北京在沉降

北京地面沉降程度与其发展规模之间在数值上显得如此“息息相关”，让人们不禁把目光投向自身的生产生活。在1935至1952年间，17年内北京的最大累积沉降量仅有58mm，而到了2009年，一年之内的最大沉降量便可达137.51mm

城市，是人类最具象化的文明表现形式。一座城市的文化与底蕴，只有经历时光的磨砺才能愈显厚重。可当它回归字面意义时，“厚重”，便瞬间成了任何城市都不愿面对的一大难题。

地面沉降—便是这字面意义上“厚重”的同义词。地面沉降给一座现代化城市所带来的影响可谓巨大。一方面，它潜在地影响着市政基础设施的功用，为建筑、轨道交通及供排水等系统埋下巨大的隐患；另一方面，它更能通过地裂缝、地表塌陷等突发形式直接危害市民的出行安全，从而在保障公民的安居乐业—这一城市的终极责任上，投上一朵别扭的乌云。

北京是我国地面沉降较为严重的城市之一。虽然北京作为中国城市系统中执牛耳者，享受着最为现代化的发展轨迹，但同时，地面沉降对北京的种种影响和制约，也让防治沉降摆上了市政发展的议事日程。从1935年北京地面沉降问题首次发现至今，地面沉降随着京城的发展而日趋严重。据统计，在1935至1952年间，17年内的最大累积沉降量仅有58mm，而到了2009年，一年之内的最大沉降量便可达137.51mm。

自然—第一推力

北京地面沉降程度与其发展规模之间在数值上显得如此“息息相关”，让人们不禁把目光投向自身的生产生活。一直以来，地下水开采量的剧增，被认为是导致北京地面沉降增幅的主要原因。这诚然道出了北京地面沉降的直接诱发机制，然而，再发达的城市也不可能是与自然完全隔绝的孤立体：在关注人类自身行为的同时，也同样不要忽视了现象背后另一只“看不见的手”—自然的“第一推力”。

揭示北京地面沉降中大自然的幕后推力，便是揭示北京地质发育史的过程。

燕赵古都—北京，是一个发祥在冲积扇上的城市。而这冲积扇“地基”的历史，更足以回溯到距今约1亿多年前的中生代。当时，宏伟的燕山运动塑造出今日“西部山区、东部低地”的华北地貌格架。到了新生代，燕山上持续的降水，又孕育出永定河、潮白河等众多水系。这些水系携带着燕山的冲积物滚滚而下，在华北塑造出永定河冲积扇、潮白河冲积扇等数个冲积扇。母亲河们在时光中绵延滔滔，由之形成的冲积扇也在千百万年时空中扩大、成长；相互叠积、覆盖；并在最终，由叠加的冲积扇体系演化为了广袤一体的冲积平原—这，便是今日的北京平原了。

今日北京的地面沉降问题，实际只是悠久的平原发育史中一个响在当代的音符罢了。换个说法可能更明白易懂：我们都知道河流一直不断地从山上往下搬运砂石，那为什么地面并没有因它们的持续堆积而升高呢？千百万年以来，燕山还是那个燕山，华北平原，还是那个华北平原。我们从来没见过北京被堆成另一个黄土高坡。

千万年来，维持华北平原“西高东低”的关键因素之一，便在于华北平原地面的不断沉降。平原，在大地构造上属于“稳定区域”。地质演化过程中的稳定，指地区在长期具有缓慢沉降的特征。据地质学家统计，永定河冲积扇自358万年前形成以来，沉积物质已达340余米厚。在当代的凹陷中心如马池口、后沙峪等，沉积物更可厚达597米至1000米。几百米厚的砂石都堆在这里，而华北平原的海拔却一直没有直接飚上去，为什么？就是因为地表的沉降，使得这些沉积物得以一点点地往下挪。

为何沉降？泥土埋藏真相

正是这区域沉降的大地构造趋势，成为了现代北京地面沉降的先天背景。超量开采地下水所引起的隐患，是这“时代背景”下由人类触发的导火索—在冲积扇形成过程中，随着水流输出山口，其流力会迅速衰减。而冲积扇（扇中—扇缘）的主体物质中往往是细小松软的泥沙。流力衰减的水系便渗入到这些沙泥的孔隙中去，成为地下水。可想而知，在冲积扇里，有多少水分是虚虚地赋存在泥沙中的。

泥沙，主要由粘土矿物以及微米级造岩矿物颗粒组成。松软的特质导致它们极易被压缩。当你举起一捧华北平原上松软的泥土，和你握住一块硬邦邦的敦实页岩，两者的本质实际上是一样的。泥岩/页岩，便是泥土被彻底压实后的最终产物。这种完全质变的压缩中，被压掉的是什么呢？便是孔隙中赋存的水。

那么，从泥土向泥岩的转化中，体积究竟缩小多少呢？数据可以很好地说明这个问题：正常的泥土中，水分的含量可达70%－80%乃至更高，而页岩的平均含水量（注：此处指自由水而非粘土矿物的晶格水）却往往只有10%乃至更低。地质学中用孔隙度的概念来量化岩石中富水的程度。在泥土脱水压实形成泥岩的过程中，由于孔隙度的锐减，体积会变为原来的1/7，甚至1/8，整整被压缩了七八倍！

在本来的自然条件下，地表堆积物的重力，已经扮演起天然压缩机的功效了。地下软弱的泥土在地表物质的重力作用下被压缩，沉积区的地表沉降，也就一直而缓慢地发生着。这是自然给我们的大前提，沉降不仅必然存在，更不可违背。

地陷—突变降临城市

把自然的账结了之后，再来说说人类自己的问题。

与城市地面沉降有关的人类直接因素可谓很多，如市政施工中土方回填不足，甚至地下工程的直接垮塌等，但这些因素却基本与区域沉降的大地质背景无关。真正将区域沉降的背景故事做了一场“夸张演绎”的，便是人类生产生活对地下水的过量开采了—实际上，在我们不动声色地讲“城市往事”的时候，坚决不能忽略了这样一个事实：区域沉降在地质史中演绎的时间尺度，其实是一个动辄万年的漫长过程。而城市发展日新月异，对地下水的大量需要导致了短时间内严重超量的开采，这无疑相当于在火上浇了一把油，大大地缩短了这个必然事件的时间跨度。

北京地区属于严重缺水地区，但人口稠密。自1999年以来，年均降水量仅为457mm。缺水的现状，使得人们只能将目光转向地下。第四纪这些“入土未干”的冲积物，便成了滋养京城人口的水源。于是，本应在千万年时间内慢慢完成的沉降过程，便在短时间内被人工抽取推进了。可想而知，既然干涉如斯，地球的回馈也就自然不会再慢慢以万千年来计时了，于是，突变降临城市，地陷改变朝夕。

俗话讲，尽人事，听天命。我们当然不能把皮球一脚踢给自然，让自己在环境问题上安然免责；但我们也同样不能一股脑钻到自身的牛角尖里，而忽略了自然机制这个先决性背景。无论城市也好，更大的文化范畴也罢，一个健康的文明系统都理应是开放而负责的。向外保持对自然的了解，力求实现人与自然的良互—同时—又能够积极地通过体制建设来完成文明内部的发展自约和规模管理。我想，这才是身为地球智慧之子的我们，在延续、繁衍和共生—这些文明VS自然的终极命题下，理应给出的符合身份的方案。

作者为科学松鼠会成员