优秀青年科技人才计划项目总结报告.doc

优秀青年科技人才计划项目总结报告 项目名称：平原地区（苏锡常）地下水开采引发地裂缝灾害预测技术 委托单位：国土资源部科技与国际合作司 承担单位：江苏省地质调查研究院、江苏省土地开发整理中心 受资助人：朱锦旗 起止时间：2005年12月～2009年12月 国土资源部 二00九年十二月 一、研究领域及资助项目概况 从20世纪中期以来，地裂缝在我国发生的频率、规模逐年加剧，已成为一种区域性的主要地质灾害。1990年前后，苏锡常平原地区陆续出现地表开裂、房屋毁损等现象，在一定范围内造成了一定的经济损失和社会恐慌。随着灾害的进一步发展，政府有关部门及科研单位开始予以关注，江苏地矿部门亦于1995年起研究此问题，并迅速届定为地裂缝灾害，确定是地下水超量开采所致。查明原因后，如何较准确地预测其今后发展区域、灾情如何演变，则对政府部门的防控更具现实意义。2000年后，江苏省与国土资源部中国地质调查局签订部省合作协议联合开展苏锡常平原地区地面沉降监测研究，正是基于此背景，本人以《平原地区（苏锡常）地下水开采引发地裂缝灾害预测技术》为题申请资助，拟以苏锡常地面沉降监测、研究成果为基础，试图在地裂缝易发区研究上作些探索。 研究目标： 以苏锡常平原地区为研究区，总结开采深层地下水引发地裂缝灾害的成因类型、相应的地质模式；研究地裂缝的空间预测方法与技术；给出地裂缝地质灾害勘查方法。 研究内容： 1、总结归纳平原地区地下水开采引发地裂缝的破裂形式 2、通过典型区的勘查，研究地裂缝形态与地质背景间的关系 3、通过对地面沉降过程的反演，分析地下水开采在地裂缝形成中的作用、演变 4、完善对地裂缝形成地质模式的认识，指出各种模型下影响地裂缝的因子的序次 5、研究地裂缝形成的空间预测方法 6、总结地裂缝灾害区的勘查方法及工作程序 二、研究工作领域国内外发展趋势及前沿 国内外地裂缝发生特征规律大致相同，主要由超采地下水、地面沉降等问题引起。目前，全国共有上海、天津、江苏、浙江、陕西等16省(区、市)的46个城市、县城出现了地面沉降问题，总面积达487万km2地裂缝出现在陕西、河北、山东、广东、河南等17省(区、市)共434处，1073条以上，总长超过34678km。Leonard（1929年）提出。他从地震角度分析了1927年9月12日出现于亚利桑纳州Picacho城附近的地裂缝及相距13km的EiTiro Mine地面异常破裂的成因。认为是1927年9月11日发生于亚利桑纳州东南部Tucso 城附近的地震活动导致了岩层破裂，并使已具破裂面的岩层重新复活。此后一些学者对亚利桑纳、加利福尼亚、德克萨斯等州地裂缝的研究也坚持构造成因观点。然而他们对成因机制的解释仅能从宏观定性角度进行解释，多认为构造对地裂缝的影响表现为控制性的，但不排除其它因素的间接影响。 对西安地裂缝的研究中，人们普遍认为汾渭地堑是我国比较典型的新构造活动区域，该区域地裂缝集中发生与区域性构造活动的强化在时间上明显同步，并且地裂缝展布、活动方式等诸多方面均明显表现有统一的构造特征。许多学者先后从不同角度提出了西安地裂缝的构造成因机制概化模式,其中最具有代表性的是张家明1990年提出的断块掀斜成因说，认为在NNW向区域引张应力作用下，以断块掀斜为主要活动形式的西安伸展断裂系的活动构成了西安地裂缝形成和发展的本质。 ②、地下水开采成因 地下水开采成因观点是在研究地面沉降机理的基础上发展起来的，虽然很早就被提出来，但对地下水开采引发地面沉降的机理认识上曾在较长时间内存在争议，直到近年来对这一问题认识才基本统一。Feth（1951年）研究了亚利桑纳州中南部1949年出现的地裂缝，认为由于含水层局部厚度变化引起不均匀沉降，从而产生拉应力，导致了地裂缝的产生；Schumann等于1970年对这一理论进行了更深入的研究，认为基岩表面形态的突变或具压缩性土层厚度分布的明显差异，导致松散土层的差异压密沉降，地表压密沉降差异最大部位形成拉张应力集中进而产生开裂变形。这一研究过程较全面总结了地裂缝成因机制，代表了当前的认识水平，也是研究平原区地裂缝的主要指导思想。我国国内的苏锡常地裂缝、华北平原地裂缝、山西临汾地裂缝都属于超采地下水引发的，西安地裂缝虽然在成因中提出了构造原因，但也有学者提出地下水诱因说。 ③、构造与地下水开采复合成因 20世纪70年代末以来，Holzer等人通过对亚利桑纳州中南部构造盆地地裂缝的活动性、地质环境资料及地面沉降观测资料综合分析认为，该区域构造活动与地下水开采是影响地裂缝发育及活动的2个主要因素。为了量化评价构造活动与地面沉降对地裂缝活动性的影响，Holzer 等将地裂缝的形变分为错断和开裂2种形式：错断主要产生平行裂面的位移；而开裂主要表现为垂直裂面的位移。构造活动对地表形变的影响主要表现