西安地裂缝与地面沉降灾害经济损失评估

为了深入分析西安地裂缝与地面沉降灾害致灾特点及定量评价其经济损失,在中国地质调查局于2004-2006年开展的西安地区地裂缝与地面沉降调查所取得的成果资料基础上,通过综合分析研究得出,西安地裂缝与地面沉降的致灾特点具有直接性、三维破坏性、三维空间有限性、渐进性和持久性。采用终值法、影子工程法、统计推断法、重置成本法、建造成本或工程费用法、灾情对比法、间接损失与直接损失比例法和权重分解法评价得出地裂缝与地面沉降灾害在1976-2006年造成经济损失为117亿元,其中直接损失71亿元,间接损失46亿元。     

西安市地下水与地面沉降地裂缝耦合关系及风险防控技术

西安市地面沉降地裂缝发育,世界罕见,一直是该领域研究的热点地区。近年来又出现新的发展趋势,严重制约城市发展和威胁地铁等重大工程安全运营。笔者依据254个地下水动态监测资料,总结了西安地下水资源开发历史与地下水头动态变化规律,耦合分析了地面沉降地裂缝与地下水位下降之间的关系,提出了基于地下水头管理的地面沉降地裂缝风险防控技术。结果显示:西安市地面沉降地裂缝是多种因素综合作用的结果,其发生和发展过程及其严重程度均与地下水头下降密不可分,并受黏性土层厚度的影响;空间上地下水头降落漏斗中心与地面沉降中心基本吻合,时间上地面沉降发育时间滞后地下水头降落2-3年,沉降速率是地下水头每下降1m的累计最大地面沉降量50mm;地下水头回升会引起短时和少量地面回弹量,并能够缓解或遏制地面沉降。挖掘历史地下水头与地面沉降地裂缝监测数据,建立了基于地下水头的地面沉降地裂缝预警阈值和风险防控技术。     

西安地裂与地面沉降灾害投影寻踪分析预测

本文应用80年代新兴的投影寻踪技术对西安地裂与地面沉降灾害问题进行了分析预测,其结果对控制这些灾害具有一定的指导意义。     

《西安地裂缝勘察研究综合报告》通过部级验收

这项新成果是陕西地矿局第一水文队历时2年半完成的,是1987年该队完成的“西安地裂缝与地而沉降研究”项目的继续和深化。本次勘察研究对西安地裂缝采用了仪器监测、一等精密水准监测、浅层高分辨率地震勘察等新的技术、测试手段和研究高度,首次对抽汲地下水引起的地面沉降与地裂缝关系作了初步定量评价,为确定各类建筑物与地裂缝带的合理避让宽度提供了科学依据,并对地裂缝活动的时空预测作了探讨。经勘察研究发现,西安地裂缝的产生与西安伸展断裂系的活动具有本质的联系,它是后者从地质年代以来周期性活动的继续。西安地面沉降对西安地裂缝影响很大,它对地裂缝产生的迭加垂直位移分量占地裂缝总活动量的70—90%。据此,报告正确地提出,限制深层承压水的开采量,地面沉降才能得到控制,地面沉降区的地裂缝活动速率才会逐步放慢,对城市建设的危害可减至最低限度。     

超固结土层垂向形变机理及临界水位控沉分析——以西安南郊钻孔土样研究为例

超固结地层发生地面沉降需要一个大于超固结应力的起始附加应力来驱动。依据有效应力原则,临界水位与超固结应力之间存在线性相关关系,则超固结地层垂向形变机理亦可通过临界水位描述为：当人为开采地下水引起的起始水位降深大于临界水位时,地面沉降将明显发生。西安南郊地质技校钻孔埋深100-300m内土样试验资料分析及计算结果表明：该地层普遍呈现超固结特性;第一、二承压含水组的临界水位值分别为63.44m及73.76m;将“临界水位”作为控制地面沉降与最大限度开采地下水资源的主控指标来考虑,是地面沉降的有效防治措施。     

“第四届全国地面沉降防治学术研讨会”在西安成功举办

<正>由中国地质调查局地面沉降研究中心、长安大学地质工程与测绘学院等单位联合承办的"第四届全国地面沉降防治学术研讨会"于2014年11月7日至8日在西安成功举办。本届学术会议旨在全面落实《全国地面沉降防治规划(2011~2020年)》目标任务,交流与展示各地行之有效的防控经验与最新科研成果,探讨和应对地面沉降领域的理论与实践新问题,促进地面沉降学术研究的深化发展,持续推进地面沉降防治工作,进一     

地面沉降预测及其风险防控对策——以大西安西咸新区为例

西咸新区是"西咸一体化大西安"建设的重要组成部分,与大西安已建成区具有相近的地质环境条件,西咸新区建设是否同样会引起地面沉降和地裂缝已成为西咸新区规划和建设中面临的一大难题。在分析西咸新区建设中可能引起地面沉降和地裂缝五个因素的基础上,建立了地下水开采、城市建设附加荷载和黄土湿陷引起的地面沉降预测数学模型,并分别进行了预测计算。计算结果表明,引起地面沉降的因素中地下水开采的风险最大,黄土湿陷次之,附加荷载最小,西咸新区的建设和发展中如不周密规划,有效防控,势必引起新的地面沉降,甚至产生新的地裂缝,控制地下水位是防止地面沉降与地裂缝产生的根本措施。     

苏锡常地区地面沉降现状和治理对策研究

地面沉降是地下水开发利用中普遍遇到而非常突出的环境问题之一。据不完全统计,在我国大中城市中,有近60个城市已产生不同程度的地面沉降,上海、天津、太原、西安、宁波、阜阳,特别是本文的要介绍的江苏南部苏锡常地区,地面沉降不但发生得早.而且沉降波及的范围大(苏州市、无锡市、常州市已形成连片地面沉降带).危害面广,已成为该地突出的一大公害。 开展地面沉降研究,制定科学、合理的治理对策,已势在必行,迫在眉睫。 1 苏锡常地区地面沉降现状 我省苏锡常地区地处长江三角洲太湖经济发展区黄金地带,包括苏州市、无锡市、常州市和其所属的12个县,总面积17510km~2,人口约1300万.是我国重要的粮、棉、油基地之一,工业、乡镇企业发达,苏锡常地区在我国国民经济建设中具有举足轻重的地位。     

西安地面沉降及地裂缝阶段预测

地面沉降及地裂缝可视其为复合地质灾害现象。二者性质不同,但就其发展阶段或单旋回过程而言,皆可将其归并于有限系统。本文讨论了西安市小寨地面沉降带的地质背景,建立了泊松旋回预测方程,论证了二者的演化规律及其盛衰阶段。引入指数函数法,进行了沉降阶段的对比研究。根据历史记录,讨论了西安地裂缝兴衰与我国陆块板内地震活动的对应关系。     

西安典型段地面沉降分层标观测及数值模拟

根据西安地下水监测和详细的地层剖面资料,采用比奥固结理论和不连续面的接触分析,建立了含2条地裂缝的典型地段的二维抽水沉降计算模型,对先存断裂存在时抽水作用下的地面沉降进行了尽可能精细地模拟计算。结合该计算段的监测资料,分析了西安市抽水作用下地层压缩量垂向上的分布特点及地面沉降水平位置上存在差异的原因。研究认为,西安市的地面沉降量主要由100～300 m深度范围内土层的压缩量组成,地裂缝的出现不单是地层厚度不同产生的差异沉降引起的,先存断裂面的作用也很大。由于断裂的存在以及其正断层的特点,沉降过程中上盘（南盘）的沉降得到了放大,而下盘（北盘）沉降缩小,不同结果导致地面沉降在断裂位置出现差异放大现象,导致地裂缝越来越严重。研究成果很好地解释西安地裂缝附近地面沉降的反常差异现象,对于进一步确定地裂缝的成因、预测其发展变化规律具有一定的作用。     

湛江霞山区菉塘地面沉降量计算方法及沉降趋势预测分析

湛江市作为广东省主要由地下水供水城市,其地面沉降现象日益加剧,其为了控制地面沉降的发生和发展,在提出合理的地面沉降计算方法的基础上,对未来地面沉降进行预测分析。菉塘为湛江市地面沉降中心之一,选取菉塘沉降中心计算其最终沉降量,并对其沉降趋势及沉降主导因素进行分析预测与确定。湛江市地层和地下水分布比较复杂,地层几乎涵盖了黏性土、粉土、砂、基岩等几乎所有类型,地下水类型较多,几乎涉及到了所有地下水类型。为了合理预测抽取地下水引起的地面沉降,有必要通过对不同地层进行分析,提出简单、实用、使用便捷的沉降计算方法。     

地面沉降根源分析与防治对策

地面沉降是普遍存在的一种地质灾害。人类经济社会的发展,尤其是城市化进程日趋加快,一些人类不合理的活动导致了地面沉降频繁发生,给生产、建设和人民生活造成极大的危害。要防治地面沉降发生,必须认清其产生的根源,方能收到药到病除的效果。本文采用归纳分析的方法,将地面沉降划分为5种类型,依据其产生的不同根源,有针对性地提出了预防和治理的措施。     

GPS在西安市地面沉降与地裂缝监测中的应用研究

本文从GPS监测网的布网原则和设计方案出发,对GPS外业观测和内业数据处理中的关键技术进行了深入研究,提出了一套适用于大城市地面沉降与地裂缝灾害监测的作业方法和数据处理方案。通过西安地区地面沉降和地裂缝的GPS监测实践,证明了本文提出的监测网的布设原则、GPS外业施测和内业数据处理方案是切实可行的,并且通过GPS监测获取了西安地面沉降和地裂缝近期活动的有关数据信息,且其与精密水准结果具有很好的一致性。     

我国城市地面沉降概况

本文通过对上海,天津、宁波、北京、苏锡常地区、西安、太原、阜阳等城市地面沉降的形成、发展及其治理过程的介绍和初步归纳,并根据我国经济、技术条件,提出:加强规划和指导、以“法”治沉,以及加强地下水资源合理开发利用等治理对策,从而达到减缓我国主要城市地面沉降速度和减轻其危害的社会,经济效果。     

地面沉降控制论初论：以上海地面沉降为例

本文首次运用控制论的原理和方法，初步建立了控制地面沉降灾害的新理论新方法－地面沉降控制论。认为控制地面沉降的实质是控制灾害性地面沉降的发生，由此将在规划时期内市政设施所容许的地面沉降量，作下水运动与地面沉降耦合模型，预测年度地面沉降量。通过与年度容许地面沉降量的比较，运行反馈模型调整地下水采灌量，再运行耦合模型，直至找到最佳的地下水采灌量方案。     

考虑粘性土体低速非Darcy渗流地面沉降模拟的探讨

过度抽汲地下水引发的地面沉降是全球广泛关注的地质环境问题。对其进行数值模拟是实现地面沉降灾害科学管理的最有效手段。水流模型是地面沉降模型的必要组成部分,对其刻画得准确与否将影响沉降模拟的准确度。本文首先综述了低渗透性粘性土体中的低速非线性Darcy渗流规律,而后从地面沉降发生的地质背景分析出发,论证了低速非线性Darcy渗流对地面沉降模拟的作用,并讨论了当前地面沉降模拟中水流模型刻画的不足之处。最后提出了如何在地面沉降模拟中考虑低速非Darcy渗流的4个关键性科学问题,对该问题的探讨有助于提高地面沉降模拟的准确性。     

临汾地面沉降数值模拟及其与地裂缝灾害关系研究

临汾市区是继西安、大同等地区之后又一地裂缝灾害比较严重的地区, 已经严重影响着临汾市经济的可持续性发展。经研究表明, 地下水超采为影响该区地裂缝灾害的第二大因子, 它是通过地面沉降来促使地裂缝的形成和发展。本文通过对临汾市区地面沉降进行数值模拟, 总结出了地面沉降的变化规律。分析认为, 地裂缝灾害的易出现部位为沉降梯度陡变带, 即沉降梯度最大处。     

城市化进程下北京平原渗流场与地面沉降发展演化模拟

北京地面沉降已有60多年的历史,其发生发展与半个多世纪城市的快速扩张密不可分。从整个北京平原地下水系统出发,梳理多年时间序列(1950-2015年)的城市发展规模、人口、水资源及开采动态等数据,结合遥感技术解译不同年代北京平原的不透水面变化,分析其对降雨入渗补给量的影响;构建整个北京平原含水层-弱透水层三维结构系统,借助PMWIN软件建立区域尺度的地下水流-地面沉降耦合模型,利用长期水位及沉降观测数据对模型进行识别验证;开展长时间序列的北京平原地下水水头场与地面沉降演化模拟,研究快速城市化进程下北京平原多层含水层系统渗流场演变与地面沉降响应特征。研究表明:长时间尺度区域地下水流场-地面沉降演化模拟基本再现了地面沉降形成和发展演化的过程;北京地下水开采历史与地面沉降发展历史具有一致性,而不同沉降区地面沉降发展受地下水开采和城市发展双重控制,是二者综合作用的结果。     

上海地区地面沉降新特征的发生机制分析

近年来上海地区的地面沉降出现了第四承压含水层持续变形及滞后的新特征,传统土力学已不能完全解释其机理。针对上海地面沉降发展新变化,已有的研究从如下方面进行了探讨:针对沉降加剧现象,分析了城市化建设对地面沉降的影响;从砂土材料的蠕变性状出发,分析深部含水层过大变形的现象。上述两方面虽在一定程度上可解释沉降新特征,但还是不能完全阐明其发生机理。基于此,本文提出考虑含水层抽水后受力状态随空间与时间再分布的两种动态传力机理分析方法:(1)基于Cosserat力学体系的地面沉降模型考虑了水力梯度变化在砂土层中产生的剪应力,给出了考虑固结效应的Cosserat介质力学模型,可以很好地从含水层受力机理的角度解释含水层持续变形增大和变形滞后的发生机理;(2)水的渗透会对土骨架产生拖曳力,使粘性土的细颗粒在粗颗粒构成的孔隙中移动,发生内部侵蚀流动造成细颗粒流失,阐述了考虑细颗粒流失作用对地面沉降的影响及其地面沉降在含水层空间与时间重分布的发生机理。     

GPS测量技术在锡山市地面沉降研究中的应用

通常研究认为, 苏锡常地区超量开采地下水是产生地面沉降最主要的因素之一。锡山市地下水开采十分强烈, 其地面沉降灾害也最为严重。为了有效地分析研究地面沉降的发生发展过程, 必须获取一定时间间隔内的地面沉降实测值, 全球定位系统 (GPS)就是一种既经济又高效的测量手段。本文在简要介绍了锡山市地质、水文地质及地下水开发利用情况的基础上, 重点阐述了运用GPS测量技术对锡山市地面沉降进行首次实测的情况, 并对其测量结果进行了系统分析, 最后对锡山市地面沉降的发展历史和现状进行了初步讨论。