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邹祖光 啜云香 王德生
（山东省鲁北地质工程勘察院，德州253015）
作者简介：邹祖光（1961—） ，山东蓬莱人 ，高级工程师，从事水工环地质勘查评价工作 。
摘要：东营市地处华北沉降区 ，新生界厚度大 ，由于长期开采石油、天然气、深层地下水，形成了深层地下水降落漏斗 ，使地层应力增加产生压缩 ，形成地面沉降 。新构造运动和欠固结土的自重固结作用也对地面沉降有一定的影响。本文分析了东营市地面沉降的现状 、形成因素，提出了防治措施 。
关键词：地面沉降；因素分析；石油天然气；地下水；东营市
东营市地处黄河三角洲地区 ，是山东省重要的经济开发区 ，也是胜利油田的主要采油区 。经济的发展与人类活动的加剧，对生态环境产生了严重的影响。石油 、天然气、地下水资源的过量开发，导致了地面沉降等地质灾害和环境地质问题的发生 。区内地势低平 ，坡降很小 ，濒临渤海，如果地面沉降进一步发展并与海平面上升叠加在一起 ，将会使城区进一步降低泄洪功能和抵御风暴潮的能力 ，极易造成严重灾害 。
1 地面沉降概况
1985年，国家地震局地球物理研究所和山东省地震局 ，在本区进行了东营-垦利现代形变测量 ，地面沉降量最大为80mm。2000年，对本区部分高程点进行了高程复测 ，地面沉降量为248～397 mm 。
2002～2003年 ，通过对区内地面沉降观测点共43点的监测结果分析，沉降量为30～30mm以上的7点 ，20～29 mm的14点 ，10mm及以下的5点，其余在11～19 mm之间 。
区内普遍存在地面沉降，且西部比东部沉降量大。各观测点平均沉降量为21 mm 。西城-六户-牛庄以西地区 ，沉降量均大于20mm ，东部沿海地区小于10mm（图1） 。
2 地质背景条件
2.1 地形地貌
工作区地处黄河三角洲地区，总的地势是西高而东低 ，地形坡降1/10000 ，高程在12～2 m之间。受自然和人为因素的影响，特别是黄河的地质作用 ，形成了岗 、坡 、洼相间的复杂微地貌景观。分布有河滩高地、决口扇高地 、坡地 、洼地、海滩地 。
图1 东营市地面沉降等值线图
2.2 水文地质条件
本区深层地下水含水层顶板埋深400～500m ，底板埋深800～1000m 。分布于史口-广北水库一线以南的地区。含水层累计厚度20～40m，单层厚度2～5m ，单井涌水量500～1000m3/d ，矿化度一般小于1g/L，水化学类型主要为重碳酸氯化物—钠型 、重碳酸硫酸—钠型水 。长期的开采使地下水位持续下降 ，形成地下水漏斗 。六户镇农开院一场观测孔 ，自1991年的平均水位高程为-11.4m，到1997年6月已下降为-31.9m，平均每年下降3.15m ，2002年5月已下降到-45.9m（见图2）。
图2 深层地下水动态曲线图
2.3 工程地质条件
该区浅部沉积物为第四系冲积海积物 ，土黄-灰黄-灰黑色粉土 、淤泥质粉质粘土及粉细沙 。天然含水量、孔隙比 、压缩性均较大；深部多为古近系—新近系冲湖积冲海积物，粘土 、粉质粘土与中细砂互层 。其天然含水量、孔隙比、压缩性均相对较小。浅部夹有软土及易液化饱和砂土 。自上而下划分为3个压缩层 。
3 地面沉降因素分析
本区能够引起地面沉降的因素有：新构造运动 ，土的天然固结作用 ，石油 、天然气 、地下水开采等。
3.1 地面沉降与新构造运动的关系
本区地处华北沉降带，新近纪以来 ，受新构造运动的影响 ，地壳缓慢下沉，沉积了巨厚的新近系和第四系 。
新近纪初 ，区内断裂活动有所减弱 ，坳陷内的差异变小，凸起、凹陷间的分割性趋于消失 ，其沉积的馆陶组地层厚度较薄（300～400m） ，分布稳定 。这个阶段断裂活动方式表现为反向的逆断活动，形成了派生的逆牵引背斜构造。
新近纪晚期以来，本区呈总体统一沉降之势 ，沉积厚度900～1100m。其中 ，明化镇组地层600～800m；第四系厚度300m左右，变化较小 。这个阶段断裂活动表现为具有继承性和新生性的颤动式运动特点 。断裂差异活动逐步减弱 ，转以水平扭动 、剪切破裂为特征的地壳构造变形。
由于新构造运动引起的升降差异 ，地区变化较小，对地面沉降的时空变化具有一定的影响 。
3.2 地面沉降与欠固结土固结作用的关系
本区地处黄河三角洲 ，区内0～30m深度内的地层多为第四系全新统地层 ，其沉积环境受黄河和海洋交互或共同影响，形成了以细颗粒为主的地层 ，岩性以粉土最为广泛 ，其次为粉质粘土 、粉砂、粘土，局部含淤泥质 。土的先期固结压力较低 ，超固结比为0.5左右 ，为欠固结土。在自重压力下，将引起固结沉降 。说明自重固结沉降量占地面沉降总量的比重较小 。区内欠固结土的厚度为25～31m，据推算自然地面下降速率为3mm/a。与地面沉降漏斗的关系不明显 。但沿海地区自重固结沉降量占的比重较大 。
3.3 地面沉降与油气开采的关系
本区地处黄河三角洲 ，油气资源丰富 ，自20世纪60年代开采以来，持续高产稳产 ，成为全国第二大油田。油气层主要赋存于古近系沙河街组砂岩 、页岩及灰岩地层中 ，长期的开采使沙河街组地下水形成了巨大的降落漏斗，漏斗中心地下水位埋深在700m左右 。区内油田主要有：东营油田 、东辛油田、史南油田 、梁家楼油田 、牛庄油田、现河庄油田 、六户油田 、王家岗油田、广利油田等 。
由于油气资源的长期开采 ，也容易使地层产生压缩 ，导致地面沉降的产生，区内主要油气开采区多在沉降漏斗区内 ，如广利油田沉降漏斗。说明油气开采是产生地面沉降重要因素（见图3）之一。
3.4 地面沉降与地下水开采的关系
本市地处黄河三角洲 ，淡水资源极为缺乏且分布不均，黄河水受季节影响经常供给不足 。自20世纪70年代以来 ，开始开采深层地下水 ，开发初期深层地下水均为自流，一般自流高度大于3m 。经过长期超量开采，现在已形成了地下水位降落漏斗。
图3 地面沉降与油气开采关系图
深层地下水开采分布于史口、电厂以南地区 ，集中于牛庄 、六户地区 ，漏斗中心地下水位埋深50m～60m，下降速率2～3m/a 。
中层地下水主要受区外影响 ，已形成了地下水降落漏斗 。其漏斗形态与深层地下水相近。
目前 ，本区的地面沉降漏斗中心与地下水位降落漏斗的地区分布基本相符（见图4） 。地面沉降漏斗中心分布在牛庄 、六户一带，也是深层地下水降落漏斗中心 。位于地下水位降落漏斗边缘的东城以北及以东地区 ，地面沉降量较小。所以 ，深层地下水的开采是目前引起地面沉降的主要因素 。
图4 地面沉降与地下水开采关系图
4 结语
本区地下水开采、石油 、天然气的开采与地面沉降的关系密切，是引起地面沉降的主要外在因素；欠固结土的自重固结作用和新构造运动是引起地面沉降的重要因素 ，但对地面沉降的影响相对较小 。
地面沉降是一种缓变性的地质灾害 ，不易被察觉，但是 ，一旦酿成严重后果将难以补救。其危害主要有海水倒灌 、咸水入侵、城市排水不畅 、建筑物开裂 、设备破坏失效等 。加强地下水动态和地面沉降监测 ，合理开采地下水、石油 、天然气资源，实施人工回灌地下水工程，是保护地质环境 ，预防和控制地面沉降的重要措施 。
参考文献
樊秀峰等.2004.福州市温泉区地面沉降分析.地质灾害与环境保护 ，6（2）：89～92
薛传东等.2004.昆明市区地面沉降的机理分析.中国地质灾害与防治学报，9（3）：47～53
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