长江三角洲地区地下水与地面沉降调查评价国土资源大调查以来地质环境调查进展

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一、内容概述

（一）成果简介

1.基础地质

（1）综合分析了区内重、磁和遥感等资料，进行了构造单元的划分，基岩起伏和埋深分区的研究。

（2）通过区域地层对比以及17条重点剖面的研究并结合宏观岩性特征、古地磁、孢粉、微古化石和同位素测年等综合分析，建立了区内第四纪地层的统一格架，并将新近系重新厘定为中新统洞玄关组（N₁d），雨花台组（N₁y）或六合组（N₁l），上新统新建了干窑镇组（N₂g），第四系重新厘定为：下更新亚统安亭组（Qp₁a），中更新亚统嘉定组（Qp₂j），上更新亚统昆山组（

）和滆湖组（

）以及全新统上海组（Qhs）。

（3）提出了现今的长江三角洲第四纪地层是在第四纪时期强烈的新构造活动和剧烈的气候冷暖变化背景下，经历了大沉积大破坏作用形成的地质残留体。

2.地下水

（1）进一步完善了地下水资源评价模型。通过水流与地面沉降准三维耦合数值模型，对地下水流场的时空变化进行了同步模拟与预报，重新进行了地下水资源计算与地区资源分配。

（2）提出了研究区以第四系松散岩类孔隙承压水为主，共分四个含水层组，其中第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ承压含水层分布全区，第Ⅳ承压含水层主要分布在上海境内。

（3）区内各含水层组开采量统计表明，长江三角洲（长江以南）地区以开采第Ⅱ承压含水层为主。以2000年为例，第Ⅱ含水层组开采量为3.13亿m³，占孔隙承压水总开采量的57.8%；其次分别为第Ⅰ含水层组和第Ⅲ含水层组，开采量分别为1.15亿m³和1.0亿m³，分别占总开采量的21.2%和18.6%；第Ⅳ含水层组仅限上海地区开采，开采量为0.13亿m³，占总开采量的2.4%。

（4）区内各孔隙承压含水层中的地下水综合质量大多属于二级水，仅个别地方出现四级水和五级，水影响其质量分类的单项指标主要为固形、物总硬、度Cl^-、

COD_Mn、Fe、Mn和

。

（5）查明了由于地下水长期处于超采状态，已形成以上海市、苏锡常、杭嘉湖为中心的三个区域性地下水降落漏斗，并产生了区域性地面沉降与地裂缝等地质灾害。

（6）提出了在现状开采条件下，苏锡常、杭嘉湖地区的第Ⅰ、Ⅱ承压含水层组，上海地区的第Ⅲ含水层组中的地下水水位将持续下降。预计到2010年，苏锡常、杭嘉湖地区第Ⅱ承压含水层组降落漏斗的中心水位将分别降至-90m和-50m左右，上海地区第Ⅲ含水层组降落漏斗的中心水位将下降至-55m。

（7）提出了二省一市满足2010年按地面沉降控制要求最低水位标准的地下水可开采量。江苏第Ⅰ、Ⅱ承压含水层中的地下水开采量应分别压缩至4.41×10⁷m³/a和2.25×10⁷m³/a，能够满足2010年底按地面沉降控制要求的-20m和-40m的最低水位标准；上海第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ承压含水层中的地下水开采量应分别压缩至6.1×10⁶m³/a，1.0×10⁷m³/a，5.63×10⁷m³/a和1.13×10⁷m³/a，能够满足2010年底按地面沉降控制要求的-18m、-20m、-60m和-60m的最低水位标准；浙江第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ承压含水层中的地下水开采量应分别压缩至9.7×10⁵m³/a，2.41×10⁷m³/a和2.08×10⁷m³/a，能够满足2010年底按地面沉降控制要求的-20m、-35m和-40m的最低水位标准。

3.地面沉降

（1）调查结果表明，长江三角洲（长江以南）地区地面沉降现象普遍，在近10000km²的面积内，累积沉降已超过200mm的区域占面积的1/3，累积沉降量在200～600mm，600～1000mm，1000～1400mm，1400～1800mm及大于1800mm的沉降范围分别为4650km²、1350km²、300km²、30km²和6.5km²。地面沉降在区域上有连成一片的趋势。上海城区、苏锡常和嘉兴已形成区内三个主要的沉降中心，最大累积沉降量已分别达2.63m、1.80m和0.82m。

（2）提出了区内地面沉降的发生、发展与地下水资源开发利用密切相关，开采地下水是引发地面沉降的主导因素。

（3）通过对苏锡常地区20世纪90年代出现的地裂缝进行调查，基本查明了地裂缝发育的基本特征，产生的原因及由此引起的经济损失。

（4）提出了工程建设是上海城区近年来新的沉降制约因素，地面沉降效应与施工方案及其施工进度关系密切，工程施工工艺及流程对沉降控制有明显影响。

（5）根据区内不同的研究程度与实际差异，以行政区为主，建立了适合当地客观条件的模拟方式，进行了地面沉降的数学模拟预测预报。

（6）对地面沉降造成的经济损失进行了初步评估，指出区内地面沉降损失总量为3496.785亿元，其中上海为2943.07亿元，苏锡常为468.715亿元，嘉兴为85.0亿元。

（7）在全面系统地掌握了区域地面沉降的分布和发展规律的基础上，提出了地面沉降监测网络规划方案，并对地裂缝带的地面沉降进行了专项规划。在规划基础上，已初步兴建GPS地面沉降监测网，共布设一级网点71 座，二级网点152 座，并进行了GPS测量，采集了部分地区的地面沉降信息。同时，对原有精密监测网络进行了调整，补埋91座水准标石，在苏锡常地区建立了13座基岩标，3组分层标。

（8）研制地面沉降自动监测系统4组，建立了上海市地面沉降监控中心，通过联网进行网络化管理，实现了远程遥控定点、定时或即时同步采集、传输。监测数据并入地面沉降信息管理系统，实现了分类、查询检索、编目、统计汇总、输出打印、维护等信息处理功能，为逐步实现三角洲地区地面沉降自动化监测及网络化，信息化管理和信息的发布奠定了基础。

4.信息系统建设

建立了“长江三角洲环境地质调查评价GIS管理系统”，该系统由三大基础模型——基岩构造模型、第四纪沉积结构模型和地下水含水系统结构模型构成，并能对庞大的多源地学信息进行可视化分析处理；可提供对基础地质、水文地质及环境地质等各种信息进行检索查询，处理绘制常用专业图件，具有空间查询及叠置分析功能，可模拟地下水流场的运动变化，并能对典型地质灾害（如地面沉降）进行预警预报。

（二）基本原理与技术特点

（1）打破了以往以各省市行政区划为界，将长江三角洲（长江以南）地区作为统一的研究对象，融合了区域地质、水文地质、环境地质以及物探方法等学科，全面系统地研究了区域环境地质问题的形成、表现、机理、结果等，提升了区域地下水资源和环境地质研究水平。

（2）在工作内容上，改变了以往在地下水资源评价和地质灾害调查中，忽视对地质背景的研究。本次工作设置了基岩构造、第四纪沉积结构等专题，为项目总体科学目标服务。

（3）在工作方法上，突破了传统的地质工作方法和手段，全面应用了3S等新技术，并对所获取的数据进行处理和成果的表达。

（4）在基岩构造研究方面，重点研究了区内重大断裂的活动性质、幅度以及基岩面的起伏和空间变化对环境地质的影响。在GMS上建立了全区基岩构造实体模型。

（5）全面系统地研究了第四纪地层结构的时空变化，重新厘定了区内第四纪地层层序，在完成八纵八横第四纪地质剖面的基础上，利用 GIS 平台建立了第四纪沉积结构模型。

（6）首次将长江三角洲当作统一的水文地质单元，统一划定各含水层的空间分布规律；系统认识地下水的补给、径流、排泄特征，地下水水位动态和水质动态变化特征；模拟计算了第四系松散岩类孔隙承压含水系统，克服了过去由于边界不确定性给计算结果带来的重复或缺失；采用真三维模型首次将第四系松散岩类孔隙承压含水层内的黏土层作为弱含水层参与计算，克服以往将其概化为越流层给模拟计算带来的不足。

（7）首次应用目前国际流行的GMS 3.1 软件，在计算机上创建水文地质概念模型，并进行了模型的识别、验证和预报，实现了整个地下水资源评价过程的可视化，并结合地下水开采引起的环境地质问题，定量评价了长江三角洲（长江以南）地区地下水的可采量，提出了地下水的开采方案。

（8）全面调查了区内地面沉降发育现状，分析了地面沉降形成机理及规律特征，根据二省一市的具体特点和条件，分别进行了地面沉降模拟。对工程建设的地面沉降效应进行了调查分析。提出了地面沉降损失评估体系，并对经济损失进行了量化评估。

（9）对区内现有的地面沉降监测设施现状进行了评价，在此基础上进行了长江三角洲地区统一的地面沉降GPS监测网络建设方案的规划。

（10）对区内的地裂缝问题进行了调查，分析了地裂缝的发育特征及其形成原因，并提出了防治对策与建议。

（11）建立了“长江三角洲地区地下水资源与地质灾害调查评价信息系统”，该系统可以为地方政府进行实时地和动态地更新、查询、管理和处理数据，模拟所需的结果。

（三）技术指标

（1）建立长江三角洲地区第四纪沉积结构模型。

（2）建立长江三角洲地区基底构造模型。

（3）建立长江三角洲地区地下水系统结构模型。

（4）开展长江三角洲地区地面沉降专题研究。

（5）研究长江三角洲地区地面沉降监测网络建设方案。

二、应用范围及应用实例