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摘要：本文从河北省沧州市的地下水资源概况入手，深入研究地面沉降以及地裂缝与地下水之间的关系。
关键词：沧州市；地质灾害；地下水
1引言
河北省沧州市是我国严重缺水的地区，对于地下水依赖严重，而地下水与地质灾害之间有密切的联系。地质灾害一旦发生会造成严重的经济损失，研究河北省沧州市地质灾害与地下水关系研究一方面能够更加全面的认识到地质灾害与地下水之间的关系，另一方面也为后期如何更好的开采利用地下水资源，控制地质灾害提供借鉴参考。
2河北省沧州市地下水概述
河北省沧州市地表水资源匮乏，经济社会发展严重依赖地下水，而且近年来随着城市人口不断增加以及经济发展速度的不断加快，地下水资源的开采程度不断加深，存在严重的超采状况，造成各种类型的地质灾害隐患。根据相关资料显示，沧州市浅层地下水平均埋深6.62m，不同地区的地下水埋深差异较大。其中肃宁县平均埋深最大，为31.23m，黄骅市、盐山县平均埋深最小，均为1.93m。受降水以及相关调整措施的影响，沧州市浅层地下水位呈缓慢上升趋势，但是漏斗中心水位下降，中心埋深水位上升。而且浅层地下水年蓄水变量总体减少，可见沧州市的地下水开采量仍在升高，对于水资源的需求也不断增加。
3地面沉降与深层地下水关系
3.1地面沉降与深层地下水开采的定性关系
根据相关资料显示，最早检测到沧州地区出现一定程度的降落漏斗是在1969年，而且随着城市不断发展，人口不断增加，对于地下水的开采不断增加，地面沉降愈加严重，先后经历五个不同的阶段。
在出现明显的降落漏斗之前，地下水的下降基本属于天然流长阶段。从上世纪70年代开始，沧州地区的农工业发展不断加快，居民人口也不断增加，这些都提高了对于水资源的需求。由于沧州地区地表水资源匮乏，只能大规模开采地下水资源，受技术条件的限制，当时的开采操作比较粗糙，存在诸多问题，地下水位下井很快，直到1981年地下水位的下降才逐渐平稳。
进入20世纪九十年代，沧州地下水的开采明显增加，尤其是在工业生产用水方面增加一倍以上，导致地下水开采量增加的原因主要包括以下三个方面：其一是农业大发展，随着农业生产技术的不斷改进，水利化程度不断提高，沧州地区的农业发展迅速，对于水资源的需求也不断增加。其二是居民生活水平提高，日常生活用水量也不断增加，城市居民普遍开始使用深层地下水处理的自来水；其三是改革开放发力，工业发展迅速，大量的乡镇企业投产运行，工业生产用水量骤增。用水量迅速增加，但是没有及时有效的回灌补充，导致地下水系统的循环破坏，地下水位迅速下降，同时也导致地面沉降的加剧，相同时间内的地面沉降速度将近之前的4倍。
对比分析沧州市地面沉降与地下水位下降的趋势及数据可知，地面沉降受地下水位变化的深刻影响，水位下降越快，地面沉降越严重，具体的关系可以用公式表示Y=6.0453X1.656，其中X、Y分别表示地下水位下降趋势和地面沉降趋势。
尤其是当地下水位超过70m以后，地面的沉降速度会迅速增加，基本呈现直线增长的趋势。根本原因是由于水位的下降会对地下含水层与隔水层之前的应力造成影响，当随着水位不断下降，两者之间的压力会不断增加，超过土层的固结压力，就会造成地质土层结构的破坏，地面沉降速度也迅速加快。
虽然在80年代初期，地下水抽取减少，水位出现一定程度的回升，但是地面沉降仍然加重，主要是由于地下水的开采已经对含水层造成破坏，地面出现滞后性的沉降压缩。
总而言之，深层地下水与地面沉降主要是呈现为正相关和沉陷滞后性的关系。
3.2地下水开采与地面沉降的内在关系
地下水的开采以及地面沉降都是主要发生在第Ⅲ含水层。对沧州地区的地质状况做剖面分析可知，整个地质是由许多不同岩性的地层组成的，而在第Ⅲ含水层相间分布几十层砂性土层和黏性土层，其中黏性土层占总厚度的70%以上。在对含水层进行采水的时候，两种土层中的水会呈现不同的流动状况，黏性土层和砂性土层内的水分别向垂直方向和水平方向流动，砂性土层会迅速完成排水并被压缩为固定状态，而黏性土层的排水压缩都存在一定的滞后性，也是影响地面沉降的关键因素。要想研究地下水与地面沉降的关系重点就是研究黏性土层的影响。根据地下水与地面沉降相关数据整理可得地面沉降经验公式：
其中t、△H、е、β、n分别表示时间、地下水位下降值、自然底数、压缩衰减系数和压缩指数。一般情况下β、n分别取0.05和2.05。带入实际数据发现，虽然结果存在一定的误差，但是在可接受的范围之内，可以用这两个公式分析研究地下水位与地面沉降之间的关系。
4地裂缝与浅层地下水关系
在地裂缝的产生发育过程中，与浅层地下水有密切的联系。一方面浅层地下水会消除地裂缝的应力，避免应力集中，延缓地裂缝的发育。随着地下水的开采消耗，这种保护作用削弱，应力的传递会逐渐集中于某些固定的方位，在岩土层中逐渐开裂，形成地裂缝。另一方面浅层地下水还能改变岩土层得到塑性。在地下水位的上下方，岩土层呈现两种不同的状态，上层释水会导致土层脆性增强，慢慢出现岩层开裂的情况，形成地裂缝，而下层由于有水分的亲润，岩土之间会紧密结合在一起，不容易开裂，这些通过日常的观察就能得到验证。由此可见浅层地下水与地裂缝有密切的联系。通过统计分析发现，沧州地区地裂缝的发育形成与浅层地下水的埋深有直接的关系，埋深越浅越不容易出现地裂缝，而随着埋深的增加，地裂缝情况会显著增加，尤其是当埋深超过7m时出现地裂缝的情况会很明显。
5结语
研究发现地下水的开采与地面沉降和地裂缝都有密切的联系，随着地下水开采的增加，地下水位不断下降，会引起地面沉降和地裂缝问题的出现，甚至会引发地质灾害。未来随着经济社会的不断发展，沧州市对于水资源的需求会不断增加，需要制定更加合理的开发利用地下水资源的方案，在避免地质灾害的前提下合理开发利用地下水资源，满足经济社会发展的需求，促进经济社会的和谐发展，实现良好的经济社会效益。
参考文献：
[1]白永辉，张丽.河北省沧州市地质灾害与地下水关系研究[J].中国地质灾害与防治学报，2005
[2]朱菊艳，郭海朋，李文鹏等.华北平原地面沉降与深层地下水开采关系[J].南水北调与水利科技，2014
关键词：沧州市；地质灾害；地下水
1引言
河北省沧州市是我国严重缺水的地区，对于地下水依赖严重，而地下水与地质灾害之间有密切的联系。地质灾害一旦发生会造成严重的经济损失，研究河北省沧州市地质灾害与地下水关系研究一方面能够更加全面的认识到地质灾害与地下水之间的关系，另一方面也为后期如何更好的开采利用地下水资源，控制地质灾害提供借鉴参考。
2河北省沧州市地下水概述
河北省沧州市地表水资源匮乏，经济社会发展严重依赖地下水，而且近年来随着城市人口不断增加以及经济发展速度的不断加快，地下水资源的开采程度不断加深，存在严重的超采状况，造成各种类型的地质灾害隐患。根据相关资料显示，沧州市浅层地下水平均埋深6.62m，不同地区的地下水埋深差异较大。其中肃宁县平均埋深最大，为31.23m，黄骅市、盐山县平均埋深最小，均为1.93m。受降水以及相关调整措施的影响，沧州市浅层地下水位呈缓慢上升趋势，但是漏斗中心水位下降，中心埋深水位上升。而且浅层地下水年蓄水变量总体减少，可见沧州市的地下水开采量仍在升高，对于水资源的需求也不断增加。
3地面沉降与深层地下水关系
3.1地面沉降与深层地下水开采的定性关系
根据相关资料显示，最早检测到沧州地区出现一定程度的降落漏斗是在1969年，而且随着城市不断发展，人口不断增加，对于地下水的开采不断增加，地面沉降愈加严重，先后经历五个不同的阶段。
在出现明显的降落漏斗之前，地下水的下降基本属于天然流长阶段。从上世纪70年代开始，沧州地区的农工业发展不断加快，居民人口也不断增加，这些都提高了对于水资源的需求。由于沧州地区地表水资源匮乏，只能大规模开采地下水资源，受技术条件的限制，当时的开采操作比较粗糙，存在诸多问题，地下水位下井很快，直到1981年地下水位的下降才逐渐平稳。
进入20世纪九十年代，沧州地下水的开采明显增加，尤其是在工业生产用水方面增加一倍以上，导致地下水开采量增加的原因主要包括以下三个方面：其一是农业大发展，随着农业生产技术的不斷改进，水利化程度不断提高，沧州地区的农业发展迅速，对于水资源的需求也不断增加。其二是居民生活水平提高，日常生活用水量也不断增加，城市居民普遍开始使用深层地下水处理的自来水；其三是改革开放发力，工业发展迅速，大量的乡镇企业投产运行，工业生产用水量骤增。用水量迅速增加，但是没有及时有效的回灌补充，导致地下水系统的循环破坏，地下水位迅速下降，同时也导致地面沉降的加剧，相同时间内的地面沉降速度将近之前的4倍。
对比分析沧州市地面沉降与地下水位下降的趋势及数据可知，地面沉降受地下水位变化的深刻影响，水位下降越快，地面沉降越严重，具体的关系可以用公式表示Y=6.0453X1.656，其中X、Y分别表示地下水位下降趋势和地面沉降趋势。
尤其是当地下水位超过70m以后，地面的沉降速度会迅速增加，基本呈现直线增长的趋势。根本原因是由于水位的下降会对地下含水层与隔水层之前的应力造成影响，当随着水位不断下降，两者之间的压力会不断增加，超过土层的固结压力，就会造成地质土层结构的破坏，地面沉降速度也迅速加快。
虽然在80年代初期，地下水抽取减少，水位出现一定程度的回升，但是地面沉降仍然加重，主要是由于地下水的开采已经对含水层造成破坏，地面出现滞后性的沉降压缩。
总而言之，深层地下水与地面沉降主要是呈现为正相关和沉陷滞后性的关系。
3.2地下水开采与地面沉降的内在关系
地下水的开采以及地面沉降都是主要发生在第Ⅲ含水层。对沧州地区的地质状况做剖面分析可知，整个地质是由许多不同岩性的地层组成的，而在第Ⅲ含水层相间分布几十层砂性土层和黏性土层，其中黏性土层占总厚度的70%以上。在对含水层进行采水的时候，两种土层中的水会呈现不同的流动状况，黏性土层和砂性土层内的水分别向垂直方向和水平方向流动，砂性土层会迅速完成排水并被压缩为固定状态，而黏性土层的排水压缩都存在一定的滞后性，也是影响地面沉降的关键因素。要想研究地下水与地面沉降的关系重点就是研究黏性土层的影响。根据地下水与地面沉降相关数据整理可得地面沉降经验公式：
其中t、△H、е、β、n分别表示时间、地下水位下降值、自然底数、压缩衰减系数和压缩指数。一般情况下β、n分别取0.05和2.05。带入实际数据发现，虽然结果存在一定的误差，但是在可接受的范围之内，可以用这两个公式分析研究地下水位与地面沉降之间的关系。
4地裂缝与浅层地下水关系
在地裂缝的产生发育过程中，与浅层地下水有密切的联系。一方面浅层地下水会消除地裂缝的应力，避免应力集中，延缓地裂缝的发育。随着地下水的开采消耗，这种保护作用削弱，应力的传递会逐渐集中于某些固定的方位，在岩土层中逐渐开裂，形成地裂缝。另一方面浅层地下水还能改变岩土层得到塑性。在地下水位的上下方，岩土层呈现两种不同的状态，上层释水会导致土层脆性增强，慢慢出现岩层开裂的情况，形成地裂缝，而下层由于有水分的亲润，岩土之间会紧密结合在一起，不容易开裂，这些通过日常的观察就能得到验证。由此可见浅层地下水与地裂缝有密切的联系。通过统计分析发现，沧州地区地裂缝的发育形成与浅层地下水的埋深有直接的关系，埋深越浅越不容易出现地裂缝，而随着埋深的增加，地裂缝情况会显著增加，尤其是当埋深超过7m时出现地裂缝的情况会很明显。
5结语
研究发现地下水的开采与地面沉降和地裂缝都有密切的联系，随着地下水开采的增加，地下水位不断下降，会引起地面沉降和地裂缝问题的出现，甚至会引发地质灾害。未来随着经济社会的不断发展，沧州市对于水资源的需求会不断增加，需要制定更加合理的开发利用地下水资源的方案，在避免地质灾害的前提下合理开发利用地下水资源，满足经济社会发展的需求，促进经济社会的和谐发展，实现良好的经济社会效益。
参考文献：
[1]白永辉，张丽.河北省沧州市地质灾害与地下水关系研究[J].中国地质灾害与防治学报，2005
[2]朱菊艳，郭海朋，李文鹏等.华北平原地面沉降与深层地下水开采关系[J].南水北调与水利科技，2014