唐山沿海地区地面沉降渗流固结耦合模拟研究

唐山沿海地区经济在迅速发展,沿海地区城市化规模在扩大,地下水开采量增大,地面沉降加剧.文中分析了唐山沿海地区的水文地质条件,概化为3个含水层、3个弱透水层,共6个压缩层.建立了三维地下水流和垂向一维压缩完全耦合模型.采用25a的观测资料校正模型,计算值与实测值拟合较好,模型具有较高的仿真性和适用性.预测了10a末的地面沉降;当地下水以现有开采量开采时,沉降中心累计达1192.3mm, 10a沉降352.3mm,沉降速率为35.23mma-1;当地下水的开采量在现有开采量的基础上增加10%时,沉降中心累计达1260.8mm, 10a沉降420.8mm,沉降速率为42.08mma-1; 当地下水的开采量在现有开采量的基础上减小10%时,沉降中心累计达1088.7mm, 10a沉降247.9mm,沉降速率为24.79mma-1.增大10%的地下水开采量, 10a地面沉降量增加68.5mm;减少10%的地下水开采量, 10a地面沉降量减少104.4mm.因此,控制地下水开采量是控制地面沉降的有效方法.     

徐州大屯中心区地面沉降趋势预测

徐州大屯中心区1988年建立了地面沉降观测系统,2005年最大累计沉降量达到600 mm.累计沉降量大于100 mm的地区面积达到11.57 km2.本文根据近20年的沉降观测数据分析了中心区地面沉降的时空分布特征,并采用灰色模型方法,对地面沉降趋势进行了预测,结果表明到2010年最大累计沉降量将达到753 mm,累计沉降量大于100 mm的地区将达到32.86 km2,对中心区的建筑、地下管网将造成较大威胁,应尽快采取防治措施.     

北京市地面沉降发展及对城市建设的影响

地面沉降是北京市平原区主要地质灾害之一,最早在1935年发现于西单至东单一带,到目前为止已经形成了多个地面沉降中心,到2005年底,累计沉降量大于50mm的沉降区达4114 km~2,大于100mm的沉降区达2815km~2。地面沉降已经对城市基础设施造成一定程度的破坏,并且已经对奥运场馆、规划新城、CBD等重要区域构成潜在威胁,所以必须及时制定完善的防治措施来降低地面沉降的危害。     

北京市地面沉降发展及对城市建设的影响

地面沉降是北京市平原区主要地质灾害之一,最早在1935年发现于西单至东单一带,到目前为止已经形成了多个地面沉降中心,到2005年底,累计沉降量大于50mm的沉降区达4114km2,大于1OOmm的沉降区达2815km2。地面沉降已经对城市基础设施造成一定程度的损坏,并且已经对奥运场馆．规划新城,CBD等重要区域构成潜在威胁,所以必须及时制定完善的防治措施来降低地面沉降的危害。     

PS-InSAR技术在安徽省阜南县地面沉降监测中的应用

本文以阜南县为研究区域,选取2017—2022年88景Sentinel-1A影像数据,利用PS-InSAR技术对阜南县地面沉降分布情况进行研究和分析。结果表明：研究区近5年累计沉降量为0～60 mm,平均沉降速率为0～14 mm/a,其中西南部的方集镇至洪河桥镇、地城镇之间以及东南部的中岗镇至曹集镇区域地面沉降显著,最大累计沉降量为60 mm,平均沉降速率大于10 mm/a,地面沉降发育程度为中等发育。西南部的沉降区形状明显向西南方向延伸,主要是受到西南侧淮滨县地下水开采的影响;东南部的沉降区形状呈闭合的椭圆形,是由区内地下水超采所致。     

浙江温州市永强平原地面沉降分析与趋势预测

温州市永强平原经济发达,工业化的发展和地下水无计划的开采,使永强平原地面沉降较为严重,永中累计沉降量超过300mm。为了更好地对永强平原地面沉降做出分析预测,本文通过研究区域地质环境、地下水开采量、地下水位的动态变化特征及2005～2010年的地面沉降监测资料,分析地面沉降速率、范围、沉降量,从而进一步探讨地面沉降与地层结构、地下水动态的关系,同时采用年开采量和年平均沉降速率预测2015年的地面沉降量。分析结果对深化永强平原地面沉降研究具有一定意义。     

控制上海市区地面沉降措施

一、前言上海自1921年发现地面沉降以来,到解放前夕,市区地面平均累计沉降量为0.639米。解放后随着工业生产的迅速发展,形成以市区为中心的碟形沉降洼地。1921年至1965年最大累计沉降量已达2.63米。由于地面沉降,地面标高减低。市区沿江一带地面低于3米正常潮水位的面积已达50平方公里。高潮时江水上岸,常遭水灾之害;下水道自流排出失效,暴雨后地面积水;桥墩下     

黄河三角洲地下水动态变化及其与地面沉降的关系

为了分析黄河三角洲地下水动态及其与地面沉降的关系, 利用多年地下水和地面沉降监测数据, 发现黄河三角洲广饶县和东营区的地下水动态变化剧烈且地面沉降严重, 含水层多处于超采状态, 浅、深层地下水降落漏斗先后出现.深层地下水降落漏斗中心水位下降速度达2~3m/a.近年来, 东营和广饶地面沉降漏斗中心沉降量和速率分别为155.1mm、28.2mm/a和356.0mm、64.7mm/a.借助GIS技术及数理统计法, 发现深层地下水降落漏斗与沉降漏斗空间耦合良好, 深层地下水位与地面高程呈线性正相关, 相关系数为0.92, 深层地下水过度开采已成为影响沉降的最根本因素.井灌区第三粘性压缩层成为地面沉降主要贡献层, 且深层地下水降落漏斗中心的地下水位已低于第三承压含水层临界水位, 沉降趋于严重.      

北京朝阳金盏地区地面沉降垂向分层研究

金盏地区位于北京市东部,是北京平原区地面沉降最为严重的地区之一,其所在的北京平原东部沉降区也是全市沉降最显著的地区,沉降速率连续多年超过100mm/a,累计沉降量逐年增大。在金盏地区进行0～300m钻孔取芯实验,通过不同深度岩芯测试数据,系统分析该地区的土体力学性质,揭示地层结构。结合地层年代、岩性、埋藏条件、地下水补径排条件,在垂向上将0～300m地层划分为四个可压缩层,并根据不同可压缩层内地下水水位变化情况,选取可压缩层内2007～2017年不同地层沉降量进行计算,在累计1427.49mm沉降量中,第四可压缩层沉降量最大,达到1038.65mm。研究认为,当地层的砂土厚度较大时,对地面沉降的贡献是不容忽视的。     

天津市地下水开采对地面沉降影响的多元回归分析

地下水的过量开采是天津市引起地面沉降的主要原因。因此天津市提出了“压缩地下水开采量”、“地下水人工回灌”、“调整地下水开采层次”等控制地面沉降的3大技术措施。经过多年的努力,控制地面沉降效果明显。如何解决地下水开发与控制地面沉降的关系,更好的贯彻这3大技术措施,是该文编写的初衷。即在开采同样地下水量的情况下,如何使地面沉降量最小;或在地面沉降量容许的情况下,如何开采最大量的地下水。压缩地下水开采量是治理地面沉降的根本措施,亦即如何压缩采水量或调整开采层次会达到最好效果。论文对天津市某区各个地下水开采层的多年累计开采量、累计沉降量进行数据统计分析,建立了该地区累计沉降量及各个地下水开采层的多元相关方程。在此基础上,分析了各个地下水开采层对地面沉降影响的相关程度。以此为该区控制地面沉降的提供依据。     

温岭市西部平原地面沉降特征及防治对策

温岭市西部平原是经济活动最为活跃的地区．近20年以来，随着地下水开采量的不断增大，引发了严重的地面沉降，本文通过对不同时期的地形高程对比，分析确定了地面沉降量等特征，研究表明温岭市西部平原始地面高程仅2．5～3．3m，近20年来累计最大沉降量已大于1300mm.已成为浙江省地面沉降最为严重的地区之一，地面沉降导致沉降区内部分民房和耕地被水淹，直接影响到当地群众的生活和生产，本文根据温岭市实际，提出了地面沉降的防治措施和对策。     

沧州市地面沉降灾害预测预警

为了准确模拟评价沧州市地下水开采对地面沉降的影响,为沧州市政规划和地下水资源管理提供决策依据,基于比奥固结理论,建立了地下水开采与地面沉降三维全耦合数学模型。在对模型进行识别和校正的基础上,模拟预测了在地下水现状开采情况下,从2010年12月31日至2025年12月31日逐年的地面沉降变化趋势,并根据地面沉降速率对地面沉降进行了地质灾害预警分区。结果表明,到2025年12月31日,沧州市累计最大地面沉降量为466.82 mm,最小地面沉降量为241.54 mm,大部分地区为四级预警区和五级预警区,仅肃宁县为三级预警区。     

江苏省徐州市睢宁县城区地面沉降稳定性分析与评价

根据江苏省徐州市睢宁县城区内可压缩土层的类型、空间分布特点及压缩变形等特征,建立了本区地面沉降计算地质模型。利用该模型计算出城区2013年累计地面沉降量3.08~380.60 mm,平均为162.41 mm,最大沉降量发生在城区西北部,该区域可压缩土层、黏性土的累计厚度大,地下水水位下降幅度较大。根据预测2030年地下水位埋深条件,采用地面沉降地质模型计算得出城区累计地面沉降量,在此基础上对区内地面沉降危险性进行分区,从而为地下水开采总量的控制及地面沉降监测控制提供相关建议措施,以避免城区2030年后地面沉降地质灾害逐步发展为特大型地质灾害。     

Land subsidence in Tianjin,China

Land subsidence has been affecting Tianjin for the past 50 years. It leads to comprehensive detrimental effects on society, the economy and natural environment. Overpumping of groundwater is the main cause. In 2008, the maximum cumulative subsidence reached 3.22 m and the total affected area nearly 8,000 km². The subsidence reached its most critical state in the early 1980s when it occurred at a rate as high as 110 mm/year. At the same time, groundwater extraction had also reached a maximum of 1,200 million m³. By importing the Luan River to Tianjin and restricting exploitation of groundwater, hydraulic heads gradually recovered after 1986 in all aquifers, and this has continued to the present in the second aquifer. The subsidence rate in urban areas dropped to 10–15 mm/year. The area of groundwater extraction expanded to the suburban area with economic growth in the 1990s, and it was shifted to the third and fourth aquifers. At present, with a subsidence rate of 30–40 mm/year, four new suburban subsidence centers have been formed. Several measures were adopted to mitigate and prevent land subsidence disasters. These included restricting groundwater exploitation, groundwater injection, prohibiting use in the specific zone, a pricing policy for water resources, advocating water-saving technology, and strict enforcement of groundwater laws. Although the subsidence area is still increasing slowly, the subsidence rate is being controlled.     

济宁市区地面沉降及防冶措施研究

地面沉降是近年来我国和世界上许多城市出现的重要的地质灾害之一,济宁城区1988年发现地面沉降,并以25．2mm／a沉降速度发展。本文从新构造运动、地下水开采、第四系砂土特征等方面,分析了济宁城区地面沉降的产生原因,指出新构造运动与超量抽取地下水是造成济宁城区地面沉降主要原因;通过对地下水开采量的变化趋势,中、深层地下水的补给条件的分析,对地面沉降变化趋势作出了预测;根据济宁市地处济宁矿区的特点,提出了综合利用地下水、防治济宁城区地面沉降进一步发展的对策。     

基于SBAS-InSAR技术的盘锦地区地面沉降监测

近几年,盘锦地区的地面沉降问题开始受到人们的关注。为了掌握盘锦地区地面沉降现状,包括沉降中心位置、沉降区面积、沉降量、沉降速率等,选取2013-2016年覆盖研究区的19景C波段Radarsat-2 SAR数据,采用SBAS-InSAR技术提取了盘锦地区地面沉降速率和累积沉降量。结果表明,研究区内存在两个沉降区:曙四联沉降区,面积约为43.6 km2,最大沉降速率为-151.49 mm·a-1;龙王村沉降区,面积约为33.28 km2,最大沉降速率为-119.55 mm·a-1。通过地表形变量时序分析,发现两个沉降区的范围随着时间不断扩大,累积沉降量不断增大。与水准监测数据进行对比后发现,两种监测方法得到的沉降区范围和沉降量大体一致,但两者间仍有差别。对研究区内油田井场分布和地下水水位降落漏斗特征与沉降区分布进行了对比分析,研究表明地面沉降与地下水开采、油气资源开采、新构造运动等多种因素具有密切关系。研究结果将为地质环境的管理、地面沉降灾害的防治及资源开发利用规划提供基础依据。     

Three-dimensional numerical modeling of land subsidence in Shanghai,China

Shanghai, in China, has experienced two periods of rapid land subsidence mainly caused by groundwater exploitation related to economic and population growth. The first period occurred during 1956–1965 and was characterized by an average land subsidence rate of 83 mm/yr, and the second period occurred during 1990–1998 with an average subsidence rate of 16 mm/yr. Owing to the establishment of monitoring networks for groundwater levels and land subsidence, a valuable dataset has been collected since the 1960s and used to develop regional land subsidence models applied to manage groundwater resources and mitigate land subsidence. The previous geomechanical modeling approaches to simulate land subsidence were based on one-dimensional (1D) vertical stress and deformation. In this study, a numerical model of land subsidence is developed to simulate explicitly coupled three-dimensional (3D) groundwater flow and 3D aquifer-system displacements in downtown Shanghai from 30 December 1979 to 30 December 1995. The model is calibrated using piezometric, geodetic-leveling, and borehole extensometer measurements made during the 16-year simulation period. The 3D model satisfactorily reproduces the measured piezometric and deformation observations. For the first time, the capability exists to provide some preliminary estimations on the horizontal displacement field associated with the well-known land subsidence in Shanghai and for which no measurements are available. The simulated horizontal displacements peak at 11 mm, i.e. less than 10 % of the simulated maximum land subsidence, and seems too small to seriously damage infrastructure such as the subways (metro lines) in the center area of Shanghai.     

应对海平面上升与地面沉降迭加引发的地质灾害与生态环境问题

海平面上升已引起各国政府和科技界的高度关注。预计未来30年,浙江沿海海平面将比2009年升高88~140 mm。海平面上升与浙江沿海平原地面沉降迭加将进一步恶化地质与生态系统,引发许多灾害问题,制约沿海区域经济社会的可持续发展。本文主要就如何应对海平面上升与地面沉降迭加引发的地质灾害链与生态环境问题进行了探讨,认为要从地球系统科学角度,重视对陆-海相互作用机制与生态环境效应的研究,着手考虑建立陆海(包括入海河流)统筹的海岸带地质与生态环境监测评价系统。