江苏常州地面沉降监测与发展趋势分析

地面沉降是常州市区主要地质灾害之一,也是制约常州城市经济发展的重要环境地质问题。为了厘清常州市区地面沉降态势,提升灾害防治能力,文章优化形成了集一等水准测量、GPS-InSAR监测、基岩标和分层标、光纤监测孔等多种监测技术方法,点-线-面相结合的常州市地面沉降立体监测网络,有效提升了常州市区地面沉降监测的精度及可靠性。基于常州城市地质调查成果,系统归纳了近几十年常州市区地面沉降发展历程。利用建成的多方法地面沉降监测网络获取的沉降变形数据,得出常州市区地面沉降总体现状及发展趋势、重点沉降区分布、主要沉降层位及成因机理等,最终提出常州市区地面沉降防治建议,为以后城市地质调查工作中地面沉降监测与防控工作提供参考。     

天津市地面沉降防治历史的调查研究及启示

自20世纪60年代以来,地面沉降逐渐发展成为天津市最为主要的环境地质问题之一.在市政府和相关部门的高度关注和正确领导下,先后于1986～1997年及2003年以来的两个时间阶段内实施了地面沉降防治计划.防治手段主要是在技术上对沉降区实施水源转换、减采地下水,以及保证技术手段能够顺利实施的管理和经济调控.第一阶段沉降防治效果明显.中心市区和塘沽城区地面沉降速率控制在10～15mm/a;第二阶段天津市大部分区域沉降趋势得到缓和.论文调查、总结了各阶段地面沉降防治工作经验及其对未来控沉工作的启示.并结合天津市预定2010年南水北调工程通水这一水源转换历史契机,提出了对"引江通水"后天津地面沉降防治工作的建议.     

城市地面沉降研究进展及其发展趋势

地面沉降是城市主要地质灾害之一。随着中国城市化进程的加快，地面沉降规模扩大，危害加剧，本文简述了国内外地面沉降概况，对地面沉降的成因、危害、机制、数学模拟、监测、防治等方面的研究进展进行了综合论述，并指出，建设工程性地面沉降，孔隙水运移机制、地下水和地面沉降模型耦合、地面沉降生态-经济-社会影响评估、地下水采灌优化设计、地面沉降系统防治、地面变形高精度监测、城市化建设与地面沉降的相互关系等，是今后城市地面沉降研究的主要方向。     

浙江省沿海平原地下水控采后的地质环境效应

通过长期监测,研究该区域地下水控采后的地面沉降特点和趋势.数据分析发现随着开采大幅减少,水位回升明显,地面沉降呈同步快速减缓;地面沉降由区域性沉降向城市和重点工程建设区等局部点状或小范围沉降发展的趋势;工程性地面沉降的监测与防治应成为今后地面沉降防治工作的重点;同时在控制地面沉降的前提下,尚可开采一定的地下水作为生活和应急供水水源.     

天津市地面沉降的特征及其危害

天津是我国北方地面沉降最严重的城市之一,40余年的持续沉降不仅直接造成对安全高程、市政基础设施、房屋等建筑物的破坏,而且还通过安全高程的损失加剧了其他自然灾害的发生,使社会经济遭受严重损失.正确认识天津市地面沉降的特点及其危害,有利于控沉部门制定科学而有效的地面沉降减灾防灾政策和措施.基于对地面沉降所造成的危害分析和阐述,认为不合理开发地下流体资源是导致天津市地面沉降的主要原因,并提出相应预防和治理地面沉降的对策.     

上海地面沉降与城市防汛安全

文章根据上海黄浦江最高潮位与地面沉降的历年变化发展情况,结合城市防汛工程的沉降现状,分析了地面沉降对上海城市防汛安全的影响。指出地面沉降的长期危害是影响上海城市防汛安全的重要因素,地面沉降的监测与防治是城市安全设防的重要内容。     

江苏沿海地区地面沉降监测网络建设与优化

地面沉降监测是地质灾害防治工作的基础,是维持经济社会可持续发展不可或缺的手段之一.介绍了江苏沿海地区地面沉降多手段融合立体监测网络的发展过程及应用现状,探讨在地面沉降时空演变的当下,各种监测方法的适用性及优缺点,提出了相应的优化建议.可为地面沉降监测网络建设和发展提供借鉴与指导.     

北京市地面沉降防治工作探讨

北京市地面沉降监测工作在新世纪发展较快,目前已经形成了由基岩标—分层标监测、精密水准测量、GPS测量、InSAR监测和区域地下水动态监测一体的监测系统,在地面沉降灾害监测、机理研究、灾害防治等方面均取得长足发展。本文从基础研究、地下水控采、法治建设、区域联动和多部门配合、线路工程地面沉降防控等多个方面对北京市地面沉降的防治工作进行了探讨,指出:多个途径控制地下水超采问题,是从源头上防治地面沉降的根本方法;法治建设是地面沉降防治工作的制度保障;区域联动和多部门配合是地面沉降防治工作的必然趋势;高速铁路等线路工程是地面沉降防治工作的重点和突破口。     

区域性地面沉降研究现状

地面沉降是一个复杂的环境地质问题,一直受到各国学者的普遍关注.针对其形成、发展过程笔者进行了大量研究,在本文中分别从地面沉降成因、产生机理、监测、预测模型和防治研究五个方面系统的介绍了地面沉降研究现状.这些工作为开展地面沉降的防治工作奠定了良好的基础.     

南京河西地区地面沉降研究

针对南京河西新城建设过程中出现的严重地面沉降问题,开展了系统性的监测和地质条件分析研究。该地区属长江与秦淮河共同冲积形成的漫滩地质环境,第四系上部淤泥质粘土十分发育,其孔隙率高,压缩性强,对工程活动敏感,是地面沉降的主要贡献层位。通过综合各类数据资料分析,认为本区地面沉降是在不良工程地质环境下进行大规模城市建设所导致的结果。基于本地区地面沉降易发性和对经济社会危害的强弱分析,进行了河西地区地面沉降的风险评价,对防治地面沉降,保障城市发展提出了对策建议。     

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。     

天津滨海新区地面沉降层位的精准识别与沉降过程重建

塘沽地区地面沉降是新生代松散沉积物多层位沉降叠加的结果,精准识别各层位的沉降贡献是该区地面沉降防控的关键。利用塘沽G2地面沉降分层标组2011—2014年观测数据,对新生代沉积物不同层位的地面沉降进行了精准识别;结合以前的分层标观测资料,重建了1960年以来不同层位的地面沉降过程。结果显示,在1960—1970年地下水开发初期,地面沉降主要层位是浅部粘性土自然固结和第二含水组地下水开采;1970—1980年深层地下水开采高峰期,主沉降层位由二组逐渐加深到三、四组;1985年以后实施了地面沉降控制措施后,第四系地下水开采引起的地面沉降逐渐减小;2000年之后,随着滨海新区的成立和大规模的城市建设,城市建设引起的建筑基础沉降逐渐成为主要的沉降层。通过对不同时期主要地面沉降层位的转换过程分析,提出地面沉降精准防治新思路。     

天津市地下水流-地面沉降耦合模型

天津市平原区地面沉降主要由地下水大量开采引起,影响范围广、危害大,已成为天津市主要的环境地质问题。分析了研究区的水文地质条件,结合地下水开发利用状况,将研究区概化为6个含水层组,地下水流考虑三维非稳定流,地面沉降选用一维固结压缩模型,运用地下水流模型Modflow 2005和地面沉降模拟模块 Sub,建立了天津市平原区地下水流-地面沉降数值耦合模型,模型面积为1.1×10⁴ km²,利用1998-2008年地下水位等值线、过程线、地面沉降过程线等资料对模型进行了识别。模拟期的地下水均衡分析表明,在多年开采条件下,越流补给、压缩释水、侧向边界流入分别占深层含水层补给量的41.84％、32.15％和24.17％。将调试后的模型应用于南水北调实施后地下水控采条件下的地面沉降趋势预测,显示出停采或减少地下水的开采,有利于减缓地面沉降下降速度,且表现出开采层位越往下,地面沉降恢复难度越大的变化趋势。     

华北平原地下水位驱动下的地面沉降现状与研究展望

华北平原年地面沉降量大于50 mm的严重区面积超过全国总量的80%,防治形势严峻,需要开展有针对性的研究,为有效防控地面沉降提供科学依据。华北平原建立了较完善的地面沉降监测网络,基本掌握了地面沉降现状及演化规律,但受华北平原含水层系统影响因素复杂与时空变化大等因素制约,对地下水位变化驱动下的土层变形特征及其机制研究迄今仍比较薄弱,限制了对地面沉降发展趋势的科学研判和预测预警。在总结国内外地面沉降研究进展、基于高时空分辨率监测数据分析华北平原地面沉降现状和发展趋势的基础上,提出了地下水位变化影响下的地面沉降研究方向。目前,华北平原地面沉降出现减缓态势,天津、沧州、衡水等重点城市主城区地面沉降得到有效控制,但华北平原尤其是河北平原地面沉降总体上仍然处于较快发展阶段,主要原因是农业灌区地下水开采得不到有效控制。未来华北平原地面沉降研究应聚焦地面沉降机理和预测预警、地下水位回升驱动下的土层变形规律及其对环境的影响、地面沉降区地下水资源属性及地热开发与地面沉降关系等方面。     

天津地面沉降区地下水资源超采和涵养恢复阈值的讨论

天津市地面沉降属于典型的水资源短缺型地面沉降,发育范围广,沉降程度高,灾害损失大,有效防治天津市地面沉降的主要手段是严格控制地下水资源超采、涵养恢复地下水含水系统。从地下水流动系统和地面沉降的发育特点出发,综合分析讨论,认为天津沉降区整体上地下水已经超采,仅研究小区域地下水是否超采,存在“以小论大”的误区,宜以水文地质单元为单位来开展超采情况评价,地下水资源实现有效涵养恢复的阈值是要求地下水位恢复至地面沉降临界水位以上。     

地面沉降预测的灰色-马尔柯夫模型

天津滨海新区地处京津和环渤海两大城市带的交汇点,与日本、韩国隔海相望,是我国对外开放的重要通道。滨海新区广泛分布有软弱土层,属于欠固结地层,不仅会自然压密,而且在荷载的长期作用下容易产生次固结变形;长期以来,由于地表水资源短缺,大幅超采地下水的形势严峻。自然因素与人为活动的综合作用,使得滨海新区地面沉降现象普遍发生,形势不容忽视。应用一定的理论与方法,预测地面沉降可能的发展趋势,以寻求有效的防治措施,是天津滨海新区地面沉降研究的最紧迫任务之一。地面沉降是一种渐变性地质灾害,可以预测其发展趋势。文章结合灰色系统理论预测模型及马尔柯夫预测模型特点,提出了地面沉降预测的灰色-马尔柯夫模型,并应用实例演示灰色-马尔柯夫模型预测过程。为便于大量监测点的预测,采用C＋＋编程对天津滨海新区170个监测点进行预测,结果证明灰色-马尔柯夫模型对天津滨海新区地面沉降趋势预测具有实际意义,表明此模型对随机性强,波动性大的时间数列预测具有较好的精度。在实际应用中,灰色-马尔柯夫模型一般需要较多的原始数据,原始数据越多,预测精度越高。     

The development and control of the land subsidence in the Yangtze Delta,China

Land subsidence in China occurs predominantly in 17 provinces (cities) situated in the eastern and middle regions of the country, including Shanghai, Tianjin and Jiangsu, and Hebei provinces. It is primarily caused by groundwater overpumping. One of the areas most severely affected by land subsidence is the Yangtze Delta, most of which consists of Shanghai City, the Su-Xi-Chang area (Suzhou, Wuxi and Changzhou cities) of Jiangsu Province, and the Hang-Jia-Hu area (Hangzhou, Jiaxing and Huzhou cities) of Zhejiang Province. The excessive exploitation of groundwater forms in a large regional cone of depression and, consequently, land subsidence is also regional, currently centered in the Shanghai and Su-Xi-Chang areas. In 2002, the maximum cumulative subsidence of Shanghai, Su-Xi-Chang and Hang-Jia-Hu were 2.63 m, 2.00 and 1.06 m, respectively. The land subsidence area is continuing to expand throughout the Yangtze Delta. To study the characteristics and the pattern of this land subsidence, the government has implemented a monitoring system involving the placement of 37 groups of extensometers (layers marks) and drilling of more than 1000 observation wells. These provide an invaluable historical record of deformation and pore water pressure and facilitate studies on the special features of soil deformation when the groundwater level changes due to pumping. Several measures have been taken in recent years to control the development of the land subsidence in the different areas; these include groundwater injection, prohibition of pumping deep confined groundwater, and an adjustment of the pumping depth and magnitude of the groundwater withdrawn. At present, although the subsidence area is still increasing slowly, the subsidence rate is controlled.     

Assessment of hazards and economic losses induced by land subsidence in Tianjin Binhai new area from 2011 to 2020 based on scenario analysis

Land subsidence, a major geological hazard in Tianjin, has caused serious losses. In this research, we established a numerical model to predict potential land subsidence caused by groundwater overdraft in the next decades. The model set three groundwater extraction scenarios, corresponding to (1) current rate, (2) 2 % decrease, and (3) South-to-North Water Transfer Project. Economic losses induced by land subsidence were calculated based on the three land subsidence scenarios. The results showed that with a better management plan (e.g., 2 % decrease in groundwater extraction) or with the success of the water transfer project, the economic loss could be reduced by 36 % or even 74 %. The results of this research provide a scientific basis for the sustainable development planning as well as disaster prevention policy-making of Tianjin Binhai New Area.     

Analysis and suggestions on land subsidence control in Dezhou of Shandong Province

The land subsidence in Dezhou of Shandong Province has a long history with the characteristics of large amount, wide distribution and ongoing development. The prevention and control situation of land subsidence is becoming urgent. In order to analyze the possibility of realizing the goal in Subsidence Control Program in Dezhou, Shandong Province (from 2018 to 2025) on schedule, based on the current situation of land subsidence in Dezhou and the existing prevention and control means, the authors analyzed the subsidence control target feasibility through the quantitative calculation of regional subsidence rate formulas and the prediction of central subsidence rate. The analysis results show that under the strictest water resource management system, the subsidence control goal could be realized. At present, there are some problems in the prevention and control of land subsidence, for example, the monitoring means and frequency of land subsidence need to be improved, the prevention and control funds is lack of guarantee, and the subsidence mechanism research and govemance is still not enough. Then from the aspects of governance and technology, the authors put forward some suggestions, including improving the monitoring network, controlling the exploitation of groundwater, and expanding the propaganda of land subsidence knowledge. The study can provide some reference for the effective prevention and control of land subsidence in Dezhou.     

山东省德州市地面沉降控沉分析及建议

山东省德州市地面沉降具有发展历史久、沉降量大、分布范围广、持续发展等特征,地面沉降防治工作形势紧迫。为分析《山东省德州市地面沉降防治规划(2018—2025年)》控沉目标如期实现的可能性,以德州市地面沉降现状及现有防治手段为基础,通过区域地面沉降速率公式量化计算及中心沉降速率预测进行控沉目标可行性分析。结果表明,在最严格的水资源管理制度条件下,控沉目标可以实现。针对地面沉降防治存在的问题,如地面沉降监测手段及监测频率有待提高、防治经费缺乏保障、地面沉降成因机理研究不深入、治理欠缺等,从管理和技术两方面出发,提出了包括健全监测网络、控采地下水、加大地面沉降知识宣传等控沉建议。该研究可为德州市切实有效进行地面沉降防治工作提供参考。