最近，【科學】雜誌發表了一項關於中國城市地面沈降的研究，該研究一公布便引起了學術界和公眾的極大關註。
這項研究顯示， 近一半的中國大城市發生了局部地面沈降的現象 ，這個話題一度爬升至社交媒體熱搜榜首。那麽，我們需要擔心這個問題嗎？究竟是什麽原因導致了城市的沈降？在這一現象背後又隱藏著哪些有意思的故事？
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先說結論，地面沈降這事兒並不新鮮，它確實有一定危害，但在中國城市沈降問題並不嚴重，而且我們可以做一些事情來改善沈降。
什麽是城市地面沈降？
城市地面沈降，俗稱「地陷」，就是城市區域地面因種種原因高度下降的現象。與地震和海嘯相比，地面沈降發生得悄無聲息，因此往往難以引起人們的關註。
由於地面沈降，略帶傾斜的西安大雁塔
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然而， 即使是較小範圍的地面沈降，也會對人們的生命和財產安全造成很大威脅。
地面沈降可能會導致道路、橋梁以及建築物產生裂縫或變形，會破壞城市排水系統，引發雨水積水或汙水反流。地鐵、地下停車場等地下設施都可能因為地面沈降而受到破壞。因此，城市地面沈降在【地質災害防治條例】中，被定義為「緩變性地質災害」。
幹涉合成孔徑雷達（InSAR）測量地面情況的示意圖
圖片來源：文獻 [5]
在【科學】雜誌的這項研究中，科學家們運用了一種稱為「幹涉合成孔徑雷達」（InSAR）的先進衛星遙感技術，來監測中國 82 個大中型城市的地面沈降情況。
這種技術透過發射雷達波並接收其從地表反射回來的訊號。利用衛星在不同時間的兩次過境所收集的雷達數據，分析地表反射雷達波的相位變化，從而精確地測量地表在兩次觀測間的微小移動，如沈降或擡升，從而能夠精確測量這段時間內地面的沈降程度。
結果顯示，44.7% 的城市區域每年的地面沈降速度超過 3 毫米，而 15.8% 的區域地面沈降速度甚至超過每年 10 毫米，包括北京、天津、合肥和西安等城市。地面沈降速率的中位數則為每年約 2 毫米。在 82 個城市中，約三分之一的人口居住在沈降速度超過 3 毫米/年的地區，7.3% 的人口居住在沈降速度超過 10 毫米/年的地區。
換句話說，
可能有 2.7 億中國人生活在正在下沈的土地上。
值得註意的是，
這個數據
僅代表城市的某些部份地區可能出現下沈，並不代表整個城市都在下沈，更不意味著所有居民都面臨同等的風險。
城市沈降
只發生在今天的中國嗎？
雖然中國當前面臨的城市地面沈降問題略顯嚴峻，實際上， 早在1920年，上海和天津就已經出現了地面沈降的跡象。 到了20世紀70年代，長江三角洲的主要城市以及華北平原地區開始經歷地面沈降。
從20世紀80年代起，地面沈降現象由點及面，形成連片發展的趨勢，影響範圍進一步擴大。這項研究估算，中國沿海四分之一的土地可能在2120年沈降到海平面以下。
城市地面沈降不僅是一個地區性問題，而且是全球性的環境挑戰。研究表明， 全球約 19% 的人口正處於由沈降引起的高風險之中。 在美國、日本、伊朗等多個國家，也有大量關於城市地面沈降的研究和報道。
【科學】雜誌在 2022 年報道稱，伊朗超過 90% 的地區正在經歷地面沈降，全國平均沈降速率高達每年約 6 厘米；在 2007 年至 2020 年間，美國沿海地區 32個 城市的年沈降速率中位數在 2~6 毫米之間，其中多數地區的沈降速率超過 3 毫米。
美國沿海各地面的沈降
圖片來源：文獻[6]
由於地面沈降與海平面上升的雙重影響，到 2050 年美國沿海 32 個城市大約 1000~1300 平方公裏的土地可能被淹沒。而在日本東京，20 世紀50 年代的地面沈降速度甚至一度達到了每年 27 厘米的程度。相較來說， 中國的城市沈降問題不算嚴重。
城市為什麽會發生沈降？
雖然由於各種地質過程，地球表面會經歷緩慢而穩定的自然隆起和下沈，但是這不能排除人類活動對沈降所帶來的影響。
研究顯示，面臨嚴重地面沈降的城市具有明顯的區域特征：東北地區的代表城市包括大慶、哈爾濱和長春；華北地區以北京和天津為典型；中部地區的典型城市有平頂山、晉城和淮南；華南地區則包括昆明、南寧和貴陽；東南沿海地區則以溫州和汕頭為代表。 這些區域要麽是工業城市集群，要麽是人口密集的城市群，說明地面沈降與區域經濟活動和人口密度有著密切的關系。
城市沈降與多種自然和人為因素相關，包括 城市地區基巖的深淺、地下水的枯竭、建築物的重量、交通系統的運用以及地下采礦活動。 這些因素共同作用，影響城市地面的穩定性和高度。
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過度開采地下水是導致全球多個城市嚴重地面沈降的主要原因。 當大量地下水被提取時，地下水位逐漸降低，破壞了地下水壓力平衡，導致原來由地下水支撐的土壤和巖石部份失去承托力。隨著地下水位的持續下降，原先含水飽和的土層開始幹燥並收縮，這導致土層體積縮減，從而引起地面沈降。這種土壤壓縮通常是不可逆的，即便地下水位後來得以恢復，土壤體積也難以完全復原。
在中國，地下水過度開采引起的地面沈降尤其嚴重。根據水利部的數據， 20 世紀 70 年代，中國地下水的開采量平均為每年 570 億立方米，到了 80 年代增加至每年 750 億立方米，而到 2009 年已飆升至每年 1098 億立方米。超過 300 個地區出現了地下水超采現象，涉及面積達 19 萬平方公裏，其中嚴重超采區域高達 7.2 萬平方公裏。
華北平原之所以成為地面沈降的重災區，就是由於華北平原地區人均水資源量不到全國平均水平的六分之一，地下水占到總供水量的 70% 以上。可以說，解決中國城市沈降問題的關鍵就在於長期、持續地控制地下水開采。
結語
實際上， 中國政府對城市地面沈降問題早已給予高度關註，並采取了一系列有效措施以應對這一挑戰。 早在 2012 年，中國就出台了由十個部委聯合制定的首部【地面沈降防治規劃】。
為了更好地管理和保護水資源，中國還制定了【水法】和【地下水管理條例】等一系列法律法規，規範地下水的合理開發與利用。又有南水北調工程這樣的重大水資源管理專案透過調配水資源，有效減輕了華北地區的水壓力，從而間接降低了對地下水的過度依賴和抽取，這 不僅成功地提升了地下水位，也穩定了城市的地面沈降。
對於我們普通人來說，透過在日常生活中 減少用水量，使用節水器具，以及迴圈用水，都可以有效減輕對地下水資源的壓力，從而有助於緩解城市地面沈降的問題。 在保護自己的家園的同時，我們也在保護我們自己。
參考文獻
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策劃制作
作者丨Denovo 科普作者
稽核丨戴特奇 北京師範大學地理科學學部 副教授
策劃丨丁崝
責編丨丁崝
審校丨徐來、林林
