【灾害学|思考题填坑】关于为什么地下水枯竭会导致地面塌陷这档子事

【Q/A】为什么地下水枯竭会导致地面塌陷

1 图示

前提：地下水过度开采导致地下水位下降。
做了一个原理示意图如下所示，在水面上插入双向管，等到稳定后在联通空气一端用橡胶膜密封。随着地下水过度开采，或者汛期水位急剧升高，会产生如下变化。
视频演示

教学素材：物理原理解释|为什么过度开采地下水会导致地面塌陷

这个视频来看暴雨溶蚀和地下水过度开采都会导致地面坍塌。

2 解释

2.1 前置条件

一般这种因为地下水枯竭导致的塌陷属于岩溶塌陷类中，形成塌陷要有三个前置条件：

可溶岩和岩溶发育程度
流水
岩溶空洞覆盖层厚度

2.2 分析

平衡前提->地下水开采过度->压强变化+地面质量->受力不平衡导致塌陷

过度开采地下水会造成地下水位下降严重，使得水位下降造成的空隙很难在短期时间里得到恢复，内部压强减少，空气对承载结构施加压力。外加上覆地层的重量、外界压强作用在含水介质所构成的骨架上。由于地下水的开采造成原来一个稳定的受力平衡得到破坏，为了得到新的平衡地面就产生了相应的能量输出，即地面下沉或者出现地面塌陷。

3 举个例子

新闻链接|地面塌陷事件频发多与地下水过度开采有关
 政府报告|关于益阳市赫山区岳家桥镇地面塌陷的应急调查报告

湖南益阳地下水位过低，出现600多处塌陷。随后，北京、安徽、浙江等多地相继出现地下水位过低造成路面塌陷事件。

据北京市政府门户网站“首都之窗”的数据显示，目前北京市居民喝的每3杯水中，就有2杯来自于地下水。北京市水务局提供的数据显示，2011年北京市用水36亿立方米，其中20多亿来自地下水，剩下的则是地表水。自1972年以来，北京市遭遇了旱情极为严重的干旱期。地表水严重缺乏，北京市开始大规模开采地下水。自1999年以来，北京进入明显的少雨时期，加重了对于地下水的依赖程度。
数据显示，目前，北京地下水位已由1999年的平均12米左右，下降到2010年的平均24米左右，在北京地面上已形成了2650平方公里的沉降区。