京沪高速铁路沿线地面沉降与地下水位变化关系探讨

文章选择京沪高速铁路沿线的北京、廊坊、天津、沧州、德州等几个沉降中心的监测数据及研究资料,对比分析发现地面沉降发展与地下水位变化密切相关,依此建立了地面沉降与地下水位变化的经验关系,进一步分析预测了华北平原各主要沉降区地面沉降发展趋势。结果表明:北京地区地面沉降变化与水位变化线性相关明显,地面沉降对地下水位变化反应较灵敏,无明显临界水位;廊坊、天津及沧州地区显示指数相关,有较明显的临界水位,沉降过程存在初期缓慢沉降和快速沉降两个阶段;德州市在监测时段内显示二次函数相关,可能存在临界水位,但不如天津至沧州地区明显。各主要沉降区除天津市区地面沉降已经得到有效控制外,随着地下水资源的不断超采,过量消耗深层地下水储量,其它沉降区的地面沉降将持续发展,地面沉降灾害问题也必将日趋严重。     

InSAR技术及其在沧州地面沉降监测中的应用

随着城市建设的飞速发展,地面沉降危害日益显著,常规的测量方法尽管精度高,但是成本高、采样精度低、测量时间周期长,已经无法满足当今社会的要求。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)已成为测量地球表面变化极具潜力的技术,它可以大面积的采样、测量时间短,同时成本也很低。沧州地区至2001年沉降中心累计沉降量已达2236mm。文中介绍用合成孔径雷达干涉测量进行沧州地区地面沉降监测的试验,最后利用InSAR的差分技术得到的沧州地区的地面沉降监测结果,并据此得到一些初步认识。     

沧州地区地面沉降灾害风险评价研究

根据对风险的定义,基于沧州地区的地质环境及社会经济,结合地面沉降状况、影响因素及受灾影响,利用模糊目标层次分析法对研究区进行了地面沉降灾害风险性评价。首先,利用目标层次分析法选取12个可量化指标构建了沧州地区地面沉降风险评价指标体系;其次,通过对指标体系中地面沉降危险性、易损性两个方面的指标进行定性分析,利用模糊评判法构建RH和RV,确定指标权重;最后,采用GIS分析,将沧州分为高中低三级地面沉降风险区。结果显示,高风险区主要为沧州市区,中风险区主要为县城中心区,低风险区主要为远郊地区。     

海河流域地面沉降严重,急待治理

海河流域的唐山、天津、河北、山东一带,1985年地面沉降量大于0．5m的面积已近6000km^2,目前其范围仍在扩大,速度也在加快。整个海河地区中东部的沉降量大于1m的达700多平方公里。河北沧州附近尤为严重,沉降量大于2m的面积已覆盖全地区。预计2010年沧州、天津有些地带累计沉降量可能达到3．5m,令人忧虑。其沉降原因主要可以归结为毫无节制的过量汲取地下水。     

国际地面沉降研究综述

文章在介绍国际地面沉降会议历史及２０００年第六届国际地面沉隆会议简况的基础上,并根据２０００年第六届国际地面沉降会议论文,对国际地面沉降研究进展情况分成如下六个方面进行了综述。地面沉降地质因素介绍了古代地面沉降、泥炭层沉降、地震砂土液化地面沉降和海平面上升研究状况。地下流体运移地面沉降方面介绍了以地下水开采为主的地面沉降问题及地面塌陷、天然气开采引起的地面沉降、均匀沉降对建筑结构的破坏和欠固结石英     

徐州大屯中心区地面沉降机理分析与危险性评价

地面沉降已经成为世界主要的环境地质灾害,过量抽取地下水是地面沉降主要的诱发因素.徐州大屯中心区从1976年开始观测地面沉降,1988年建立了地面沉降观测系统,观测数据显示2006年累积沉降量达到873mm.本文以该地区20多年的地下水位观测、地面沉降观测资料为基础,在地理信息系统软件ArcGIS支持下,分析了该地区地面沉降发展演化及沉降机理,并根据累积沉降量进行了危险性评价.     

PS-InSAR技术监测分析辽宁盘锦地区地面沉降

辽宁省盘锦市具有丰富的石油、天然气、煤等矿产资源,由于油气开发及南部沿海区域因海水入侵地下水开采持续增长等影响,导致该地区地面沉降明显。为掌握和分析该市地表形变的变化特征,本文利用2007~2011年间22景L波段的ALOS/PALSAR数据,采用PS-InSAR技术对其进行了地面沉降监测。从得到的年沉降速率图和沉降中心的时间序列图可知,盘锦市地面沉降主要分布在城镇、油田开采区以及沿海区域。四年间,最大年沉降速率达194mm/a,经调查发现主要是因该区域油气开采所致;沿海地区的年沉降速率约为50mm/a。研究表明,盘锦地区的地面沉降与油气开采存在空间一致性,同时也证明PS-InSAR技术可用于长时间序列的地面沉降监测。     

广州金沙洲地面沉降成因分析

广州金沙洲是地面沉降危害较严重的地区之一,目前已形成7个沉降区域,沉降总面积约71×104m2,2007年起至2009年3月,是金沙洲地面沉降地质灾害的高发期,这一时期正是某高铁隧道在金沙洲施工阶段。据广州市地质调查院地下水动态监测及地面沉降监测结果,地下水的波动变化与地面沉降具有良好的对应关系,沉降区域沿区内北东向断裂带展布,地面沉降量等值线的展布方向与断裂走向大致一致。各沉降区域沉降中心大多位于断裂带或断裂的交汇部位等特点,据调查,金沙洲地面沉降与软土、正长斑岩风化土、砂土、断裂构造及地下水等因素有关。研究结果表明:复杂的地质环境条件是金沙洲发生地面沉降的客观因素,某高铁隧道施工大量抽排地下水是诱发和加剧地面沉降的主要因素。     

北京潮白河冲洪积扇地面沉降时空异质性特征及驱动因素分析

为了研究地面沉降的时空分布模式、机理机制,选择北京典型沉降区——潮白河冲洪积扇为研究区,采用PS-InSAR技术、莫兰指数及地理探测器,分析了研究区地面沉降的空间异质性特征,探测了不同特征下的地面沉降的主要驱动因素。结果表明：2017-01—2019-01研究区内地面沉降时空分布特征以一般沉降为主,沉降速率为[-133,3] mm/a,最大累积沉降量为261 mm,呈北部轻微、中部较严重、南部较轻的分布状态,其中,严重、极严重等级地面沉降主要分布在中游顺义后沙峪东部等地区及中下游交界地带的潞城镇;不同地区地面沉降呈现不同的空间异质性特征,即不均匀地面沉降分布特征明显,中游、下游均表现为低—低集聚;不同分布特征下地面沉降主要驱动因素不同,中游地区主要驱动因素为第二承压水水位变化和可压缩层厚度,下游主要驱动因素为浅层地下水水位变化和第一承压水水位变化。莫兰指数能够有效分析地面沉降空间异质性,识别集聚特征;地理探测器可以探明沉降空间异质性成因,获得其主要驱动因素。     

天津市地面沉降特征研究

天津市地面沉降分布和产业布局有关,其深层沉降比重较大。全市平均沉降量与平均降水量密切相关,年度沉降随季节变化,部分地区地面沉降过程具有可逆性。     

北京东部地区地面沉降发育特征分析

结合区域地质背景条件,利用水准测量、分层标地层变形、地下水位动态等监测数据,对北京东部地区地面沉降的发育特征与发展变化规律进行了分析研究。该区域的地面沉降与地下水开采具有显著相关性,深部地层仍是沉降的主要贡献层位;沉降中心地下水具有明显的分层变化规律,深层承压水明显的水位降落漏斗,直接导致深部地层沉降压缩最为显著;地面沉降的区域分布、沉降速率变化与地下水降落漏斗具有一定的时空相关性;南水北调的稳定供水,有效缓解了北京地面沉降快速发展的趋势。     

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。     

日本地面沉降地区概况

根据一九七九年度的水准测量成果等资料,在日本全国范围内发生地面沉降的地区已达到了三十五个都道府县(日本的行政区划)的五十九个地区。其中,年沉降量在4厘米以上地区的地面沉降状况,如下所表示:     

基于PSInSAR技术的山东半岛蓝黄交迭区地面沉降发育特征与影响因素识别

研究区位于山东半岛蓝色经济区和黄河三角洲高效生态经济区的交迭地带,区位优势明显。地面沉降灾害的发生对该区规划建设和港口防潮堤高程构成了威胁,因此,全面了解该区地面沉降的发育特征,尤其是掌握地面沉降的主要影响因素极其重要。前人在不同时段内应用GPS和水准测量方法对该区局部地段地面沉降开展了相应研究,但未对全区地面沉降状况进行分析评价,尚不能有效支撑区域规划建设及地面沉降防控管理。文章在前人研究基础上,基于PSInSAR遥感技术分析了该区地面沉降速率及其变化状况,并与水准测量成果进行了对比。认为多年来该区地面沉降现象明显,超过75%的区域发生了不同程度的地面沉降,在寿光-广饶交界处、寿光-滨海开发区北部、寿光城区西北部和昌邑-滨海开发区北部等存在多个显著片区,且多年变化总体呈现加重趋势;区内存在16个沉降中心,最大沉降速率达到29~168 mm/a,沉降速率超过40 mm/a的占比达到62%以上,主要分布于研究区西部和西北部;该区地面沉降受区域构造、地层结构、地下水开采和地面荷载等因素影响,其中地下水开采是区域地面沉降发生的主致因素,地面荷载加强了局部地段的不均匀沉降程度,区域构造和地层结构为地面沉降发育和加剧提供了地质背景条件。     

北京平原区现阶段主要沉降层位与土层变形特征

超量开采地下水引发的地面沉降已成为北京平原区最主要的地质灾害之一.精准识别现阶段地面沉降主要贡献层位,查明不同水位变化模式下土层变形特征,对实现地面沉降精准防控,建立合适的地下水-地面沉降模型具有重要意义.本文根据北京市7个地面沉降监测站内分层标和水位近十几年观测资料,对不同深度土层沉降变化特征和主要沉降层位进行了精准...     

北京平原区地面沉降分布特征及影响因素

地面沉降是北京平原区主要地质灾害之一。文中采用永久散射体差分干涉测量(PS-InSAR)技术获取平原区地面沉降空间分布特征,基于GIS空间分析平台,将多种地面沉降影响因素分别与PS-InSAR获取的地面沉降场形变信息进行耦合研究,查明地面沉降与多种影响因素之间的响应关系。研究发现:(1)北京市地面沉降发育较为严重的地区主要出现在平原区东部、北部以及南部等地,存在多个沉降中心,最大沉降速率达到152mm/a,区域不均匀沉降现象明显,并且有连成一片的趋势。(2)地面沉降分布具有明显的构造控制特性,沉降区多位于几大活动断裂交接部位的沉积凹陷地区,与第四纪沉积凹陷十分吻合。地面沉降的发展趋势与活动断裂的走向具有明显的对应关系,在有活动断裂通过的区域,地面沉降剖面线上表现出明显的转折或突变,断裂两侧区域不均匀沉降十分明显。(3)地面沉降分层沉降量与对应层位上黏性土占比呈正比例关系,其空间分布特征及变化趋势与平原区的地层结构及可压缩黏性土层厚度具有很好的一致性,沉降范围整体由北西向的单一结构区向南东方向的多层结构区扩张。沉降速率大于50 mm/a的沉降区大多分布在黏性土层厚度大于100 m的地区,几大沉降中心与黏性土层厚度较大地区吻合较好。(4)第二承压含水层(顶底板埋深100~180 m)地下水开采对地面沉降影响最大,沉降中心与该层位地下水位降落漏斗区高度吻合,是地面沉降的主要贡献层位。     

台湾地面沉降现状与防治对策

台湾地面沉降始于20世纪50年代初期的台北地区。随着地下水开发利用的普及与养殖渔业和相关耗水产业的移入，西部沿海平原区地面沉降现象普遍，尤以彰化、云林、嘉义、屏东等地显著，总沉降面积达1165km^2。约占台湾平原区的1／100其中屏东地区1970—2001年的累积沉降量达3．20m，最大沉降速率曾超过40cm／a(1979-1981年)。目前彰化地区的沉降速率最大，2000—2001年达17．6cm/a。其它绝大部分地区沉降速率在5cm/a以下。台湾地面沉降的主要原因系开采地下水引起的。仅屏东地区就有4000余口深井，地下水年均开采量1．65亿m^3，最高达3．2亿m^3以上。该岛第四纪地层厚800—1000m，沉降主要发生在60-300m土层内。目前沉降发展态势可分为暂时稳定、渐趋稳定、显著沉降和潜在沉降4类。台湾目前采用一等水准测量、GPS及一孔多标感应分层监测技术进行地面沉降监测。在主要沉降区均设有多处GPS固定站实行自动化监测，一孔多标土层分层监测共有19组。采用数值模拟对地面沉降进行分析与预测。通过用水规划的制定、督导和实施地面沉降的控制与管理。1995—2000年实施第一期地面沉降防治执行方案，2001-2004年实施第二期，针对不同地区沉降发展的不同态势采取相应对策，已取得良好的社会成效。     

地面沉降对含水层参数及给水能力的影响研究

地面沉降主要由深层地下水开采造成,含水层的压缩释水是深层地下水开采量主要构成来源,同时随其压缩变形孔隙比减小造成储水系数、渗透系数的减小,对弱透水层非弹性释水量、越流补给量造成影响。地面沉降过程中的水文地质参数非线性变化及对承压含水层系统的反馈作用也成为水文地质领域的前沿问题。为对地下水开采量、沉降量、地质参数变化以及给水能力变化之间的关系做一个较为定量定性的探究,以含水层压缩过程中的物理机制为依据,并基于沧州地区深层承压含水层的地下水位变化过程和水文地质参数,采用数学手段构建储水系数和渗透系数变化的一维非线性沉降模型。模拟结果显示随承压水头下降,储水系数最高可减小77%,含水层系统的给水能力和储水能力会随压缩变形减小50%甚至更多。研究成果为深入认识水文地质参数与应力变化相关关系、科学评价承压含水层地下水储水调节能力有重要借鉴意义。     

龙归硝酸盐矿地面沉降与成灾条件分析

通过对龙归硝酸盐矿的地面沉降监测,发现其变化特点为：沉降量大,沉降速度快,矿区采空区地面沉降与矿层上覆岩层同步沉降。产生沉降的主要原因是盐层较多且不规则,地质条件脆弱。对地面沉降与成灾原因及过程的认识和发展趋势的预测具有一定的价值。     

沧州市地面沉降风险评价指标体系构建研究

河北省沧州市是华北平原典型的地面沉降地区,随着现代化工农业生产的迅猛发展,地面沉降已成为影响经济社会可持续发展的重要制约因素,建立全面系统且适合该地区的地面沉降风险评价体系非常必要和迫切。结合地质环境条件和区域经济社会背景,利用目标层次分析法,对沧州地面沉降风险评价指标进行了分类,构建了由1个一级指标、2个二级指标及14个三级指标组成的地面沉降风险评价指标体系,为沧州地面沉降风险定量评估、实施风险区划和防治区划提供了技术支持和决策参考。