长江三角洲南部地面沉降与地裂缝*

薛禹群，张　云

(南京大学地球科学与工程学院，南京 210023)



长江三角洲南部地面沉降与地裂缝*

薛禹群，张云

(南京大学地球科学与工程学院，南京 210023)

摘要：过量开采地下水导致长江三角洲南部产生严重的地面沉降和地裂缝，造成巨大的经济损失。地面沉降和地裂缝的发生和发展在时空上与地下水开采具有密切联系，在地下水开采高峰期，地面沉降速率明显增加，在地下水位稳定期和回升期，地面沉降速率显著减小，甚至出现少量回弹。平面上，地面沉降分布形态与主采层地下水位分布形态具有很强的关联性；垂向上，地面沉降分布形态与沉降层、主采层及土层的厚度、压缩性等有关，弱透水层和含水层都可能成为主要沉降层。开采地下水条件下土层的变形与其经历的地下水位变化过程有关，不仅弱透水层存在塑性和粘塑性变形，在一定水位变化条件下含水砂层也存在塑性和粘塑性变形。地面沉降是地表下所有受影响土层的变形之和，为了控制地面沉降和地裂缝的发展，应限制地下水的开采量，尤其是避免出现地下水位低于土层历史上曾经达到的最低水位。

关键词：地面沉降；地裂缝；地下水开采；长江三角洲

长江三角洲南部包括江苏省南部苏州市、无锡市、常州市，浙江省北部杭州市、嘉兴市、湖州市以及上海市。全区由于地表水体不能满足工农业生产和人民生活需要，地下水被大量开采，造成区域内严重的地面沉降和地裂缝，导致区域内地面高程损失，建筑物开裂，地下管线断裂，防洪设施失效，造成巨大的经济损失。

地下水开采导致土层中孔隙水压力减小、有效应力增加，土层压缩变形，引起地面沉降。由于抽取地下水引起水位降深在平面上分布不均，常呈漏斗状，地层不仅有垂向应变，也有水平应变。Su等[1]通过现场非承压含水层中的抽水试验证明土层既有垂向位移又有水平位移，两者可达相同数量级。Wolff[2]监测单井抽水时土层的径向应变，发现靠近井的内圈径向应变为压应变，离井较远的外圈应变为拉应变，零应变周线与指向抽水井的最大径向位移周线一致。因此，开采地下水不仅产生地面沉降，还产生地裂缝。与开采地下水有关的地裂缝的发生原因主要有两种观点：一种认为由差异沉降引起[3-4]，另一种认为由含水层中水平渗透力导致的水平应变引起[5]。

不同地区地质结构、土质条件、地下水开采情况不同，地面沉降和地裂缝的特点也不同。本文根据长江三角洲南部多年的水位变化和土层变形监测资料，分析该区地面沉降和地裂缝的特征及其形成机理，为选择地下水开采方案和工程建设规划提供依据。

1地质背景

长江三角洲南部的基岩主要为沉积岩和岩浆岩，主干断裂以北东向和北西向为主，少量东西向(图1)。以湖苏断裂为界，整个区域分为苏锡构造区和昆沪杭构造区。苏锡构造区为由北东向背斜和向斜形成的隆凹相间区，昆沪杭构造区有侏罗世—早白垩世岩浆岩，隆起山体沿北东向零星分布。受基岩地质构造和古地貌控制，第四纪沉积物厚度由西向东逐渐变厚，薄处<100 m，厚处>360 m。

图1　长江三角洲南部基岩构造图Fig.1　Tectonic map of bed rock in the southern Yangtze River Delta

区域内第四纪沉积物成因类型为冲积、冲—湖积、冲—海积、湖—沼积等，岩性有黏土、粉质黏土、粉土、砂、砾石等。区域上看，上海第一、二承压含水层分别相当于苏锡常地区第一承压含水层的上部和下部，第三、四、五承压含水层分别相当于苏锡常地区的第二、三、四承压含水层。为便于叙述，统一将该区第四纪沉积物由上到下划分为一个潜水含水层和四个承压含水层(图2)。含水层由砂、砾组成，含水层间由黏土、粉质黏土及其与粉土、粉细砂互层组成的弱透水层。除第四承压含水层主要分布于上海北部及苏州东北部外，其它含水层在全区均有分布。上海位于潜水含水层和第一承压含水层之间的第一弱透水层由上到下进一步划分为第一软土层、第二软土层、第二硬土层，第一承压含水层上、下部之间的弱透水层又称第三软土层。区域内不同地区各含水层发育状况、厚度不同，人们对地下水的需求也不同，地下水的开采层位、开采量也因地而异。

图2　长江三角洲南部水文地质剖面图Fig.2　Hydrogeological profile in the southern Yangtze River Delta

2地下水开采情况及含水层水位变化特征

上海开采利用地下水始于1860年，大规模开采于20世纪50年代，当时80.5%的开采量取自浅部第一、二含水层，上海城区1958年的年开采量已达1.39×108m3。1963年上海全市地下水年开采量达2.03×108m3(图3)。由此造成1957～1961年地面沉降急剧发展，年均沉降速率为99.4 mm/a，最大年沉降量达170 mm。1966年后为减缓地面沉降，上海地下水开采量得到严格控制，1968年年开采量急剧下降到5.9×107m3。1980年后上海对地下水的需求有所增长，为避免20世纪50年代末、60年代初的情况再次出现，上海将地下水开采层次调整为深部第三、四承压含水层，造成这两层尤其第三承压含水层、水位持续下降，地面沉降再次快速发展。为防止地面沉降加剧，1998年后地下水年开采量再次减少。上海从1966年开始进行人工回灌，在随后的几年中人工年回灌量少量增加，1983到1989年年人工回灌量基本不变。此后，人工回灌量逐年增加，在2011年首次超过地下水的年开采量(图4)。

图3　上海市地下水开采量和人工回灌量Fig.3　Amounts of exploitation and artificial recharge of groundwater in the city of Shanghai

地下水开采量和人工回灌量的变化导致各含水层水位具有不同的变化特征(图4)。第一、二含水层水位具有类似的变化特征，在1960年初达历史水位最低值(超过-30 m)。后水位迅速上升，在1970年初达最高值(水位回升到-5 m以上)，此后在一定范围内波动，其平均值基本不变。20世纪80年代中期后受地下水开采量再次增加及下伏第三承压含水层水位大幅下降影响，上海第一、二承压含水层水位开始缓慢下降，但远高于其在1960年达到的最低水位。由于开采量减小及回灌量增加，1997年后这两个含水层的水位逐步上升。

图4　上海市含水层典型水位变化Fig.4　Typical water level variations of aquifers in the city of Shanghai

第三、四承压含水层具有相似的水位变化。在1965年前缓慢下降，后迅速上升，1970年后地下水位基本不变。然而由于开采量增加，80年代中期以后这两个含水层的水位大幅下降，1990年后已低于20世纪60年代达到的最低水位。此后，地下水开采量再次大幅减小，1998年后地下水位回升。2004年以来，由于严格限制地下水开采及增加人工回灌量，第三、四含水层水位大幅回升。

苏锡常地区地下水开采始于1927年，大规模开采在1983年。第一和第二承压含水层，特别是第二承压含水层是苏锡常地区的主要开采层。1995年限制开采前，地下水位持续下降，此后随地下水开采量急剧减小，尤其2000年江苏省在苏锡常地区实施地下水禁采后，地下水位迅速回升。1980～2000年，61%的地下水采自第二承压含水层。2000年采自于第一、二、三含水层的开采量分别占总开采量的27%、67%和6%。不同于上海含水层水位变化，苏锡常地区地下水位在限采前一直处于下降阶段，此后地下水位持续上升，多数水位观测孔的水位在1994、1995年达历史最低值(图5)。1998年苏州漏斗中心水位为-62.4 m，无锡西部漏斗中心水位为-83.3 m。随地下水位上升，2007年苏州水位埋深均<-30 m，水位降落漏斗消失，无锡漏斗中心水位也上升至-74.9 m。虽第三承压含水层不是苏锡常的主采层，但受第二承压含水层大量开采影响，第三承压含水层通过越流向第二承压含水层补给，加上其本身仍有一定的开采量，因此苏锡常地区第三承压含水层的水位经历了与该处第二承压含水层水位相似的变化过程，只是变化程度稍弱。

图5　苏锡常地区各含水层典型水位变化Fig.5　Typical water level variations of aquifers in Suzhou, Wuxi and Changzhou

杭嘉湖地区地下水开采始于1914年，主要开采层为第二、三承压含水层，地下水大规模开采出现在1980年以后。地下水开采量从1980年的5,580万m3增加到1990年的12,056万m3，引起明显的地面沉降，此后地下水开采量迅速增加的势头得到遏制[6]。

3长江三角洲南部地面沉降特征

3.1地面沉降特征

长江三角洲南部地面沉降于1921年出现在上海，1960年后相继出现于苏锡常和杭嘉湖平原。上海地面沉降分为两个发展时期：沉降快速发展期(1965年以前)和沉降控制期(1965年以后)，两个时期分别包含四个和五个阶段(表1)。沉降快速发展期，地下水无限制开采，地面沉降迅速增加，在阶段三(1957～1961年)年均地面沉降速率达最大值。此后，地下水开采量急剧下降，所有含水层内水位回升，但地面沉降继续缓慢增加，到1966年，地面才出现少量回弹，地面回弹明显迟后于含水层的水位回升。地面沉降控制期，地下水开采得到有计划的控制，地面沉降速率较之地面沉降快速发展期小得多。尽管从1998年开始地下水开采量减小，地下水位开始上升，但地面沉降仍继续增加。地面沉降的变化再次迟后于含水层水位。总体而言，地面沉降速率在减小，2009～2011年，年均地面沉降量仅为1.3 mm/a(图6)。2012年，上海中心区域地面沉降大部分停止，一些地方出现明显回弹。回弹最早2003年出现于分层标F027处，到2012年回弹量达30.59 mm。大部分回弹出现于2008～2011年。如分层标F015处地面到2008年均在沉降，后开始回弹，到2012年回弹4mm。在另外几个分层标处地面沉降仍继续，但沉降速率减小，2009～2012年最大沉降速率发生于分层标F024处，为6.1 mm/a。与持续上升的含水层水位比较，地面回弹在一些地方至少迟后10年。

表1　上海地面沉降阶段

垂向上，各土层对地面沉降和回弹的贡献率在不同阶段有所变化。1981～1989年，上海各含水层水位均缓慢下降，地面总沉降量变化不大，地面从前期回弹转向沉降，土层压缩主要发生于第一、二软土层。此后地下水开采量大幅增加且主要来自第三承压含水层，因此在1990～2003年和 2004～2008年第三承压含水层成为主要沉降层。土层厚度、性质、压缩性的差别、地下水开采层次的变化、土层经历的地下水位变化等会影响垂向上各土层变形对地面沉降的贡献。虽在1990～2003年各土层变形均有所增加，但第三承压含水层变形增加的速率超过浅部土层，其变形量在地面总沉降中所占百分比增加。可见地面沉降的主要沉降层受开采层、土的压缩性、土层厚度等影响。一定条件下，含水砂层可成为主要沉降层。随人工回灌量的增加和开采量的减小，各含水层水位大幅回升，在2009～2011年，大部分深部土层产生回弹，即使在沉降速率最大的分层标F024处，第二承压含水层以下的土层也出现回弹，但浅部土层(尤其是压缩性大、渗透系数小及蠕变性较强的第一、二软土层)和第三含水层在一些地方仍持续压缩，但其压缩变形速率明显较小。由于篇幅所限，表2仅给出2个分层标处各土层变形对地面沉降的贡献，在这两个分层标处浅部土层以及第三承压含水层继续压缩，其他土层开始回弹。

图6　上海地面沉降量Fig.6　Total amount of land subsidence in Shanghai

表2　上海各土层对地面沉降的贡献(正值表示压缩，负值表示回弹)

*括号中的数据为该阶段地面沉降量。

苏锡常地区在1960～1985年为地面沉降发展阶段，在1986～1995年为地面沉降急剧发展阶段，最大沉降速率达109 mm/a，1995年采取限采措施后，沉降速率减缓，但沉降范围仍扩大。垂向上，由于第二承压含水层是主要开采层，位于其上的弱透水层厚度大且含有较厚的淤泥质黏土层，其变形量占总变形量的50%以上，成为这一地区的主要沉降层(表3)。杭嘉湖平原地面沉降始于1964年前后，地面沉降的发展经历了缓慢、显著、急剧和减缓几个阶段：1964～1973年为缓慢沉降期，累计沉降量为79 mm；1974～1983年为显著沉降期，累计沉降量为303.9 mm；1984～1990年为急剧沉降阶段，累计沉降量达597.2 mm；1991年后，中心平均沉降速率减缓，沉降中心从嘉兴城区转移至嘉兴东南部约35 km处的海盐县。2005年海盐的累计沉降量为1097 mm，嘉兴城区的沉降量为882.5 mm[6]。

表3常州各土层变形在地面沉降中所占的百分比(正值表示压缩，负值表示回弹)

Table.3Deformation percentages of the soil layers in the city of Changzhou

土层深度(m)1984～2003(%)2004～2007(%)潜水含水层0.00～5.981.2-20.8(第一含水层)5.98～19.003.2-31.3第二弱透水层粉土与粉质黏土19.00～39.191.9-30.6粉质黏土39.19～71.8417.3-15.5淤泥质粉质黏土71.84～92.6635.1-2.3第二含水层92.66～109.9911.6-10.2黏土109.99～118.56.53.8第三含水层118.5～144.7818.4-0.8粉质黏土144.78～180.004.67.5

地面沉降的发生和发展在时空上与地下水开采具有密切关系，在地下水开采高峰期，地面沉降速率明显增加，在地下水位稳定期和回升期，地面沉降速率显著减小，甚至出现少量回弹。地下水开采初期，出现于集中开采地的地下水位降落漏斗彼此孤立，与其相应的地面沉降中心也互不相连。1980年后对地下水需求量增加，开采井数量增多，分布范围增加。不仅在中心城区开采地下水，外围县、乡镇也大量开采地下水，造成地下水降落漏斗扩大、相互连通，形成区域性的水位降落漏斗。地面沉降的影响范围也向外扩张，由初期孤立的沉降盆地连成一片，到1990年后整个长江三角洲南部均受地面沉降影响，到1999年累计沉降量为200mm的面积约10,000 km2，约占整个区域面积的1/3。图7为1956～1999年地面累计沉降等值线图。图8为2000年第二承压含水层的水位等值线。比较可知，苏锡常和杭嘉湖的地面沉降中心与漏斗中心基本一致，但上海沉降中心与漏斗中心不一致，这是因为苏锡常和杭嘉湖的地面沉降主要由第二承压含水层的水位下降引起，而上海地面沉降除了与第二承压含水层有关外，还与深部的第三承压含水层中的水位下降有关。此外，地面沉降的大小还与土层的性质、压缩性、厚度、经历的地下水位变化方式有关。这些均影响地面沉降的分布形态，使地面沉降在平面上的分布与地下水位漏斗的不完全一致。

图7　长江三角洲南部1956～1999年地面沉降等值线Fig.7　Land subsidence contour in the southern Yangtze River Delta from 1956 to 1999

图8　长江三角洲南部2000年第二承压含水层水位等值线Fig.8　Water level contour of the second confined aquifer in the southern Yangtze River Delta in 2000

3.2地面沉降迟后机理

现场调查和室内实验表明在地下水位变化情况下土体的变形不仅与土体本身组成、结构有关，也与其经历的地下水位变化模式有关。在深入研究的基础上，建立了图9所示的双屈服粘弹塑性力学模型。该模型包含两个屈服应力，当有效应力小于第一屈服应力时，土体具有弹性和粘弹性变形；当有效应力介于第一和第二屈服应力之间时，土体具有弹塑、粘弹性变形；当有效应力大于第二屈服应力时，土体将表现为粘弹塑性变形。当有效应力减小时，弹性和粘弹性变形可以恢复，但塑性和粘塑性变形不可恢复。双屈服粘弹塑性模型的应力—应变—时间关系可表示为

图9　双屈服粘弹塑性力学模型Fig.9　Double yield visco-elastic-plastic mechanic model

(1)

其中，

(2)

(3)

对不同时间t1，其应变随时间的变化如图10所示。可见土体的压缩和回弹并非是在加卸载瞬间完成，而是随时间逐步发展，且在一个加卸载循环中，加载时间越长，稳定变形越大。

图10　加卸载循环时的应变Fig.10　Compaction strain for a cycle of loading and unloading

地面沉降是地表下所有含水层和弱透水层压缩变形之和，当所有回弹土层的回弹变形量大于所有压缩土层的压缩变形量，地面就出现回弹。虽然含水砂层渗透系数大，但由于其具有粘弹塑性变形，因此它并非总是随其中地下水位的下降、上升而同步压缩和回弹，特别是当其中的地下水位低于其历史上曾经历的最低水位时，含水砂层具有显著的粘塑性变形，当地下水位上升时粘塑性变形将继续增加，这时含水砂层的回弹变形明显迟于其中地下水位的上升。另一方面，由于渗透性差，弱透水层中孔隙水压力的变化迟后于它相邻采灌含水层水压力的改变，且由软黏土构成的弱透水层往往具有比含水层更强的粘塑性变形，这些都导致弱透水层的回弹变形迟后于相邻含水层的水位持续上升。因此，地面是否出现回弹取决于多因素，如地下水位的变化方式、组成含水系统的土层的变形特征、土体的渗透性、土层厚度等，地面回弹往往迟后于含水层水位的回升。

4地裂缝

4.1地裂缝的分布

区域内首条地裂缝于1989年出现在常州市东南部约18 km处的武进横林镇，迄今共出现25条。空间上地裂缝集中分布于湖苏断裂以西苏锡构造区内地下水开采强烈、地面沉降严重的地区(图1)，该处第三、四承压含水层基本缺失，基岩构造复杂，有背斜、向斜、断层，起伏不平的基岩面导致第四系厚度变化大。形态上地裂缝以张性为主，局部出现张扭性，地表上地裂缝两侧土体表现为垂直差异沉降或水平拉张。地裂缝两侧地面高差最大可达50 cm，单个裂缝张开宽度可达2～6 cm，最大达10 cm。地裂缝呈带状，由一条主裂缝和分布于其两侧的若干条次级裂缝组成一条地裂缝带，地裂缝带宽一般为30～100 m，延长一般为200～2000 m[7]。时间上地裂缝发育的鼎盛时期是20世纪90年代，是该地区强烈开采地下水的时期。区域内近80%的地裂缝形成于1990～1996年间，1995年出现的地裂缝数量最多，达六条。2000年后地裂缝的发展有下降趋势，2003年后没有出现新的地裂缝。地裂缝的产生与地下水开采具有明显的时间相关性。地裂缝有两个主要方向，一个是NE67°～45°，另一个是 NE67°～90°(图11)。大多数裂缝方向大致平行于基岩褶皱轴方向和基岩断层走向，但也有一些地裂缝与上述方向斜交。地裂缝主要发生于地面沉降梯度较大的区域，但大多数地裂缝远离地面沉降中心。有些地裂缝与地面沉降等值线以较大角度相交，另一些裂缝则与地面沉降等值线大致平行。

图11　地裂缝玫瑰图Fig.11　Rose diagram showing numbers of land fissures

4.2地裂缝发生机理

长江三角洲南部地裂缝发育在空间和时间上均与地下水开采有密切关系。江苏省地震局采用浅层人工地震、精密磁测、浅钻及地震地质等方法在地裂缝发育区没有发现第四纪断裂和全新世断裂，证明地裂缝与新构造活动和地震无关[8]，而是由强烈开采地下水引起的。在地下水开采下，地质条件对地裂缝的形成有重要影响。方便起见，根据苏锡常地裂缝区情况将其地质条件概化为三种地质概念模型(图12)。第一种为具有基岩隆起的含水系统，隆起的基岩一方面使含水系统的厚度不均，另一方面阻碍地下水流动，加剧了应力应变的不均匀分布。第二种为具有基岩陡坎的含水系统，在陡坎两侧，含水系统的厚度不同，从而影响到其应力应变的分布。第三种为含水层厚度急剧变化的含水系统。应力的不均匀变化可导致土体破坏，产生地裂缝。为了更好地了解地裂缝形成机理，针对三种地质模型进行开采地下水条件下土层中应力应变的模拟计算。

图12　苏锡常地裂缝地质概念模型Fig.12　Geological conceptual model of land fissure in Suzhou,Wuxi and Changzhou

根据Biot理论建立方程

(4)

其中，u为位移矢量，m；p为孔隙水压力，kPa；K为渗透系数，m/s；γw为水的重度，kN/m3；t为时间，s；λ和G为拉梅常数。

采用有限单元方法求解方程组(4)，其结果如图13和图14所示。图13是水平有效正应力的等值线，抽水井附近水平应力发生明显增加，而地表附近水平应力也产生变化。由于地表附近初始应力较小，因此抽水引起的应力减小可导致地表附近出现拉力，当拉力达到土体的抗拉强度时，土体就会开裂，形成地裂缝。由于右边界水平方向是固定的，这一区域易于出现拉应力。在第一种地质模型中，拉张区还出现在基岩隆起上方的地面处。在第二、三种地质模型中拉张区还出现在含水层厚度突变及基岩陡坎上方的地表处。初始裂缝形成后可进一步向下发展。图14是不同地质模型对应的剪应力等值线。在基岩隆起、基岩陡坎、含水层厚度突变的附近剪应力明显增加，对应于三种地质模型的最大剪应力分别为16、85、14kPa，当满足Mohr-Coulomb破坏准则时土体将发生剪切破坏。当然实际土层分布及抽水情况要复杂得多，因此实际地裂缝可能是拉裂破坏和剪切破坏综合引起的。

图13　水平有效正应力等值线Fig.13　Isolines of horizontal effective normal stress

图14　不同地质模型对应的剪应力等值线Fig.14　Shearing stress isolines of different geological models

地裂缝是否形成一方面与土层中应力有关，在垂直方向差异沉降大以及水平位移变化大的近地表处，拉应力也大。造成差异沉降的原因有：地层结构的差异、土体压缩性的差异、地下水位变化的差异以及沉降速率的差异等，因此地裂缝常出现于基岩隆起处、断崖处，已有断层处以及沉降盆地的边缘。另一方面，与土体的强度有关，张性裂缝与抗拉强度有关，扭性裂缝与抗剪强度有关。影响土体抗拉强度的因素有土性、含水量、粒间联结等。通常土体的抗拉强度比抗剪强度小得多，因此，地裂缝多呈张性。

苏锡构造区内基岩构造复杂，褶皱发育，有些地方还有断层崖，因此基岩面起伏强烈，第四纪沉积物厚度变化大，且第二承压含水层开采强度和水力坡度也大，地面差异沉降明显，由此造成该区域出现多条地裂缝。上海和苏州的基岩面埋深大、起伏小，浅部广泛分布淤泥和淤泥质黏土构成的第一弱透水层，虽地面总沉降量较大，但差异沉降较小，第二、三承压含水层的水力坡度均不大，该区未发现地裂缝。杭嘉湖地区总的地面沉降小，基岩面起伏不大，到目前为止也未出现地裂缝，但如果继续大量开采地下水，随着地面沉降的进一步发展，也可能出现地裂缝。

5结论

(1)地面沉降在时间和空间上均与地下水开采密切相关。平面上的分布形态与主采层地下水位的分布形态有很强的关联性，垂向上的主要沉降层与主采层、土层厚度、压缩性等有关，弱透水层和含水层均可能成为主要沉降层。1990年以前上海的主要沉降层是第一弱透水层，1990年后是第三承压含水砂层，2009年后深部土层大多开始回弹，浅部土层虽继续压缩，但其变形速率已很小。常州地区的主要沉降层是第二弱透水层。

(2)抽水条件下土层的变形特征复杂，其变形特征与土层经历的地下水位的变化过程有关。不仅弱透水层存在塑性和粘塑性变形，在一定的水位变化条件下含水砂层也存在塑性和粘塑性变形。地面沉降是地表下所有受影响土层的变形之和，各土层由于经历了不同的地下水位变化具有不同的变形特征。有些土层压缩，另一些土层可能回弹，当所有回弹土层的回弹量大于所有压缩土层的压缩量时，地面回弹，否则地面下沉。地面回弹总是迟后于含水层水位的持续上升，原因在于弱透水层的粘塑性变形和固结变形以及含水层的粘塑性变形。

(3)地裂缝的成因主要与抽取地下水有关，地质条件对地裂缝的形成和分布起着重要作用，不均匀的地质条件使得近地表一些区域的水平有效应力减小为负值，出现拉应力，当拉应力达到土体的抗拉强度时土体产生拉裂破坏；不均匀的地质条件也使得土体中剪应力大幅增加，一旦达到Mohr-Coulomb条件，土体将产生剪切破坏。地裂缝主要发生在基岩面起伏强烈、含水层厚度剧烈变化的地方。

(4)人工回灌和减小地下水开采量是控制地面沉降的有效措施，目前大部分地区地面沉降已停止，有些地方地面开始回弹。为了控制地面沉降和地裂缝的发展，应限制地下水开采量，尤其是避免出现地下水位低于土层历史上曾经达到的最低水位。

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DOI:10.16788/j.hddz.32-1865/P.2016.01.001

* 收稿日期：2016-01-15改回日期：2016-02-24责任编辑：谭桂丽

第一作者简介：薛禹群，1931年生，男，中国科学院院士，教授，博导，水文地质专业，擅长地下水数值模拟研究。

中图分类号：P642.26

文献标识码：A

文章编号：2096-1871(2016)01-001-09

Land subsidence and land fissures in the southern Yangtze River Delta

XUE Yu-qun, ZHANG Yun

(SchoolofEarthSciencesandEngineering,NanjingUniversity,Nanjing210023,China)

Abstract：Excessive exploitation for groundwater can cause serious land subsidence and land fissures in the southern Yangtze River Delta, resulting in huge economic losses. The occurrence and development of land subsidence and land fissures are closely related to the exploitation of groundwater in time and space, with the rate of land subsidence increasing obviously at the peak of groundwater exploitation and reducing significantly and even rebounding slightly during the stable or recovery periods of groundwater. Horizontally, the distribution pattern of land subsidence has strong correlation with that of groundwater level in the main mining layers; vertically, to the thickness of the main mining layers, soil layers and compression property. Both aquitard and aquifer can be main subsidence layers. The deformation of soil layers, triggered by exploitation for underground water, is closely related to the change process of groundwater level; plastic and visco plastic deformation occurs not only in aquitard but in water-bearing sand layers even under the condition of certain water level change. Land subsidence is accumulative effect of deformation of various subsurface layers. In order to control the development of land subsidence and land fissures, it is suggested in this study that exploitation amount of groundwater should be restricted, especially avoid the water level from reaching the lowest level occurring in the history of the soil layers.

Key words:Land subsidence; land fissure；mining of groundwater；the Yangtze River Delta