自然保护与休闲部保护·守护·共享
自然保护与休闲部
天坑是地表上自然形成的封闭洼地，径流水会在此渗入地下。天坑通常出现在可溶基岩中，例如石灰岩和白云石。这些岩石被归类为碳酸盐岩，因为它们都含有碳分子。
通过落水洞进入地下的水可能会穿过（并在一定程度上被过滤）岩石或沉积物阻塞物，或者水可能会直接流入足够大的地下开口以输送水。如果这个开口足够大，可以让一个人通过，那么这个开口就被称为洞穴。
弗吉尼亚州弗雷德里克县一处牛坑的塌陷口已然打开。天坑主要有两种类型：
突然坍塌也可能由于旧垃圾填埋场下沉、埋藏的有机碎片腐烂、埋藏的储罐坍塌或管道、水井、涵洞或其他结构爆裂造成的水快速侵蚀而发生。尽管新闻报道中通常将这些现象称为“天坑”，但它们与真正的天坑无关。
第一类是碳酸盐基岩地貌中最典型的落水洞类型；这些落水洞在弗吉尼亚州很常见。第二种类型可以在多种条件下发生，但在弗吉尼亚州，地下空隙上方上覆土壤或岩石的突然自然坍塌在历史上是罕见的。
喀斯特是指由于基岩溶解而形成的特定地貌区域，在这方面它与“沙漠”、“沼泽”、“草原”或“苔原”等术语有所不同。该术语在19世纪开始广泛使用，源自德语中指代如今横跨意大利和斯洛文尼亚边境的克拉斯 (Kras) 地区的术语。克拉斯地区的地貌主要由基岩随着时间的推移而溶解形成的，这些地貌包括落水洞、洞穴、不规则的（在某些地方是裸露的和尖峰状的）基岩表面、盲谷中的下沉溪流和大泉眼。“喀斯特”一词随后被用于指代以类似地貌为主的其他景观。喀斯特地形的最新定义通常将该术语限制为一种景观，其中地表和地下水流动系统出现在沿着岩石中预先存在的开口（例如裂缝）的溶液扩大的基岩开口内，而不管是否存在与喀斯特景观历史上相关的落水洞或其他表面特征。因此，如果地表水和地下水都流过、流入并穿过可溶基岩（如石灰岩），则可以推定存在喀斯特。
喀斯特含水层含水层是地下的一层或一个区域，由多孔透水的岩石或多孔透水的未固结沉积物（例如沙子或砾石）组成，其开口处有地下水。喀斯特地区的水通常从落水洞（从地表通道转移到地下通道）流向地下通道，然后在泉水出口处流回地表水。喀斯特地区的含水层可以容纳大量的水，因为石灰岩中通常存在非常大的开口（例如洞穴通道完全被水淹没）。
喀斯特与非喀斯特地下水含水层系统的主要区别是：
尽管在弗吉尼亚州的许多地方，天坑都很常见，但有关天坑的公开讨论和信息却并不常见。因此，天坑问题并不少见。下面列出了一些有关天坑的常见问题的答案。
Virginia的喀斯特发生在哪里？
密西西比河以东的美国三分之一的土地属于喀斯特地形。加上弗吉尼亚州，估计18 % 的土地面积属于喀斯特地貌。如上所述，喀斯特地区位于可溶基岩出现的地方。在弗吉尼亚州，主要的喀斯特地区是山谷和山脊地貌省，它由该州西部的大部分县组成。以下地图大致显示了弗吉尼亚州主要喀斯特地区以及天坑的分布情况。（点击放大）
如果我的房产出现天坑，我该怎么办？
如果您的房产上出现了天坑，或者您怀疑地面沉降或坍塌可能会影响您的房产，您应该联系一家熟悉喀斯特地貌、信誉良好的岩土工程咨询公司，以便他们对您的情况进行评估。无论是州政府还是联邦政府都无法评估地面塌陷对私人财产的潜在危害。
为什么天坑令人担忧？
从弗吉尼亚州土地所有者或弗吉尼亚州居民的角度来看，主要有六个潜在问题领域：
如果有与天坑相关的法律法规，谁来管理它们？
如上一节所述，存在几个潜在的天坑问题；因此，有多个机构负责管理天坑，并且需要几个潜在的专业领域来解决天坑问题。虽然这并不是对与天坑有关的事宜具有一定法律管辖权的机构或相关组织的完整列表，但其中一些主要机构及其职责和责任的列表如下：
弗吉尼亚自然保护与休闲部
弗吉尼亚洞穴委员会
弗吉尼亚州矿业、矿产和能源部
弗吉尼亚州环境质量部
当地县、镇或市政府
弗吉尼亚州交通部
弗吉尼亚州应急管理部
美国环境保护署（EPA）
联邦紧急事务管理局（FEMA）
联邦能源管理委员会（FERC）
各种地方或区域公用事业
私人环境顾问
问：我们地区确实会突然形成天坑，不是吗？我们读到有关道路封闭和建筑物地基倒塌的报道。这怎么可能发生呢？
A. This certainly does happen, but usually these phenomena did not occur because the rock has collapsed. It is more commonly the case that such a collapse occurs where soil and sediment that fills the pre-existing network of solution-enlarged voids and conduits in the bedrock begins to move downward. This downward movement, which can be rapid, may be attributable to natural causes, such as periods of drought that lower the water table thus creating an air-filled void beneath the soil plug in a vertical chamber. In that situation, the water that was supporting the soil is gone, thereby allowing the soil to subside into the void space below, with the result that a sinkhole forms on the surface. Such a collapse can also occur where water that used to infiltrate in a dispersed manner has now been channelized and diverted in a more concentrated manner, e.g., in a culvert or ditch. As new sinkholes are created, they provide an effective conduit to transport sediment and other debris that falls into the sinkhole from the surrounding unstable land surface, and to carry this material away by the water flowing through the karst conduit. This is how a catastrophic sinkhole can quickly grow and engulf objects on the surface (e.g., buildings, cars, trees) and eventually collapse into itself. While such catastrophic sinkholes can result from natural processes, more often they are attributable to a specific human activity or activities. For example, over-pumping of groundwater from shallow wells, or dewatering at a quarry, or the channeling and diversion of stormwater into a narrow and more concentrated drainage pathway, can each lead to the erosion of underlying soil and loose unconsolidated sediment and the eventual – and perhaps catastrophic – movement away and downward from the surface. This sequence of events may leave the surface structurally unstable, and thus susceptible to the later creation and development of additional sinkholes. Something as simple as improperly directing water from roof drains and gutters away from the foundation of a structure can eventually cause a sinkhole to form along the footer or even below the slab of a house, if local geologic conditions are conducive to such phenomena.
问：建筑工地开挖过程中带入落水洞或洞穴的土壤会对喀斯特环境产生负面影响吗？
答：可以。最脆弱的喀斯特特征是洞穴入口和“敞开的喉咙”落水洞（即落水洞（基岩上有可见的开口，通向地下）。土壤、不受控制的雨水以及被土壤颗粒吸收的污染物都可以流入这些开口，然后直接进入地下，而无需任何自然过滤。如果存在无法避免的不受控制的径流的可能性，则需要在施工期间采取严格的沉积物和侵蚀控制措施，并且需要在施工结束后继续采取这些措施，直到周围土壤稳定为止。应尽一切努力将土壤和建筑工地径流引导远离任何沉洞，尤其是底部有可见开口的沉洞。
问：如何预测沉积物塌陷到基岩空隙中可能发生的位置？
答：我们无法准确预测天坑可能在何处形成。尽管如此，现有天坑可能存在的模式或趋势可能会给我们提供线索，告诉我们哪些地质特征（例如相交节理和裂缝、断层或基岩褶皱）共同或单独地控制着天坑的发展，并导致天坑在特定区域随着时间的推移以更高的频率和密度发展和形成。例如，以直线图案排列的落水洞可能表明在紧邻地表下方的基岩中存在因溶解而扩大的大型裂缝或其他开口，并且该开口导致落水洞沿着明显的线性趋势优先发育。此外，积水或大量水流入喀斯特环境等潜在致病因素将受到特别关注，因此进行喀斯特评估的知识渊博的专业人员会注意并仔细检查这些因素。这就是为什么初步调查如此重要。此外，经验丰富的喀斯特地质学家、土壤科学家和岩土工程师都知道，某些岩石单元往往会形成粘性、富含粘土的土层，这些土层容易形成所谓的“覆盖喀斯特”，这些土壤往往会覆盖底土和基岩中的下层空隙和凹陷。在开发过程中，必须非常仔细地检查已知具有这种粘性土壤的区域，特别是在清除植被的过程之后，因为清除植被会破坏将表层土壤粘在一起的缠绕的根系。
问：我可以在哪里了解更多有关喀斯特的知识？
A. 关于喀斯特和喀斯特地形有很多优秀的参考资料。以下是一些示例：
除非人们对天坑如何影响其环境有一定的了解，否则天坑的独特特征可能会带来额外的麻烦。三个这样的例子包括雨水、地下注入井和健康考虑。
雨水管理
雨水径流是弗吉尼亚州地表水污染的重要来源。因此，联邦和联邦政府颁布了多项法律法规，努力减少水污染的蔓延。由于落水洞和喀斯特系统可以快速输送水和任何水载污染物，喀斯特景观中雨水管理的独特方面与弗吉尼亚州落水洞的讨论相关。
在自然水文系统中，落在陆地表面的水要么慢慢渗入地下，要么流入溪流、湖泊和河流。人类的建筑活动通常会阻断这种自然的地表水流动，特别是当城市或郊区的发展导致路面比土壤多，或导致建造阻碍自然渗入含水层的建筑物时。为了管理建筑环境中的水，可能建造了一系列排水管、沟渠、涵洞、水渠和其他结构来移动和引导开发区域内的地表水。这种水被称为雨水，管理这种水的项目被称为“雨水管理”。雨水通常携带污染物；因此大多数雨水处理系统都包含各种处理和减轻污染物的设施。这些处理设施也是雨水系统的一部分。此外，雨水不应该携带人类排泄物，因为此类排泄物受到严格管制，并且应该被送往污水处理设施。下水道和雨水系统应该完全分开。
地下注入井
与雨水情况类似，有几项联邦和州法律法规管理将地表流体注入井中或进入地下水系统的其他方式。重要的提醒是，落水洞是地表和地下水之间的连接或入口。因此，在某些情况下，一个人有意或无意地转移地表水或将液体排放到落水洞中，在法律上可能被视为“地下注入井”，并受到某些许可和法规的约束。正是由于这些原因，对地下注入井的概述对于在天坑周围生活或工作的弗吉尼亚州居民来说很重要。
地下流体注入受美国环保署地下注入控制 (UIC) 计划的监管。实际注入地点称为地下注入井。注入井有六种分类，包括工业废物、石油和天然气、危险废物和无害废物。对于弗吉尼亚州居民来说，最典型的注入井是 V 级井，其中包含无害液体。V 类井所涵盖的流体示例包括雨水、化粪池渗滤场和农业排水井。管理 UIC 项目的最终权力来自联邦《清洁水法案》，并由美国环境保护署 (EPA) 管理。美国环保署 (EPA) 已授权一些州管理其自己的 UIC 计划，但在弗吉尼亚州，UIC 计划的大部分内容和许可均由位于西弗吉尼亚州惠灵市的 EPA 区域3办事处处理。
V 级（五级）井用于向地下注入无害流体。大多数 V 类井用于将废物排放到地下饮用水源中或地下饮用水源上方。如果管理不善，这种处置可能会对地下水质量构成威胁。
不同类型的 V 级井会带来不同的威胁。大多数 V 类井都是浅层处置系统，依靠重力将液体直接排出地下。超过20井亚型属于 V 类。
EPA 估计全国范围内正在运行的 V 级水井超过650 、 000 。大多数 V 类井都是不复杂的浅层处置系统。示例包括：
健康考虑
几代人以来，人们一直将垃圾、废品、废机油和其他废弃物扔进天坑。有很多理由认为这种情况不应该再发生；也许最重要的是它威胁到所有当地居民的健康和安全。
重要的是要理解，一般来说，落水洞是一种自然特征，在生态系统和水的自然运动中发挥着至关重要的作用。因此，在没有经过培训并具有弗吉尼亚州处理天坑经验的专业人员参与的情况下，不应修改、处理、堵塞、填充或改变天坑。
