基于自回归分布滞后模型的地面沉降预测

地面沉降与地下水水位变化不同步,且地面下沉受自身影响较大,建立滞后作用下地面沉降预测模型,以某地区地面沉降为例进行模拟试验,并探讨模型拟合效果与预测精度。结果表明,自回归分布滞后模型的拟合效果较好,预测精度较高,可以用到地面沉降量计算中。     

多项式分布滞后模型在地面沉降预测中的应用

介绍多项式分布滞后模型(PDL模型)建立过程,针对地面沉降相对于地下水水位变化的滞后作用,建立考虑滞后作用的多项式分布滞后预测模型,应用该模型对某地区地面沉降实测数据进行模拟预测,并评价模型各项指标。实例分析表明,PDL模型应用到地面沉降变形趋势具有预测精度高、拟合效果好的特点,可以有效实现地下水水位变化导致地面滞后性沉降的定量模拟和预测。     

AM-LSTM网络的北京平原东部地面沉降模拟

基于传统数值方法构建的地面沉降模拟预测模型需要大量的水文地质数据和实测数据,对于地质条件复杂地区的形变模拟预测难度大。本文基于PS-InSAR技术获取的北京平原东部地区的地面沉降信息,综合考虑不同层位地下水水位对沉降的影响,采用基于注意力机制的长短时记忆网络（AM-LSTM）对不同沉降发育地区典型位置处的地面沉降进行模拟。结果表明：（1）研究区地面沉降空间差异性明显,2010年11月—2016年8月最大沉降速率约153 mm/a,累计沉降量达到1063 mm,位于朝阳区三间房乡附近;（2）基于AM-LSTM模型的模拟精度优于传统LSTM模型,本次模拟精度最高提升了22%;（3）AM-LSTM模型注意力权重表明,第二承压含水层水位对地面沉降贡献最大。本次研究能够为地面沉降防控提供可靠的技术支撑。     

基于时间序列的鄱阳湖水位分析与预测

以鄱阳湖外洲水文站为研究对象,主要介绍了水位与水流量的曲线模型以及自回归模型,选择短周期的水位和水流量数据,采用Matlab拟合最优的水位与水流量的曲线模型,剔除水流量对水位的影响,采用自回归模型并基于最小二乘原理对其剩余量进行拟合及预测。结果显示,曲线模型+自回归模型的拟合和预测效果明显优于单一的曲线模型和自回归模型,用后验差法检验显示预测精度等级为好,因此,该模型可对鄱阳湖外洲站水位进行短期预报。     

L ogistic 模型在地面沉降预测中的应用

随着城市大规模工程建设的开展,由此引发的地面沉降对区域生态环境、基础设施的影响不容忽视,地面沉降预测与控制是亟待深入研究的重要课题。研究表明,地面沉降基本经历发生、发展、成熟,最后到达一定极限沉降量的过程,这与Logistic模型反映事物的发展规律非常接近。文中建立地面沉降量Logistic预测模型,以某地区地面沉降实测数据为例进行定量模拟预测,结果表明,Logistic预测模型能很好的拟合沉降量—时间关系曲线,而且能够对地面沉降进行较为准确的预测。     

地面沉降预测方法的探讨

以变形观测点的平均高程作为研究对象,对连云变电所地面沉降规律进行研究.在沉降区域内较均匀地布设一些能反映地面沉降情况的观测点,定期对其进行沉降观测,求得每期观测点的高程值.选用Gompertz曲线模型和Logistic曲线模型进行拟合,建立预测模型,对研究对象进行预测并进行精度评定.通过研究发现,该方法能较好地反映地面整体沉降情况,可以作为研究地面沉降的方法之一.     

基于PSInSAR技术的地面沉降监测研究——以北京怀柔区为例

怀柔应急水源地是北京第一个建成的特大型应急备用水源地,经过数年的开采后,应急水源地水位大幅度下降,地下水漏斗面积不断扩大。PSInSAR技术在监测地面沉降方面具有很大的优势,本文利用PSInSAR技术和2003年—2009年间28幅Enviast卫星的ASAR影像监测怀柔应急水源地地区地面沉降情况,试验结果表明该地区平均沉降量为8mm/a。通过该地区地面沉降状况和地下水漏斗发展趋势之间的对比,发现地面沉降范围和地下水漏斗有较大的空间一致性,平面分布趋势整体上由南西—北东向北西—南东转变。     

灰色预测模型在地面沉降中的应用

城市地面沉降已经成为城市发展的严重制约因素,很多城市都在积极采取控制沉降的措施.地面沉降趋势的预测可为地面沉降防控提供数据参考.本文基于天津某地区沉降监测数据,采用灰色理论建立GM(1,1)模型对沉降趋势进行预测.结果 显示,利用灰色模型预测地面沉降具有较高的精度,能够在地面沉降的预测研究中发挥作用.     

基于改进的MT-CLIM模型的中高纬低山丘陵区太阳辐射模拟——以小兴安岭为例

将DEM、坡度和坡向作为地形因子,基于ENVI/IDL编写MT-CLIM模型批量处理程序,使用改进MTCLIM模型对小兴安岭地区的地面气象台站进行太阳辐射模拟,并将模拟结果分别与辐射台站实测数据和二次趋势面统计模型进行验证。研究结果表明:从整年上,其与辐射台站的拟合精度R2为0.813 3,其中,夏季模拟太阳辐射日值拟合精度偏低,而其与二次趋势面统计模型拟合精度R2值范围为0.571 3~0.793 3;采用改进的MT-CLIM模型模拟较大区域的太阳辐射,比统计模型具有更好的普适性和高效性,能获得较好的中高纬低山丘陵区模拟效果,且为森林生态过程模型的输入参数研究提供依据。     

利用GRACE数据进行京津冀地区地面沉降与地下水耦合分析

地下水的过量开采已导致京津冀地区出现严重的地面沉降,为了分析地下水与地面沉降之间的耦合关系,首先利用GRACE-FO数据与GLDAS数据反演出京津冀地区2016—2019年地下水变化时序;然后利用MCTSB-InSAR技术反演出该地区同时段的沉降变化时序。通过试验分别获取地下水与地面沉降的差分变化序列和变化趋势线,并引入非弹性存储系数分析地下水对地面沉降影响力的变化规律。结果表明:①当地下水迅速升高或降低时,地面沉降速率减小或增大;当地下水持续升高时,地面沉降接近停止。②沉降越严重的区域,地下水与地面沉降变化趋势的相关性越强。③由地下水变化引起沉降的能力,随沉降等级升高而变大,且该能力在不同沉降等级中随时间变化的趋势也不同。     

利用压密方程计算分析西安市地面沉降特征

利用西安市地下水位监测资料,基于水文地质三维结构模型,在不考虑粘土层滞后压缩变形的理想情况下,采用压密方程计算获得西安市抽取地下水可引起的理论地面沉降量及沉降分布特征,结果表明:计算所得沉降显著区位于西安市西南部的高新区及东南部的曲江新区,沉降量呈由北向南递增的特征,与InSAR监测结果整体趋势具有较好的一致性;地面沉降分布特征受到活动地裂缝影响,沉降曲线呈近NE向偏转展布。研究结果可为沉降灾害预防研究提供宏观的参考信息。     

一种基于 BP 神经网络的尾矿坝沉降预报方法

基于BP神经网络建立尾矿坝沉降预报模型,重点对BP神经网络的拓扑结构和学习算法进行研究。并以某尾矿库初期坝的沉降监测数据为例,对模型的拟合、预测精度进行验证。实例表明,BP神经网络自学习、自组织能力强,具有极强的线性逼真能力,能够准确地反映输入、输出变量之间的非线性关系,有效地表征尾矿坝的沉降变形规律,对即将发生的变形情况做出科学、合理的预报。     

Land subsidence prediction in Beijing based on PS-InSAR technique and improved Grey-Markov model

Land subsidence induced by excessive groundwater withdrawal has caused serious social, geological, and environmental problems in Beijing. Rapid increases in population and economic development have aggravated the situation. Monitoring and prediction of ground settlement is important to mitigate these hazards. In this study, we combined persistent-scatterer interferometric synthetic aperture radar with Grey system theory to monitor and predict land subsidence in the Beijing plain. Land subsidence during 2003–2014 was determined based on 39 ENVISAT advanced synthetic aperture radar (ASAR) images and 27 RadarSat-2 images. Results were consistent with global positioning system, leveling measurements at the point level and TerraSAR-X subsidence maps at the regional level. The average deformation rate in the line-of-sight was from ?124 to 7 mm/year. To predict future subsidence, the time-series deformation was used to build a prediction model based on an improved Grey-Markov model (IGMM), which adapted the conventional GM(1,1) model by utilizing rolling mechanism and integrating a k-means clustering method in Markov-chain state interval partitioning. Evaluation of the IGMM at both point level and regional scale showed good accuracy (root-mean-square error <3 mm; R² = 0.94 and 0.91). Finally, land subsidence in 2015–2016 was predicted, and the maximum cumulative deformation will reach 1717 mm by the end of 2016. The promising results indicate that this method can be used as an alternative to the conventional numerical and empirical models for short-term prediction when there is lack of detailed geological or hydraulic information.     

Land subsidence lagging quantification in the main exploration aquifer layers in Beijing plain,China

Land subsidence is rapidly developing across the Beijing Plain, China. Long-term intense overexploitation of groundwater is the main reason for land subsidence in Beijing. In this study, an optimized Small Baseline Subset (SBAS) interferometry method was developed to process 46 RADATSAT-2 images from 2011 to 2015 to investigate the spatial and temporal dynamics of land subsidence in the Beijing Plain. The lag time between land subsidence and groundwater exploitation was first analyzed by the Continuous Wavelet Transform (CWT) and Cross Wavelet Transform (XWT) methods Our study found that the maximum subsidence rate reached 141 mm per year. The analysis of the areas and volumes of the annual subsidence rates indicated that the overall deformation trend slowed down from 2011 to 2015. Our results indicate that the subsidence center is always located in the southeast of Chaoyang District from 2011 to 2015. The lag time between the observed subsidence and the groundwater level drops in the main exploration aquifer layers was 0.57–1.76 months. This information is helpful to reveal the mechanism of land subsidence and build hydrogeological model.     

郑徐高铁开封段地面沉降分层监测方法

高铁沿线施工期间引起地面沉降的因素错综复杂、相互影响,本文提出通过对沉降区域地下水位、孔隙水压力等进行分层观测,根据分层观测得到地下水位变化、孔隙水压力变化等数据,并采用回归分析法构建了沉降区域地面沉降与诸影响因子的关联模型,通过对郑徐客运专线开封段进行的地面沉降监测量与同时采用二等精密水准测量得到的监测点沉降量进行对比分析,结果表明本方法的有效性和可靠性。     

京津城际铁路沿线不均匀地面沉降演化特征

北京-天津（京津）城际铁路经过地面沉降漏斗边缘,其安全运营随着不均匀沉降的增加而威胁增加。采用时序干涉测量技术监测铁路沿线地表形变,结合剖面分析与时序分析方法探讨其与影响因素之间的响应特征,揭示铁路沿线不均匀地面沉降空间分布与演化特征。结果表明,梯度可以很好地体现区域地面沉降不均匀性,研究区可压缩层厚度、地下水开发利用情况、铁路运行等均与地面沉降呈现正相关关系。可压缩层的存在为沉降发生的基础条件,地下水开发利用与铁路运营为沉降产生的主导条件,二者的时空分布情况共同决定不均匀地面沉降的发展演化。     

Land subsidence under different land use in the eastern Beijing plain,China 2005-2013 revealed by InSAR timeseries analysis

Land subsidence has been occurring in Beijing since the 1970s. Five major land subsidence areas have been formed: Dongbalizhuang–Dajiaoting, Laiguangying, Changping Shahe–Ba Xianzhuang, Daxing Yufa–Lixian, and Shunyi–Ping Gezhuang. In this paper, we studied on land subsidence in Dongbalizhuang–Dajiaoting and Laiguangying using small baseline subset interferometry and interferometric point target methods of 47 ENVISAT ASAR and 29 RADARSAT-2 data. The results showed that the degree of land subsidence in these areas varied significantly. The mean land subsidence rate ranged from 143.43 to 8.2 mm/a and from 132.11 to 7.3 mm/a during 2005–2010 and 2011–2013, respectively. We correlated the observed settlement with the land use (agricultural, residential, and industrial). Displacement in the agricultural areas was greater than that in the other areas from 2005 to 2013. Moreover, we compared the observed deformation and the groundwater level in phreatic and confined aquifers. There was a strong correlation between ground subsidence and the groundwater level and the ground settlement increased with a decrease in the groundwater level and the maximum correlation coefficient can reach 0.525. Furthermore, subsidence appeared to be associated with compressible deposits, suggesting that for 90–210-m thick compressible deposits, ground settlement is more likely to occur as the thickness of the compressible layer increases.