在已经发生地面沉降的地区,尤其是已发生地面沉降的城市,常因地面沉降而造成雨季排洪系统的失效,地表积水,引起洪涝灾害。为防止洪涝灾害的发生,必须实施防洪排涝工程。
1.洪涝灾害的危害
(1)降低城市排水系统的排水能力,影响城市正常运转
地面沉降导致雨季地面积水量增大,增加城市排水系统的负担,并且由于地面沉降造成了地下排水管道的破坏,也影响了城市的排洪能力,使积水不能及时排走。天津市中心城区在1959~2003年累计地面沉降量的最大值达到了,使得市区每到雨季就会产生不同程度的积水,2003年雨季的集中降水,造成城区大范围积水,众多商铺遭到浸淹,城市交通不能正常运行,严重影响了城市运转。
(2)降低河道防洪和航运能力
地面沉降能够降低城市河道堤防的防洪标准,使河道汛期泄洪能力下降,使市区产生内涝,排污能力下降,城市防洪区面积扩大,增加防汛墙、排涝泵站、河口挡潮闸等防洪工程建设的资金投入。
海河是天津市重要防洪、泄洪、蓄水、航运、旅游等综合利用的河道,对天津市防汛安全、生态环境都有十分重要的作用。由于持续多年的地面沉降,海河干流泄洪能力由1200m3/s减少到不足250m3/s,虽经多年投入大量人力、物力治理,现已超过800m3/s,但仍未恢复到原设计能力。
此外,由于地面沉降引起河床下沉,导致河道防洪排涝能力降低,造成桥下净空变小,从而影响到泄洪和航运。
(3)抗御台风的能力下降
滨海地区由于地面沉降及海平面上升,抗御风暴潮的能力降低,造成巨大的经济损失。
据统计,20世纪80年代末到90年代初,天津沿海曾经发生过两次风暴潮,即8509号和9216号风暴潮。这两次风暴潮并不是最大的,但是给天津沿海带来的损失达到了历史上最严重的水平,尤其是天津新港和塘沽等沿海地区。究其原因,主要是由于天津市滨海地区因过量开采地下水而引起的地面沉降,并且由于海平面的上升,使得防潮工程设施的地表标高损失,抵御风暴潮的能力下降等。
2.防洪排涝工程
实施防洪排涝工程,可以在一定程度上减轻或防止因地面沉降而引起的洪涝灾害。
(1)加强市政建设、完善给排水设施
在地面沉降地区的市政工程建设中,应充分考虑预留沉降量,使市政工程尽量不受到地面沉降的破坏。同时,完善给排水设施,使排水管网与城市的发展相适应,以便及时排水。也可以利用城市地下空间修建调节水池,将雨水暂时储存在调节水池,既可以防洪,又可以在旱季的时候作为供水水源。
另外,可以在城市建设过程中,采用一些新技术、新材料,增大地面的渗透性,使降水入渗量增大,减少滞留在地表的水量,达到防洪排涝的目的,同时也起到人工回灌的作用。
日本东京都的神田川自1970年以来,采取地下水分水渠、多用途滞洪区、调节池等工程措施,使洪涝灾害得以控制。大阪和名古屋市也利用调节池来控制洪涝灾害,都取得了不错的效果。
(2)沿岸堤防工程
地面沉降造成河道防洪能力降低。在沿海地区,由于高程严重损失,加剧了风暴潮灾害的发生。因此,沿岸修砌防汛墙工程是防灾的一种有效措施。修建堤防工程,可提高防洪标准,防止洪涝灾害。上海市是我国地面沉降比较严重的地区之一,由于地面沉降,自20世纪20年代以来,在黄浦江两岸3次加高防汛墙,将防汛标准由不足100年一遇提高到1000年一遇的水平,形成了抵御台风、暴雨、天文高潮位和来自太湖流域洪水侵袭的屏障。
(3)地面垫高工程
对于因地面沉降而造成内涝的城市来说,可以通过地面垫土,增加标高的方法来进行治理。我国苏州市在城市规划中,要求建筑基础高于海拔标高315m。由于该市多年平均沉降量在1m左右,为达到城市规划要求,新建区要进行垫土增加标高工程,按规划其垫土面积达50km2,按垫高500mm估算,工程费用达310亿元。