基于短基线集方法(SBAS-INSAR)技术的山区城市地面沉降监测研究——以攀枝花为例

基于合成孔径雷达干涉(interferometric synthetic aperture radar,INSAR)技术的山区城市地面沉降研究,因地形复杂、植被覆盖等因素开展较少。首次在攀枝花市,利用12景2009-2010ENVISAT ASAR数据,采用短基线集方法开展大范围、长时间监测。结果表明,攀枝花市东区地面沉降较大,沉降的平均速率高达48 mm/年;西区沉降较小,沉降平均速率10 mm/年。推测原因多为城市化建设所致地面荷载;而市东北方向的露天矿区,因连续开采所致,不同时期同一地点的地表变化,导致高相干点在此区域分散稀疏,不能表明是否有沉降现象。     

基于PS-InSAR技术的淄博市地面沉降监测

利用2007年10月3日至2011年2月26日的25景ALOS PALSAR SLC数据,应用PS-InSAR技术对淄博市进行地面沉降监测。研究表明在淄博市内存在4个大范围沉降区,最大沉降点位于张店区,沉降速率为66 mm/a,沉降量为206 mm,地面沉降主要由矿产开采造成。最后采用SDCORS数据进行验证,说明应用PS-InSAR技术可对淄博市地面沉降实现毫米级精度监测。     

黄河三角洲深层地下水漏斗引发的地面沉降特征

利用GIS集成分析深层地下水、钻孔和水准观测等资料,揭示了黄河三角洲地区尤其南部广饶井灌区形成的大面积深层地下水水位降落漏斗时空演化规律及抽水引发的地面沉降特征.东营和广饶地面沉降漏斗与深层地下水降落漏斗分布相一致,中心沉降量和速率分别为155.1mm、28.2mm/a和356.0mm、64.7mm/a.在深层地下水下降速率为2m/a的情况下,运用土力学模型分层计算黄河三角洲沉降量,第二、三压缩层年最终压缩量分别为36—63mm和98—138mm,已成为黄河三角洲地面沉降主要贡献层.     

廊坊城区地面沉降与地下水漏斗响应关系

通过收集廊坊城区水文地质条件、地面沉降监测等资料,分析地下水漏斗变化和地面沉降发展情况,研究廊坊城区地面沉降与地下水漏斗响应关系。首先,深层地下水是廊坊城区的主要水源,2001—2015年供水量呈整体上升趋势,其中生产用水和家庭用水占主要部分,长期开采深层地下水形成地下水漏斗,漏斗断面呈"V"字形。其次,基于合成孔径雷达干涉(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术,廊坊市城区大部沉降速率60 mm/a,局部达80 mm/a。再者,地下水漏斗变化和地面沉降响应关系显示,地下水漏斗与地面沉降中心基本吻合,地下水位开采量增加,造成深层水位下降,导致地面沉降速率不断变大,影响范围亦增大,地下水位下降成为该区地面层沉降主要影响因素,同时建筑群荷载增加对地面沉降亦产生不利影响。因此,开展地面沉降与地下水漏斗响应关系研究可为地面沉降灾害防治提供理论依据。     

地面沉降对地下水时空响应及其非工程控沉

针对潍北平原地面沉降问题,建立地面沉降流固耦合三维数值模型,从宏观的角度探讨潍北平原在未来一段时间内区域性地面沉降的发展规律,考虑到地下水开采与地面沉降的相互关系,量化地下水开采对其的负面影响.研究结果表明:潍北平原地区沉降漏斗中心主要分布在寿光市营里镇东部和广陵乡北部;保持2019年地下水开采量,潍北平原未来10年内的沉降仍呈继续发展和增加态势,2029年最大累积地面沉降量将高达565.42 mm,年均增长率为38.97 mm/a,沉降中心未发生转移;随着地下水开采量的减少,地面沉降发育程度明显得到缓解,随之持续减小,地面沉降的减缓趋势则会逐渐趋于平缓;当减采量控制在10%与30%之间时,地面沉降灾害的减缓效果较佳.     

基于SBAS和IPTA技术的京津冀地区地面沉降监测

京津冀位于华北平原北部地区,地下水的长期超量开采,造成了严重的区域地面沉降,对京津冀区域进行大范围地表形变监测已经成为一个值得关注的问题.基于相邻条带的RADARSAT-2数据,结合小基线集干涉测量技术和干涉点目标分析技术,获取京津冀地区2012-2016年地面沉降场时序信息.基于监测结果对研究区地面沉降发育情况进行初步探讨,并对沉降漏斗的时空演化特征进行分析.研究发现,京津冀地区发生地面沉降的区域较多,地面沉降不均匀性特征明显,地面沉降发育最严重的地区位于北京金盏一带,最大沉降速率达到130 mm·a~(-1);在多个沉降漏斗中,北京金盏沉降漏斗、天津王庆坨沉降漏斗发育最为严重,累计沉降量分别达到661 mm,658 mm.衡水市阜城县、景县沉降漏斗扩张趋势最为剧烈,累计沉降量大于200 mm的面积达到1494 km~2.     

上海市控制地面沉降灾害的成本-效益分析

从 2 0世纪 6 0年代开始 ,上海市就积极开展地面沉降动态监测与研究 ,采取地下水人工回灌、限制地下水开采等有效措施 ,最大限度控制地面沉降 ,已取得显著成效 .控制沉降后 (196 5— 2 0 0 0年 )的年均沉降量从控制沉降前 (192 1— 196 4年 )的 37.93mm锐减至 6 .19mm .运用成本 -效益分析方法 ,对上海市控制地面沉降灾害的费用效益进行了探讨 .结果表明 ,上海市控制地面沉降灾害的投入为 16 .75亿元 ,取得的控制沉降经济效益高达 6 15 9.4 2亿元 ,年均控制沉降效益为 171.10亿元 ,控制 1mm地面沉降的经济效益为 5 .37亿元     

基于时序InSAR技术监测北京平原区地面沉降

选取地面沉降比较严重的北京平原区作为研究区域,利用时序InSAR技术对该区域2003-2010年的52景ENVISAT ASAR数据进行处理,通过小基线对组合、差分干涉处理、高相干点提取、形变相位分离等步骤,最终反演出北京地区2003-2010年的时间序列累积沉降量和平均形变速率.研究结果表明,沉降地区主要分布在朝阳、通州、昌平和顺义地区,其中朝阳-通州区域沉降最为严重,年最大沉降量超过了110mm/y,与该区域过度开采地下水有关.将监测结果与现有研究成果和实测水准数据进行对比,发现三者具有较高的一致性,表明时序InSAR技术监测地区沉降具有可靠性和准确性.     

利用SAR相干点目标分析技术监测常州地面沉降

由于地下水开采和大量工程建设的影响,不少城市地面沉降问题突出.利用2011年至2013年间获取的41景TerraSAR-X高分辨率SAR数据,采用相干点目标分析技术对常州地表形变进行监测,获得了地面沉降速率图,并与水准测量结果进行了对比验证,达到了毫米级精度.研究结果显示,常州市武进地区存在几处明显的沉降,在2011-2013年间最大沉降速率达到28.7 mm/a,体现了IPTA技术在城市地面沉降监测中有很好的应用前景.     

基于高级InSAR时序分析方法的高速公路沉降分析

利用一种新的分析方法 FRAM-SBAS时序分析方法,对兖州地区的ALOS PALSAR数据进行分析,研究该地区的高速公路沉降。FRAM-SBAS时序分析方法是一种融合了多种In SAR误差源校正方法的短基线集时序分析策略。利用Envisat数据,使用FRAM-SBAS时序分析方法获得的济宁地区在2008-09-21~2010-07-18期间地表的时序变化,得到了很好的研究结果,济宁地区最大时序沉降量为60 mm,最大沉降速率达到50 mm/a。高速公路路段最大沉降量达到53 mm,最大沉降速率为32 mm/a。而且高速公路沉降严重的路段均在地面沉降严重的区域,从而证明了矿区开采和车辆载荷对高速公路沉降的影响,同时也证明了该时序方法在地面及高速公路沉降监测方面的可行性。     

基于哨兵1号的呼和浩特市沉降及成因分析

利用SBAS?InSAR及PS?InSAR技术,处理了2018年10月到2020年10月的28景sentinel?1A数据,计算出呼和浩特市平均地面沉降量和沉降速率.结果表明,呼和浩特市存在三处漏斗状沉降区,分别位于回民区、玉泉区北部、台阁牧镇北部,沉降区内大部分形变速率在5.32～17.31 mm/a之间;其中,台阁...     

地铁盾构法施工地面沉降控制管理研究

本文分别从盾构施工地面沉降监测的内容、监测方法、沉降监测数据处理方法以及沉降规律研究几个方面探讨了盾构法施工隧道工程地面沉降控制技术,并以天津市区至滨海新区快速轨道交通工程中山门区间为例,分别从以上几个方面进行了研究,在横向沉降规律上对peck公式的两个重要参数v和k进行了修正（v从0.5%-2.0%改为1.0%-1.5%,k有0.4-0.6改为0.5-0.6）,确定了纵向沉降指数曲线函数的参数范围（A-15--20 mm,B0.03-0.09,S0-3-7 mm,x00-5 m）,这些丰富盾构法施工地面沉降控制技术研究。     

基于SBAS技术的兰州新区地面沉降监测研究

利用小基线集合成孔径雷达干涉测量的方法和试验相结合的手段,获取兰州新区2015-2016年的地面沉降范围和速率情况,结合地质环境背景和人类工程活动,分析了地面沉降的发生规律.结果表明,地面沉降主要分布在新区南部、中东部和西北部,最大沉降速率达到55.0 mm/a.地面沉降与地层岩性和断层分布有密切联系,与地下水位变化呈弱相关关系,填方、建筑荷载、道路建设和农业灌溉加剧地面沉降发生;填土相对原生黄土具有更大的孔隙比和压缩系数,在水的作用下更易发生淋滤和溶蚀,发生湿陷并进一步导致不均匀沉降.建议在城市规划时要对高层建筑的施工建设(特别是填土区)进行控制,减少地面荷载和增加地面的承载力,从预防的角度减少地面沉降现象及其危害.     

江苏沿海地区地面沉降约束下的地下水可采资源量评价

地面沉降是制约江苏沿海地区发展最主要的地质环境问题.基于水文地质条件和土体力学特征综合分析,深入研究区域地面沉降特征和机理,建立区域尺度的地下水-地面沉降耦合模型.基于耦合模型,设置符合区域地面沉降发展规划的约束条件,推算沿海各县市地面沉降约束下的地下水可采资源量.结果表明,在2020年沉降中心的沉降速率控制在15 mm·a~(-1),其他地区控制在10 mm·a~(-1)以内的约束条件下,沿海地区深层地下水可开采资源量达1.33×10~8 m~3·a~(-1).研究成果为地方制定科学合理的地下水配置方案提供科学依据.     

通州区城市扩张对地面沉降的影响

地面沉降是一种不可补偿的永久性环境和资源损失.在北京"市府东移"的战略背景下,通州城区快速扩张、基础设施加速建设、人口急剧增多,都会对通州沉降漏斗的演变造成新的压力.本文基于ENVISAT ASAR(2003—2010年)和RADASAT-2(2010—2016年)两个时段的时间序列SAR影像,利用最新的永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PS-In SAR)技术提取高精度的沉降数据,并结合地下水水位数据、土地利用数据,采用GIS空间分析方法,分析通州区地面沉降的时空演化特征及其成因.结果表明:1)2003—2010年,漏斗中心的最大年沉降速率为88.55 mm/a,2010—2016年的最大年均沉降速率达到127.58 mm/a,其沉降呈不断加重的趋势,这两个阶段的区域最大累积沉降量达到1 219.45 mm.2)2016年建设用地面积较2003年净增202.38 km2,达到433.85 km2,建设用地的主要转入来源为绿地.建成区的持续扩张、大量的生态用地被侵占,致使通州城区地面沉降加速演变.3)城市人口增多带来用水量的增加,导致地下水开采量的增加.四个水位监测点上的水位标高的均出现不同程度的下降且与沉降的趋势有很高的相关性.     

曹妃甸新区PS-InSAR技术沉降监测及分析

随着曹妃甸新城的快速发展，地面沉降现象越来越引人重视，为分析该区域的沉降特征与原因，利用2019年2月至2021年12月共35景Sentinel-1A影像，基于PS-InSAR技术，获取了曹妃甸新区的地表沉降信息，提取特征点累计沉降量并分析沉降区域时空变化特征。结果显示：研究区整体区域沉降，主要沉降区位于西南方向，形变速率集中在-32.30～-3.48 mm/a;形变最严重区域位于唐山湾生态城，最大沉降量超过170 mm,形变区域面积较大且未达到稳定状态，未来仍会继续下沉。监测区的沉降主要与地下水开采、建筑设施荷载及吹填土自身压缩固结有关。     

基于小基线DInSAR技术的典型地区沉降监测

为了有效地监测城市地面沉降情况,以2003—2010年该区52景ASAR数据为研究对象,利用小基线DInSAR技术方法,通过连接、干涉、解缠、轨道精炼和去平、反演、二次反演、地理编码等步骤,对反演出的实验区2003—2010年的形变速率进行时序序列分析。结果表明:实验区地面抬升沉降主要分布在A区、B区、C区、D区(最大沉降速率达到每年11.1 mm),抬升区域主要分布在A区和D区(最大抬升速率达到每年9.2 mm),其余大部分地区的沉降和抬升速率不太明显。通过与以往的沉降研究成果进行对比,验证了该技术在地面表沉降监测中的可靠性和准确性,为后期研究及预测实验区地面沉降及抬升提供理论依据。     

地面沉降对蓄滞洪区调度及风险的影响研究

综合分析大黄堡蓄滞洪区不同年份的遥感数据和水准点数据,可知该区域年均沉降量由1989—2002年的20,mm降至2002—2010年的12,mm,虽呈整体下降趋势,但总沉降量仍然较大.为提高分析的全面性,综合考虑了入流河道堤防沉降对蓄滞洪区的影响,数据分析表明堤防每沉降100,mm,河道泄流能力下降30,m~3/s,从而导致蓄滞洪区入流量增加.针对大黄堡蓄滞洪区采用交替方向隐式(ADI)法建立二维洪水演进模型,模拟结果表明:地面沉降对蓄滞洪区库容有影响,在设计水位情况下蓄量比沉降前增加了14%,;地面沉降后100年一遇洪水时,原调度方案不能满足滞洪要求,需改变原只启动前3区的调度原则,增加启动Ⅳ区滞洪,使得淹没面积较沉降前增加了14.5%,,洪灾损失较沉降前增加了22.1%,,增加了洪灾风险.     

乌海矿区地表沉陷SBAS-InSAR监测分析

煤炭资源开发战略迅速西移,造成西北矿区严重的地表沉陷,该研究以位于内蒙古自治区乌海市乌海矿区为研究对象,采用SBAS-InSARS技术对25景ALOS PALSAR数据进行处理,监测了该地区2007年1月到2011年2月的地面沉降情况,获取了平均沉降速率和时间序列累积沉降量,沉降结果表明,乌海矿区沉陷多个沉降中心,主要分布于研究区内的北部、西南部、东南部,沉降速率在空间上呈不均一分布,最大年沉降速率在52～57mm/a;研究区域最大沉降量高达56cm,且沉降中心在不同时间段的形变量不同。     

二元结构土层分布区工程降水诱发地面沉降变形研究

基于南宁市地铁1号线广西大学站上部为透水性较差的黏性土层,下部为透水性好的砂砾石土层,在分析基坑降水诱发地面沉降机理的基础上,探讨二元结构土层中附加应力和压缩土层分层厚度的确定方法,最后通过分层总和法计算得到因降水引起的地面沉降.研究结果表明:计算得到的地面沉降与实测沉降基本吻合,表明所提出的沉降参数确定方法合理、可靠,对类似工程具有借鉴作用.