家灾害预警中心主任史密斯说,如果不采取任何措施的话,20年后,曼谷可能被淹没在水面下50厘米到1米左右。
墨西哥国立自治大学工程学研究院在2004年指出,由于过度开采地下水,墨西哥城在过去100年中下沉了8米(这一数字在2006年被更新为9.14米)。该研究院在一份公报中称,随着人口的增长,地下水开采量成倍增加,墨西哥城地面出现不同程度的下沉。城市东部地区下沉幅度最大为8米,中心地区平均下沉7米。该院教授拉米雷斯进一步认为,近来墨西哥城中心区部分古教堂出现大裂缝皆因地面下沉所致。
日本的29个都、道、府中,已有59个地区发现地面沉降,沉降面积达9万多平方公里,约占日本可居住面积的12%。东京地区的地面沉降范围达1000多平方公里,最大沉降量达到4.6米。1960年,东京地区仅有35.2平方公里的地面位于海面以下,而在1974年该面积增加到67.6平方公里,使150万人口受到洪水的威胁。
多数河口三角洲的沉陷都与地下水过度开采有关,这里不得不提到与中国长江共享源头的湄南河三角洲,同样作为抽取地下水的结果,每年下沉50至150毫米。同时,波河三角洲沉降在意大利是由于甲烷开采造成的。
在美国50个州中,大约有24个州由于开采地下水、石油和可燃性天然气而产生不同程度的地面沉降,美国加州长滩市的年沉降量数字很惊人。此外,英国的伦敦市、俄罗斯的莫斯科市、匈牙利的德波勒斯市、委内瑞拉的马拉开波湖、德冈沿海以及新西兰和丹麦等国家也都发生了不同程度的地面沉降。
地陷是张贪婪的口
即便不提研究机构预测的三角洲城市未来会被淹没,地面沉降、地表海拔缓慢降低,也现实地对三角洲进行了凶狠地打击。
最显为易见的灾难是:地面海拔高度降低,沿海城市排洪受阻、对风暴潮的抵抗能力减弱,城市建筑物倾斜或下陷、地下设施和地下管道功能失效等等。
上海地质学会秘书长、地质学专家刘守祺提供的计算公式是,根据目前的数据分析显示,地面每下沉1毫米,所在城市就会造成2亿元人民币左右的经济损失。
据有关部门统计,我国的地面沉降年均直接经济损失超过1亿元。
2005年发布的《长江三角洲地区地下水资源与地址灾害调查评价》显示,因为长期超采地下水导致的地面沉陷造成多城市经济蒙受损失,其中上海经济损失2900亿元;江苏省的苏、锡、常地区经济损失469亿元;浙江省的杭、嘉、湖(杭州、嘉兴、湖州)经济损失85亿元,三地累计经济损失3454亿元。
在天津塘沽,由于地面标高的损失,受到的风暴潮危害更是巨大。上世纪80年代,塘沽沉降中心的地面标高已不足1米,而遇风暴时海水上涨五六米,防潮堤不足以抵挡海水,造成大面积被淹。有研究表明,1959年至1993年天津地区由于地面沉降直接经济损失172亿元,间接损失1724亿元,共1896亿元。
2005年完成的国土资源大调查项目——《珠江三角洲经济区1:25万生态环境地质调查》结果显示,至2003年,珠江三角洲因软基沉降造成的经济损失达589亿元。其中直接经济损失103亿元,以楼(平)房的损失最为惨重,达52.58亿元;间接损失达486亿元。
其他难以估算的打击形式还有:地面沉降会造成地面水平面降低、城市积水、污水倒灌;不均匀沉降还会伴生地裂缝,导致建筑物开裂、地下输排管道破裂,破坏桥梁和道路交通设施,影响通航与水上运输,危及民众生命安全和城市发展。
地面沉降还会引起码头下沉、仓库进水,使三角洲地区作为重要的物流中转与集散中心的功能与效益受到一定影响。
地球 “肾”衰竭之苦
经济的损失还是可见的,对于生态系统的损坏,其产生的连锁反应,无法以金钱衡量。湿地对于临近的三角洲,就是一个异常重要的生态系统。
因为地下水,地陷与美丽的湿地发生了深度关联。从生态逻辑上,我们可以简单理清其中的关系:
湿地是补充地下蓄水层的水源,可以通过渗透作用向地下水补给,对维持周围地下水的水位,保证持续供水具有重要作用。地下水并非源源不断,要保持有水源向地下水补给,就离不开湿地。如果湿地受到破坏或消失,就无法为地下蓄水层供水,地下水资源因此就会减少甚至枯竭。
因此,我们可以得出结论:湿地参与地下水的补给,除了普遍意义上的调节径流、防止干旱和洪涝,更重要的是可以避免缺少地下水引发的地面沉降,避免危及人们的生活和生命安全。
然而,诸多三角洲地区的湿地,却以尴尬的姿势肩负着上述重任。
一望无际的芦苇荡,漫天飞舞的候鸟,326平方公里湿地,上海崇明东滩因其湿地气势和迷人风光成为中国最知名的湿地景观区之一。
东滩位于长江入海口,是由长江携带大量的泥沙沉积而成,是长江口地区规模最大、发育最完善的河口型潮汐滩涂湿地,是国际著名候鸟亚太迁徙路线的重要驿站和栖息地。春秋两季,百余种、数百万只候鸟在澳大利亚─西伯利亚之间迁飞,其中珍稀保护鸟类有白鹳、白头鹤、小天鹅等,崇明岛恰位于这条长达万余公里的迁飞路线中间,成为候鸟“驿站”,它们在这里栖息中转,然后继续飞行。因此,东滩湿地又被称为“涉禽王国”。
美丽并不能代表坚强。
面对气候变化的应对能力,湿地区域相当脆弱。2008年7月21日,复旦大学环境科学系王祥荣教授在“河口城市气候变化脆弱性评估”项目报告中为上海做出了科学的诊断:在该市对于气候变化影响最为脆弱级别中,崇明岛东南部河口湿地位列其中。
以2006年的那次大降雨分析,海水侵入上海的淡水供应系统,就影响了包括湿地在内的生态系统。
2009年WWF发布的《长江流域气候变化脆弱性与适应性研究》报告提供的数据或许是佐证:1982年至2000年,崇明岛东部湿地面积几乎损失了3/4,其中水体面积减少了4%,滩涂面积减少了69%。
数据显示,中国的湿地面积(包括滨海、河口、河流、湖泊和沼泽)大约2500万公顷,占全国国土面积的2.6%,其中河口和滨海湿地约为500万公顷,是极为重要的两大生态系统。
然而气候持续暖化等因素,不仅使得湿地面积逐年减少、湿地原有的功能也在渐行退化。2006年发布的一份研究显示,黄河三角洲原生湿地总面积约4500平方公里,上世纪80年代以来,随着黄河断流的不断加剧,下泄泥沙的锐减,黄河三角洲原生湿地不仅其生态系统的结构和功能正面临新的挑战和严重威胁,而且受海水侵蚀,大面积后退,期间带湿地范围减少。
有“湿地珍禽、百鸟乐园“之称的黄河三角洲,曾经是丹顶鹤、白枕鹤、灰鹤、白鹳等大批候鸟的越冬地和繁殖地。如今,我们却常听到这样一句话:“鸟类北飞,赶不上气候变暖的速度。”
《长江流域气候变化脆弱性与适应性研究》报告也指出,在气候变化和人类活动的双重压力之下,不仅是崇明东滩,长江中下游湿地过去几十年面积均急剧萎缩,湿地破碎化程度加剧,而未来的气候变化将会进一步加剧长江流域湿地生态系统的脆弱性。
根据这份报告的分析:在气候变化背景下,上海地区的极端气候事件有增加的趋势:上海近50年降水灾害概率为21.1%,比前50年上升了5.3个百分点;极端最高气温从上世纪70年代末期开始上升,尤其是在2003年出现了39.6°C的极端高温;气温、降水和气流的变化加剧了风暴潮产生的可能性,同时风暴潮产生的损失也随之加大。若未来海平面持续上升,海岸区域将遭受洪水泛滥、湿地丧失、海水侵入淡水水源地等事件。
对于三角洲城市而言,湿地面积的萎缩不仅打击了地下水的补给线,而且还加剧了三角洲受海平面上升的威胁程度,这是因为湿地植被由于植物根系和堆积的植物残体对海岸具有强大固着作用,可以削弱海浪和水流的冲力和沉降沉积物,因此海岸湿地如同海滨长城一样保护海岸、控制侵蚀。
在三角洲与湿地的更深层次关系上,气候是所有问题的症结。
在地球上,湿地与海洋、森林一起并称为地球的三大生态系统。其中,森林生态系统提供了生命所需的氧气,人称“地球之肺”。而湿地不仅为人类、动物提供大量食物、原料和水资源,而且在降解有机物污染、吸收重金属方面具有不可替代的作用,人称“地球之肾”。
另一方面,湿地中由腐烂的植物产生的二氧化碳、甲烷的含量较高。众所周知,二氧化碳、甲烷就是臭名昭著的气候变暖的元凶。不过调查发现,这些元凶都被“困于”湿地下淤泥的罅隙之中,不能逃逸到空气中“为非作歹”。
湿地的碳汇作用,削减了气候变暖的动力,但是随着全球气候变暖,不少湿地缺少水,导致湿地不再是湿地,泥土罅隙中储藏的温室气体“逃逸”出来,作为碳汇的湿地反而沦为碳源,将加剧全球变暖的进程,如此形成恶性循环。
海平面上升、海岸侵蚀、海水入侵、湿地丧失、地下水短缺、三角洲下沉,因为气候暖化,这些事件也成为交叉影响互为因果的一道最复杂的算术题。