苏锡常地区GIS与地下水开采及地面沉降模拟模型系统集成分析

以ＧＩＳ为主控模块,选择美国国防部开发的地下水运动模拟模型系统（ＧｒｏｕｎｄｗａｔｅｒＭｏｄｅｌｉｎｇＳｙｓｔｅｍ简称ＧＭＳ）和美国Ｄ．Ｃ．Ｈｅｌｍ等人开发的地面沉降模拟模型系统（Ｃｏｍｐａｃ）,进行苏锡常地区ＧＩＳ与地下水运动模拟和地面沉降模拟模型系统集成分析和设计。从ＧＩＳ、ＧＭＳ和Ｃｏｍｐａｃ概念模型供需要求,分析说明集成系统的特点和设计思路,且对集成系统的多种数据兼容性、数据分析处理及集成计算、结果可视化和构件化修改功能进行阐述。     

天津市滨海新区地下水开采与地面沉降优化控制数值模型

天津滨海新区地处京津和环渤海两大城市带的交汇点,逐渐成为北方经济开发开放中心,战略地位重要。由于区内广泛分布有巨厚的松散第四纪沉积层,地下水持续超采,滨海新区当前的地面沉降速率及累计地面沉降量均不容忽视。本文将建立滨海新区地下水-地面沉降土水数值模型,运用GMS软件,模拟南水北调工程天津段通水前后,滨海新区三种不同地下水压采方案下的地面沉降发展趋势,分析预测结果,确定最优化地下水开采方案,实现地面沉降的有效控制。     

地下水开采—地面沉降模型研究

本文建立三维流支－－一维非线性固结地面沉降模型,在混合井流,降雨滞后补给,初始水头形成,人为边界刻画,水流－固结耦合及软土层固结滞后于地下水开采层水头变化等方面有所改进,所建模型用于苏州市,模拟出若干地面沉降重要特征,地面沉降中心偏离地下水漏斗中心,地面沉降动态滞后于地下水的水头动态,软土层渗透系数随固结过程的变化及头在软土层中的传递特征。     

关于地下水开采引发地面沉降灾害的思考

对地面沉降对策的目标是“多开采,少沉降”,提出目标函数Ｓ＝ｒｗ∫ｚｌ＾ａｇｓｏｄｚ。用抽水试验获得的单位涌水量一般不反映含水层的富水性,不宜依它来选择地下水的开采层位。被误解了的“裘布依稳定井流模型”（“影响半径模型”）是不合理选择地下水开采层位的主要“理论”依据。地面沉降的一个积极措施是将开采层位上移至浅层,使其接近地下水的补给区和排泄区。为增大井孔的进水能力,建议采用水平井、辐射工提出可能啬出     

基于"区域分解"思想的苏锡常地区地面沉降相关预测模型研究

本文在系统分析苏锡常地区地下水开采与地面沉降发展动态及相互关系的基础上,从“区域分解”的思想出发,将研究区按第四纪土层结构进行了合理分区,并分别在各亚区建立地面沉降量与地下水水位相关预测模型。实践表明,该模型符合现阶段苏锡常地区地面沉降研究现状,具有一定的实用价值。     

北京新航城地区基于地面沉降防治目标的地下水开采方案

以大兴新航城地区为主要研究对象,利用建立的地下水—地面沉降模型,得出了以《北京市地面沉降防治规划(2013-2020年)》为目标,新航城地区2020年实现规划目标的地下水开采方案。计算表明,将礼贤、榆垡、庞各庄的第一、第二含水层开采量减少30%,其余地区均减少开采量的10%,第三含水层停止开采条件下,将满足《北京市地面沉降防治规划(2013-2020年)》中2020年的规划目标。     

大同市地面沉降特征及地下水开采的环境地质效应

大同市是一个以地下水为主要供水水源的城市。地面沉降始于８０年代初,大约在此后的１０年中,随着地下水开采逐年增加,地面沉降不断加剧。１９８８￣１９９３年通过建立控制面积４００ｋｍ＾２、网点８０个的Ｉ等形变水准网,监测到平均沉降速率为１７￣２３ｍｍ／ａ,５年累计最大沉降量达１２４ｍｍ,地面沉降面积达１６０ｋｍ＾２。从其成因看,它包括了人工抽水土层压密、区域地壳构造下降和相邻区新层活动的牵引作用三者叠加     

江阴南部地区建筑荷载和地下水开采与 地面沉降耦合研究

针对江阴南部地面沉降问题,结合地下水开发利用现状和城市建设规划,根据比奥固结理论,引入黏性土流变理论,将土体本构关系拓展至黏弹塑性,并考虑土体的土力学参数和水力学参数随应力场的动态变化,建立江阴南部地区建筑荷载、地下水开采与地面沉降三维全耦合数值模型,分别模拟预测了江阴南部地区2015年12月31日至2030年12月31日建筑荷载、地下水开采单独作用及二者叠加作用三种情况下地面沉降发展趋势。模拟结果显示,建筑荷载为引起江阴南部地区地面沉降的主因,其次是地下水开采,二者的主压缩层分别为第Ⅰ黏性土弱含水层和第Ⅱ黏性土弱含水层,分别占总压缩量的42.94%和62.60%;建筑荷载和地下水开采叠加作用下引发的地面沉降具有耦合效应,二者叠加量小于单独作用引发量的线性叠加。     

苏锡常地区地面沉降灾害与经济损失分析

地处长江三角洲腹地的苏锡常（苏州、无锡、常州）三市。因强烈开采地下水诱发的地面沉降地质灾害日趋严重，已成为国土开发、环境保护乃至经济发展的一大制约因素。1地面沉降灾害发育特征苏锡常地面沉降在60年代就初露端倪。目前，三城市沉降中心的累计最大沉降量均已超过10加nl＿。苏州市自7O年代以来，经济突飞猛进，为满足工农业生产的需求，对第4、第皿承压水大量开采，引起地下水位大幅度下降，诱发了地面沉降灾害，197O～1983年苏州城区年均沉降量约10～20—。n，近年来，沉降速率有所加快，达20～4Omm／a，已形成齐门外大桥等数个…     

苏锡常地区非线性地面沉降耦合模型研究

长期过量开采地下水所引发的地面沉降是一个复杂的非线性变化过程,对其进行数值模拟时,如不考虑沉降发展过程中模型参数的非线性变化,会给预测带来很大误差。本文依据苏锡常地区实际资料,通过典型钻孔土力学试验,确定出土体在不同荷载条件下的弹塑性和蠕变特征方程以及土体渗透系数随孔隙度变化的关系式。在此基础上建立了研究区三维变系数地下水流模型及考虑土体垂向不同变化特征(弹塑变或蠕变)的一维区域沉降模型,并采用多尺度有限单元法对模型进行了真正意义上的耦合求解。     

开采浅层地下水对地面沉降影响的探讨

苏锡常地区由于长期过量开采深层地下水，已诱发了严重的地面沉降灾害。为此，江苏省政府下达了在2005年全面禁采深层地下水的文件。为解决用水问题，许多专家、学者建议开采利用浅层地下水。在苏锡常地区开采浅层地下水是否会同样诱发严重的地面沉降问题，是目前争议的焦点。文章详述了苏锡常地区水文地质条件及地面沉降现状，确定了地面沉降的各种影响因素，分析对比了浅层地下水与深层地下水在开采条件下所能引起的地面沉降量，说明采用合理的开采工艺开发利用浅层地下水不会诱发严重的地面沉降。     

基于GIS的地下水信息管理系统分析

GIS支持下的地下水信息管理系统开发是当前水资源管理研究的热点之一，它能够根据用户的触发指令，借助基础软件和特定的功能模块，将离散的数据整合为符合用户需求的知识信息以辅助决策。通过对地下水信息的内容、组成及其特征的分析，刻画了系统内部的数据流、信息流和知识流。在分析系统用户类型及层次的基础上，抽象出系统用户一功能规约表。基于对开发原则、开发工具和开发模式的分析和讨论，给出一种可行的基于GIS的地下水信息管理系统逻辑模型。     

苏锡常地区地面沉降特征及其防治建议

以多年苏锡常地区开展的地面沉降调查、监测等数据资料为基础,系统分析了地面沉降的现状、特征、形成机理以及地下水禁采后的地面沉降发展趋势特点,提出了该地区今后地面沉降的防治工作建议。     

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。     

基于地下水渗流方程的三维地面沉降模型

针对地下水抽取引起的大面积地面沉降的问题,提出了一种计算方法。该方法基于饱和与不饱和岩土介质中地下水渗流理论,计算出三维状态下的大面积地面沉降。提出的方法被结合到地下水渗流的三维有限元法分析中,计算时考虑了地层的可压缩性,并被用来分析软土的固结,将该法与太沙基理论及固结试验的结果进行比较,结果表明其误差小于2 %。该法还被用来分析单井抽取承压地下水引起的周围地基的沉降及承压水层由于挡水板的阻断作用而引起的下游侧的地基的沉降。     

地下水数值模拟系统的设计与实现

提出了地下水数值模拟系统的设计方案,并介绍了基于该设计所开发和实现的系统的主要功能。该系统经实际应用,效果良好,是进行地下水数值模拟计算的一个非常实用、有效的软件工具。     

基于GIS的鄂尔多斯白垩系盆地地下水水质的模糊综合评价

开展科学合理的地下水水质评价工作,可以为地下水资源的可持续开发利用和水污染防治提供科学依据,具有重要的理论意义和实际价值。以地下水水质量标准为基础,通过构建科学合理的地下水水质评价指标体系,以GIS为平台,运用模糊综合评价方法对鄂尔多斯白垩系盆地地下水水质进行了综合评价。评价结果表明,盆地北区地下水水质总体上相对较好,不同埋藏深度的地下水水质差异并不很大;盆地南区地下水水质总体上相对北区较差,中、深层地下水水质普遍较差,地下水水质类别主要为IV、V类。     

苏州城市规划区Ⅱ承压水开采与地面沉降预防控制研究

在孔隙承压水开采与地面沉降的关系上存在2种观点。水、土应力平衡理论认为：只要开采承压水，就会引发应力失衡并导致地面沉降；而水、土动态平衡理论则认为：除非开采水压力至水、土应力平衡面以下，否则不会引发地面沉降。苏州城市规划区第Ⅱ承压水开采水位与地面沉降动态观测表明，在-33m处存在一个天然动态水、土应力平衡面。第Ⅱ承压含水层形成后，经上覆堆积物自重压力长期压缩作用，其水压力具较高的压强．这种天然状态下产生的弹性释放储存量可开采利用多少，取决于开采状态下水、土应力平衡时可消耗压力水柱高度中的水头值。因而地面沉降的根本原因是开采水位超过了-33m，突破了天然状态水、土应力平衡面水位。Ⅱ承压含水层在天然状态受上覆堆积物重力产生的高压强弹性释放储存量现象，可以帮助我们确立该地区孔隙Ⅱ承压水开采不产生地面沉降的临界水位(水、土应力平衡面)。这一点对承压水开采条件、可开采资源性质具有重大实际意义。同样可以应用于饱受地面沉降困扰的无锡、常州及周边地区，为地下水开发利用政策由单一的封井停采转为目标水位控制开采提供了科学依据。同时也为此政策在承压水动力学机制上找到了内在原因。