你知道,北京地铁线变形了吗?
这是2022年北方工业大学联合武汉大学发表的一篇论文《InSAR数据揭示北京土地沉降》发现的。
据数据统计:北京15条地铁线中有6条平均变形率超过5毫米/年;其中1号线上的八通线平均变形率最大,达到22.5毫米/年;6号线和7号线,最大变形率分别为70.4毫米/年和115.1毫米/年。
其中朝阳区黑庄户地铁站位于最大变形区。
北京地铁沿线沉降率| MDPI
很早之前就有研究者提出警告,北京自1935年来就开始下沉,但“土地沉降速率和程度正显示出增长趋势”。
持续的下沉对北京构成安全威胁,其中一项就是“对列车运行影响巨大”。30多吨重的地铁在持续运行中,会对加重沉降现象,继而影响线路产生变形。
地铁只是冰山一角,这座城市正面临沉降危机。
北京下沉
2022年发表的《联合InSAR与PCA的北京平原地面沉降时空分析》调查表明:2017-2020年北京昌平东南部、海淀西北部、朝阳东部、通州西北部、顺义西南部、大兴南部等区域均存在地面沉降;
其中海淀西北部、朝阳东部、通州西北部为地面沉降重灾区;朝阳金盏区尤其严重,下降了0.34米。
北京平原垂直变形速率图,红色代表严重程度最高|光谱学与光谱分析期刊
这项研究使用可监测地形、地貌以及表面微小变化的合成孔径雷达干涉(InSAR)技术,现用于对地表沉降监测。
无独有偶,2016年《卫报》报道称——整座北京城都在下沉,而朝阳区情况最显著。
尤其是中央商务区每年下沉多达11厘米。
自1990年以来,CBD所在的朝阳区蓬勃发展,建起大批摩天楼、环路和其他开发项目。研究人员称,一些地区下沉程度的不均衡对建筑物以及其他基础设施构成危险。
2022年北京一小区地面发生塌陷|新京报
2020年北京通州一小区两栋楼之间地面发生裂痕|新京报
北京在全球最大“水漏斗”上
过度开采地下水是下沉的主因。
据《中国日报》报导,华北地下水(京津冀晋蒙)超采达1200亿立方米,相当于200个白洋淀的水量。“事实上,真实的情况可能更严重。”一位不愿透露姓名的专家说。华北透支的地下水估计已近2000亿立方米。
地下水位不断下降,造成华北形成了一个全球最大地下水漏斗区。
什么是“地下水漏斗区”?
地球内部富含地下水,一般分为“地下水资源”(参与水循环)和“地下水储存量”(不参与水循环)两种。
“地下水资源”是可更新的资源,但“地下水储存量”和化石能源一样,一旦开采只减不增。
华北平原自上世纪70年代开始,集中开采的是“地下水储存量”,导致开采区的地下水位下降,于是潜水面的地下水集中向中间流,形成区域性漏斗状凹面。
长此以往,地面也会随之下沉。
| Wikipedia
中国地质科学院《揭秘华北平原地下水降落漏斗的“前世今生”》一文中认为华北平原地下是一个巨大的“复合漏斗”——有无数个大大小小的“水漏斗”共同组成。
“2005年浅层地下水降落漏斗总面积为9657.9平方千米,2019年发展到14840.41平方千米,2021年进一步增至16385.09平方千米,浅层地下水降落漏斗总面积不断增大。”
北京就处于这个巨大“复合水漏斗”上。
人民网援引公开资料,2000-2010年,北京超采的地下水超过56亿立方米,已处于一个2650平方公里的地下水漏斗区上。
2022年华北平原深层地下水复合漏斗|中国地质科学院
西安大雁塔因处于华北“水漏斗”边缘,塔身向西北倾斜约43毫米| Wikipedia
沉降只能缓解
地表沉降不可逆,也无法恢复,只能缓解。
北京人口不断增长,城市扩张导致水资源紧张,北京在世界上最缺水的城市中排名第五。
8年前,北京启动“南水进京”工程,累积84.08亿立方米的水流入,占城市用水的七成,大大减少了地下水开采。地下水位已连续7年累计回升10.11米。
此外,北京还进行了地下水回灌项目,利用收集的雨水净化后补充进地表,这些水必须彻底干净,不然会导致水体污染。
清华大学环境学院教授刘文君介绍:“更深层的地下水已经无法补充。”
5南阳陶岔渠首枢纽,南水北调中线工程的起点| Wikipedia
2022年有研究表明,除昌平外,其余沉降区沉降速度都在缓解。
调查发现,北京5处沉降区(昌平、顺义、通州、大兴以及亦庄)2018-2020年的最大形变速率和平均形变速率都在下降,其中通州区下降最为明显,最大沉降速率由113.0毫米/年下降到77.8毫米/年,平均沉降速率由50.7毫米/年下降到23.7毫米/年。
但昌平沉降仍在加快。
5处沉降区变形速率统计|大地测量与地球动力学
沉降的不止是北京
世界上不少其他城市也受到过度抽取地下水导致地表下沉。
据《财新》杂志报导,美国科罗拉多大学根据卫星拍摄的历史图像分析——
从1965年至今,上海的地面已经下沉了110毫米,而高耸入云的摩天大厦还是一幢幢拔地而起。人口超过1600万的现今上海的地平面已经比100年前降低了大约三米。
此外,墨西哥城每年下沉多达28厘米,雅加达下沉速度类似,曼谷每年下沉多达12厘米,与北京相近。
除了北京的南水进京工程(开源),墨西哥还采用各种循环用水方案,减轻地下水负担(节流)。
如不采取遏止措施,也许明天我们会看到一个连接成片的东北平原地下水漏斗,长江三角洲地下水漏斗,西北地下水漏斗。
城市沉降带来的灾难将无可避免。
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来源:国家地理中文网
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