北京地面沉降控制区划及防控措施

地面沉降区划是地面沉降防控的基础性工作和措施制定的重要依据.目前北京区域平均地面沉降速率呈减缓趋势,但沉降中心年沉降速率依然较大.为实现地面沉降的全面有效控制,在综合比较地面沉降易发性分区、危险性分区和风险分区等区划评价指标和体系后,基于评价指标精简而典型、评价数据易获取、评价体系实用易操作的评价原则,建立了北京地面沉降控制分区的评价体系和分级标准.利用地面沉降发育程度分区和危害程度分区的GIS(Geographic Information System)叠加,将北京地面沉降区分为三级控制区,进行分区域差别化防控.一级控制区为地面沉降重点控制区,从城市规划、地下水管理、工程施工降水、地面沉降监测等方面提出了每一级控制区内的地面沉降防控措施,以期为政府的地面沉降防控决策提供技术支持.     

基于PS-DInSAR的太原市城市地表形变监测

为了快速准确对太原市地面沉降进行监测和有效管理,基于2016年2月17日至2018年2月18日的20景Sentinel-1A影像,采用PS-DInSAR技术对太原市地面沉降进行了监测。结果表明:太原市的主要沉降区域为小店区、吴家堡、北固碾村、杨家峪和西张,且以小店区的地面沉降最为严重;太原市地面沉降速率呈先增大后减弱趋势;田庄断层对小店区地面沉降规律具有显著影响。与前人研究和太原市水井点的对比表明,基于PS-DInSAR技术对太原市地面沉降进行监测的结果可以满足实际的监测和管理需求。     

乐清市天成乡地面沉降监测中水准测量的应用研究

地面沉降的发展过程是不可逆的,一旦形成难以恢复,且影响持久。东部沿海地区由于早年地下水开采严重,地面沉降较为明显,给城市的持续发展带来了诸多的问题。该文基于该研究者多年来从事地面沉降监测工作经验,从水准监测网的布网原则和设计方案出发,对外业观测和内业数据处理中的关键技术进行了深入研究,提出一套适合地面沉降监测的方法和数据处理方案,并简要阐述了监测数据的管理与可视化方法,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借签意义。     

考虑地面沉降约束的地下水模拟优化管理模型

为了解决地面沉降区地下水资源科学管理这一个重要的资源与环境地质问题,基于模拟优化(S-O)模型的思想,建立了考虑地面沉降约束的地下水模拟优化管理模型(SUBGO).模拟模型采用地下水模拟程序MODFLOW-2005中的地面沉降模拟子程序SUB-WT来模拟地面沉降过程.优化模型分别采用遗传算法(GA)和小生境Pareto禁忌遗传混合算法(NPTSGA)分别求解单目标和多目标的优化设计方案.将SUBGO管理模型应用于一个理想场地含水层中地下水开采方案和地面沉降控制的优化设计中,结果表明基于GA的单目标优化和基于NPTSGA的多目标优化均能搜索到全局最优解和全局分布的Pareto最优解,均能够在控制地面沉降的约束条件下,设计合理的地下水开采利用方案.与单目标相比,多目标优化能够为决策者提供多个解作为管理决策方案,同时多目标优化还提高了寻优的计算效率.     

论嘉兴市地面沉降及其防治

在研究嘉兴市地面沉降发展过程,规律及其主要危害的基础上,讨论了应急开采与允许开采的区别,并提出了用“警戒水位”和“危急水位”作为地面沉降地区限制承压水开采的定量标准,研究了动态管理地下水的信息系统及其层运算方法,为地下水管理和研究提供了一种新的方法和思路。     

基于KELM地面沉降替代模型的地下水多目标管理模型研究

基于核函数极限学习机(Kernelextreme learning machine,KELM)方法建立地下水-地面沉降耦合的替代模型,与混合多目标算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II,NSGAII)相耦合,实现在地面沉降约束下(沉降速率和地下水位红线)地下水资源合理开发利用和地面沉降防控减灾的多目标优化.以三维均质多层含水系统中抽水引发的地面沉降算例为对象,采用MODFLOW-2005中的地面沉降模拟子程序(Subsidence for the water table,SUB-WT)模拟地面沉降过程,基于KELM方法,采用线下和线上两种模式建立替代模型,分别构建了基于线下地面沉降替代模型的多目标管理模型(KELM model based multi-objective optimization model for land subsidence management,KELMMOLS)和基于自适应(线上)替代模型的多目标管理模型(Adaptive KELMMOLS,AKELMMOLS).模拟优化结果显示:(1)基于线上模式训练的替代模型的模拟精度更高,拟合相关系数达0.9988以上,基本接近SUB-WT模拟模型的评价精度;(2)KELMMOLS优化求解效率提高了15倍,但其搜索的Pareto解的质量最差,AKELMMOLS求解效率提高了3倍,同时保证了优化解的收敛性和精度.     

论城市建设对地面沉降的影响

随着城市建设的快速发展,由于大规模城市建设所造成的地面沉降日益显著。本文阐述了地面沉降的概念和引起地面沉降的影响因素,分析了城市建设引起地面沉降的表现,以上海市为例对城市建设引起地面沉降进行了实证分析。     

地面沉降危害及防治对策

探讨了地面沉降的主要原因,阐述了全国地面沉降灾害的类型及演化规律,提出了防治地面沉降灾害的对策。     

地面沉降的GPS监测及其基于GIS的时空规律分析

以江阴市地面沉降研究为例,讨论了地面沉降的GPS监测技术,测量结果能够满足地面沉降监测的精度要求。并着重探讨了利用GIS处理GPS监测数据进行地面沉降时空规律分析的方法。     

上海地面沉降自动监测及信息系统

根据联通管原理，通过多个测点连通，运用分层标及应用压力传感、数码传换技术来自动测量地面沉降和地下水水位，并联网实现同步监测、网络化管理。在此基础上，将监测数据并入地面沉降信息系统，进而对各种监测数据进行处理、分析，实现地面沉降的预测。     

黄土丘陵区中小煤矿土地塌陷规律的探讨

通过对阳城县煤矿区中小煤矿土地塌陷数量、类型、程度以及塌陷破坏特征的调查,分析了造成土地塌陷的原因,探讨了黄土丘陵区中小煤矿在采煤过程中造成土地塌陷与上覆岩性、地层构造、地形地貌、煤层开采条件、采煤与顶板管理方法的关系,以及土地塌陷规律,为今后综合治理土地塌陷提供依据。     

北京东部区域地面沉降现状及其发展趋势预测

东部沉降区是北京地面沉降比较严重的沉降区之一.该区域是北京市未来发展的重点地区之一,包括了CBD及其东扩区,通州新城.通过对该区域内大量地面沉降历史观测数据、地下水位历史观测数据以及近几年的监测成果进行整理,分析总结了该区域内地面沉降发生、发展的特点及规律,并建立了适用于不同地层在多层地下水动态变化条件下的地面沉降计算方法,编制了计算程序.分析与计算结果表明:1)研究区的地面沉降总体上呈现自西向东,自北向南发展的趋势,由一个沉降中心逐渐出现多个沉降中心.2)近几年研究区的地面沉降呈现出沉降面积迅速扩大、沉降速率加快的发展趋势.3)未来5年内研究区西部地区地面沉降比较稳定,地面沉降继续向东部与南部移动.     

基于VTK的地下矿开采沉陷预计研究与实现

为对地表沉陷进行方便准确的预计,以大型可视化工具包VTK为开发平台,对VTK过滤器进行扩展,将开采沉陷预计算法写入VTK过滤器,实现地下矿开采沉陷预计及三维可视化.首先设计vtk Conforming Delaunay2D类,实现相容Delaunay三角化,得到高质量的地表模型;再根据沉陷预计模型,设计开采沉陷预计过滤器vtk Subsidence Filter,实现沉陷计算;然后基于VTK实现属性提取和后处理,进而实现沉陷地表的动态更新;最后建立VTK流水管线,将结果三维可视化.该方法突破了以往VTK主要用于三维可视化的局限,通过扩展VTK过滤器,拓宽了其专业应用.研究成果可用于地下煤矿与金属矿开采沉陷预计、开采沉陷的土地资源管理与复垦以及自然崩落法放矿的矿岩接触面模拟.     

太原市地面沉降的原因浅析

从分析地面沉降的现状入手,找到了引起太原市地面沉降的主要原因——地下水的过量开采,提出了防治地面沉降的有效措施。     

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。     

地下工程对地面既有高层建筑影响的数值分析

地下工程开挖引起的附近地面沉降会给建筑物带来不利的影响，影响了建筑物的安全使用。文中首先分析了地下工程开挖引起建筑物破坏的力学机理，然后用数值模拟研究分析了由于地下工程开挖在建筑物内部产生的附加应力和裂缝，最后提出了减少地下工程开挖对建筑影响的相应措施。     

济宁市城区地面沉降的成因和规律性探讨

在阐述济宁市城区自然地理、地质概况、水文地质条件、岩土体物理力学特征的基础上,利用地下水开采情况、地下水位动态、沉降观测及各种地层的有关参数等资料,分析了地面沉降产生的原因、发展现状和发展阶段,并通过对地面沉降和地下水开采的相关分析,认为目前地面沉降正处于较明显沉降的发展阶段,其产生的原因主要在于对深层承压水的超采,与地壳新构造运动无关.地面沉降的分布和发展具有如下规律:(1)地面沉降的速率和分布范围与地下水位的下降一致;(2)地面沉降与地下水位变幅呈正相关;(3)地面沉降速率受岩土体类型的影响,沉降漏斗与粘性土地层厚度的分布基本是一致的;(4)地面沉降中粘性土层的塑性变形和砂性土层的弹性压密并存.图2,表1,参8.     

基于元胞自动机模型的开采沉陷模拟

 开采沉陷模拟对矿区的环境治理和生态恢复具有重要意义.本文将开采沉陷理论与地理元胞自动机相结合,基于GIS平台,以VS2010为开发工具,利用面向对象的方法,构建了开采沉陷元胞空间,探讨了开采沉陷元胞自动机模型的框架结构及实现方法,构建了开采沉陷模拟对象关系图,建立了开采沉陷元胞自动机演化模型.以山西某煤矿为例,开发了开采沉陷元胞自动机原型系统,根据研究区的煤层条件和开发方法,进行了模拟实验,分析未来开采沉陷的演变过程,为土地复垦和生态修复提供依据.结果表明,采用面向对象的方法能够较好地进行开采沉陷系统分析和开发,基于GIS和CA进行开采沉陷模拟,开发方便,系统兼容性好,能够展示更多的时空信息,便于数据管理.在空间划分上,CA模型能够与传统的预计方法有机融合,较为准确地预测未来的地表塌陷损毁情况,为塌陷区治理提供依据.由于开采沉陷涉及的学科较多,未来还需进一步完善演化模型,探讨三维空间下的系统演化过程,提高模拟的真实感和实用性.     

铁法煤田沉陷灾害分区研究

针对铁法煤田因采矿引发的地面沉降和地面塌陷两种地质沉陷灾害进行研究,认为采法、采区、采深、采高、顶板管理是影响沉陷灾害的直接因素;岩性、构造、水文地质条件及矿坑降水是影响沉陷灾害的间接因素,其中矿坑降水是不可忽视的重要因素.根据地表沉降值、水平移动、倾斜、曲率现状值和预测值对沉陷区的建设场地进行危险性分级和分区,将铁法煤田沉陷区分为灾害危险性大区、危险性中等区和危险性小区,并提出了避让和治理措施,为沉陷区治理和沉陷区村屯规划提供决策依据.