采用神经网络模型对天津滨海新区地面沉降预测的研究

在分析天津市滨海新区地面沉降原因的基础上 ,建立了人工神经网络预测模型。模型的训练和检验结果说明 ,该模型的结构合理、精度高 ,可以用于对该区地面沉降趋势的分析预测。预测结果表明 ,在保持现状开采量的情况下 ,塘沽、汉沽和大港 3个区的地面沉降量均有减缓趋势。其中 ,地下水开采量塘沽区应控制在 0 .1 9亿 m3/a;汉沽区则应压缩至 0 .2 8亿 m3/a;大港区即使减少到 0 .2 2亿 m3/a也难以满足 2 0 1 0年规划值 ,因此还应采取综合治理措施     

基于情景分析的天津市滨海新区地面沉降预测

鉴于地面沉降演化的地质系统渐变性特征,从主要致灾因子考虑建立地面沉降数值模型。设计3种地下水开采情景,编译计算机程序预测地下水位动态变化过程中的地面沉降值。至2020年,在最不利、适中和最理想3种情景下天津市滨海新区最大累计沉降量分别达640 mm、520 mm和150mm;全区平均累计沉降量分别达268 mm、177 mm和95 mm。     

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。     

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。     

天津滨海新区地面沉降趋势预测

地面沉降是我国主要的地质灾害之一,评价和预测地面沉降的发展趋势十分必要。本文引入实测沉降数学模型中的双曲线型沉降模型、指数型沉降模型和成长曲线型沉降模型,结合钻孔全断面分布式精细化监测系统获取地表以下不同层位连续的变形情况,建立了基于分布式光纤监测地层变形数据的地面沉降预测模型,可精细化实现地面沉降潜力评价。以天津市滨海新区G06光纤监测钻孔结果为例,对比了3种沉降模型的预测效果,结果表明：天津滨海地区地面沉降曲线呈现非线性衰减特征,2017年10月至2019年12月,累计沉降量已达52.4 mm,预计极限沉降量约为92.6 mm,仍有约43.4%的沉降潜力,沉降空间较大,并预计将于2050年进入沉降稳定阶段。该地区3.4~18.4 m的黏土质粉砂和粉细砂层当前沉降量较大,是目前地面沉降的主要层位,即“优势层”;18.4~38.4 m的粉质黏土和黏土质粉砂层虽当前沉降量较小但其剩余沉降量较大且沉降持续时间较长,需长期重点关注其沉降变形情况,是后期监测的“优先层”。     

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。     

地面沉降泊松旋回预测方法：以上海地面沉降长期预测为例

在上海地面沉降长期预测研究的实际经验基础上,对泊松旋回模型进行了一些改进,建立了地面沉降泊松旋回预测的数学模型,提出了应用于预测时的技术处理方法。对预测的上海部分标点1995—2050年地面沉降量10～37cm进行了一定评估,认为在现有研究水平上是可信的。引入衰减系数于泊松旋回模型之中是本方法的特色之一。     

天津滨海新区抽水引起地面沉降研究

针对天津中新生态城开展的地源热泵工程,采用抽灌水的方式加速地下含水层的流场,提高地源热泵的换热效率,但是抽水会引起地面沉降,本文在中新生态城城市管理中心场地内进行抽水试验,采用新型一孔多标分层标数据采集器监测抽水引起的地面沉降。根据抽水试验首先计算了含水层的渗透系数和抽水的影响范围,根据实测沉降变化规律分析了抽水对地下水位埋深及不同土层的影响,结合同时刻的孔压变化和水位变化规律,证明含水层固结压密是有一定滞后性的。     

滨海新区北塘晚更新世晚期以来的沉积环境特征及演化

文章以滨海新区北塘施工的第四系钻孔岩芯为研究对象,通过沉积岩石学、AMS~(14)C测年及微体生物特征综合分析,详细研究了晚更新世晚期以来该区地层的岩性特征、沉积相及其空间分布形态,认为本区晚更新世以来发育了一套海相—陆相—海相—陆相交互沉积的地层,成因类型包括冲积、湖沼沉积以及海积;晚更新世以来的沉积环境由滨海近岸浅海至河口湾、潟湖、滨海平原再至冲积平原的演变,总体上该区晚更新世晚期以来属于海陆交互作用及海进—海退的演变过程。     

天津滨海新区南部海岸带晚第四纪沉积物工程地质特性研究

天津滨海新区位于渤海湾西岸泥质海岸带地区,中晚更新世以来历经海陆变化,形成了海相和陆相交替出现的地层。本文通过对30余眼钻孔岩心的沉积相分析和沉积物物理力学性质测试,讨论了天津滨海新区南部海岸带地区中晚更新世以来不同沉积相沉积物的物理力学性质,并对其工程地质特性进行了评价。结果显示,研究区中晚更新世以来沉积地层中,陆相地层致密硬塑,具有含水率低、孔隙比低、压缩性小、承载力高的特点;海相地层中粉土或粉砂层段也有孔隙比低、压缩性小的特点,但粘性土层段大多有含水率高、孔隙比高、压缩性大、承载力低的特点。     

天津潮间带高程现状与滨海新区城市安全

通过6条潮间带水准测量剖面,对天津滨海新区潮间带的高程及坡度进行了测量和计算。结果显示:人工岸线(海堤、海防公路等)与滩面交汇处的高程为+0.22m~+0.73m(1956黄海高程);天津潮间带的平均坡度为1.25‰,海河南侧滩面的平均坡度为1.09‰,较北侧1.33‰小,海河北侧从蛏头沽剖面(1.21‰)到大神堂剖面(1.58‰)滩面坡度呈现变大的趋势;结合潮位观测数据,获得了潮间带的出落宽度,永定新河潮间带最宽,为1730~1810m,大神堂潮间带最窄,为1090~1160m。与20世纪80年代对比,滩面已变陡、变窄。进一步的滩面高度与潮位对比发现,滩面与人工岸线交汇处的高程均低于平均高潮位,揭示了海防设施受到海水直接影响的现状。海防设施真正地成了保护城市的唯一屏障,因此应该进一步加高、加固海防设施,提高防灾等级。     

孔隙型地热资源回灌模式研究--以天津市滨海新区为例

孔隙型地热资源回灌模式的研究对于实际回灌操作具有重要的指导意义。通过对滨海新区南部孔隙型热储层进行不同回灌模式的回灌试验研究,笔者认为“回扬-回灌”的循环运行方式可以保证该系统回灌的持续性,是现阶段最适宜孔隙型回灌系统的运行方式。对于灌量较小的地热井,应根据实际情况确定最佳回扬时间及回灌率,必要时采用加压回灌,才能更大地发挥地热回灌井的回灌作用,保障区域地热资源可持续发展。     

天津滨海新区地下空间开发适宜性评价

依据现有研究成果,本文论述了天津滨海新区工程地质背景.选取淤泥质土厚度、20 m以浅粉砂土分布、第Ⅰ海相层底板埋深、地面沉降、地下水腐蚀性为评价因子,采用层次分析和综合评分数学模型,对滨海新区非明开挖及时支护的线性地下空间工程进行了适宜性评价.评价结果表明,区内东部沿海边一带地下空间开发适宜性较差,盾构施工及支护难度较大,占总面积的24%;西部、南部及北部地下空间开发适宜性较好,盾构施工及支护难度小,占总面积的46%;其余区域为一般区,盾构施工及支护难度中等,占总面积的30%.     

天津滨海新区中全新世以来地形地貌演化

根据最新获得的多项天津滨海新区海岸带地质调查资料,分别利用海区的浅地层剖面成果反演海底古地形、利用海区沉积钻孔了解沉积物时代、利用陆区的贝壳堤,埋藏牡蛎礁,古墓葬和埋藏砂体分布等,研究各时期古岸线的位置与形态,并与海区的沉积环境和地形地貌进行对比,对天津滨海新区中全新世以来的地形地貌演化进程及演化机制概括性介绍.自中全新世开始,海面上升变缓或停止上升,渤海湾岸线在陆源碎屑的不断进积过程中,向东推进,但由于渤海湾沉积供给背景复杂变化,不同地区的地形地貌演化进程也不同.     

天津滨海新区围海造陆对沿海低地浅层地下水环境的影响

天津滨海新区被提到国家总体发展战略后,随着经济持续发展、城市化进程不断加速及产业转移,进行了大规模围海造陆,在拓展土地空间的同时,也造成了相当多的环境问题。利用滨海新区由陆到海的3条水文地质剖面获取的地下水动态变化监测数据和土壤含盐量测试结果,开展了围海造陆对沿海低地浅层地下水环境的影响研究。结果显示:1受围海造陆影响,对应的沿海低地浅层水位已经出现由陆到海逐渐增高的现象,造成地下水位反向倾斜,阻碍了地下水径流和排泄;2由陆到海浅表土壤全盐量出现逐渐增高的特征,在浅层地下水反向径流作用下,东部区域大量的盐分将被携带至沿海低地,使沿海低地盐渍化程度加重,严重影响到湿地保护和生态建设;3围海造陆对海岸带生态环境的影响是一个长期缓慢的过程,应持续监测近岸海域和陆域沿海低地生态环境的变化情况,以便提出合理的修复建议。     

天津滨海新区深部地热资源评价及有利勘探区圈定

天津滨海新区地热与石油资源同盆共存.为了更合理地开发油田地区地热资源,有效降低深部地热资源的开发风险,通过对油区深部东营组的地热资源热储、地温场、沉积相和流体化学等特征进行综合分析,总结了研究区东营组热储的富集规律.在此基础上利用数值模型计算了区内东营组地热资源100 a热流体开采资源量,并进行资源开采潜力评价.以开采潜力评价分区为基础,集成分析了地热资源有利勘探区应具的富油程度、规模大小、温度高低等要素的权重,对区内东营组地热资源有利勘探区进行分区.该研究对油区内深部地热资源的勘查及降低开发风险具有指导意义.     

Evaluation of deep geothermal resources and delineation of favorable exploration areas in Binhai New Area,Tianjin

The geothermal resources and petroleum coexist in Binhai New Area, Tianjin. In order to exploit and reduce the exploitation risk of the geothermal resources in oil field, the authors analyzed the thermal storage, geothermal field, sedimentary facies and fluid chemistry, and summaried the enrichment mechanism of thermal reservoir in Dongying Formation. The thermal fluid exploitation resources for 100 years were calculated by the numerical model, and the exploitation potential was evaluated. Then on the basis of the exploitation potential, the factor weight of oil-rich degree, size and temperature of geothermal resources in the favorable exploration areas was analyzed. The favorable exploration areas were partitioned. This research has important significance in the exploration of deep geothermal resources and the reduction of development risk in the oil area.