北京市平原区地下水开采量反演的数值模拟方法

准确获取地下水开采量统计数据是进行水资源管理的基础,但是由于诸多人为因素,北京平原区调查统计得到的开采量数据与实际产生的开采量有出入.本文提出了地下水开采量反演的地下水数值模拟方法.为获取更接近实际的地下水开采量,基于有限元数值模拟软件FEFLOW,建立了北京市平原区(不包括延庆盆地)地下水流数值模型,依据各行政区开采量对平均水位的灵敏度系数,利用2012-2014年111孔地下水监测井的月动态数据,通过拟合模拟水位和实测水位,采用人工试错法对各区的开采量数据进行反演校正.反演后得到北京市平原区2012-2014年总开采量分别为23.16亿、21.77亿和23.44亿m3.反演后各单孔模拟和实测地下水位拟合较好,模型能较为真实地反映北京平原区地下水动态.以顺义区为典型,利用模型分析了区域地下水位与地下水开采量的关系.模拟结果可为北京市分区县地 下水管理考核工作提供决策支持.      

SBAS-InSAR技术在辽宁鞍山地表形变监测应用研究

矿产资源的开采造成地表沉降、道路塌陷、房屋变形、边坡破坏、水土流失等,甚至会造成滑坡、泥石流等地质灾害;而地下水的开采会导致城区地表发生沉降,引起房屋变形,造成人们生活和生命财产损失。通过使用SBAS-InSAR技术处理鞍山地区2017年11月8日到2018年4月13日14景sentinel-1A数据,获得该地区的累计沉降量及年平均沉降量。并通过资料进行分析得到该地区地分析产生形变的原因为采矿、地下水开采以及地质条件地影响。     

基于小基线集干涉测量的天津地区地表沉降时空分析

基于覆盖天津地区2017—2019年的30景Sentinel-1A影像数据,采用小基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)方法对研究区域进行地表沉降监测,获取了天津地区的年平均沉降速率和累积沉降,并与水准数据进行比对,最后分析了该地区的沉降时空特征。结果表明:2017—2019年大部分区域地表形变速率为-15.8～4.1 mm/a,最大沉降速率超过-130 mm/a,最大沉降中心位于天津市西青区王庆坨镇;基于SBAS-InSAR获取的沉降结果与水准测量结果比对,其精度达到2.96 mm;地表沉降受地下水开采、城市基础建设的发展以及工业用地量、人为活动等方面因素影响明显。     

黑河干流中游地区地表水和地下水集成模拟与应用

黑河干流中游地区内地下水和河水、泉水的转化以及综合利用具有西北干旱区的典型性.在一维明渠汇流和三维地下水流耦合数值模型的基础上,结合1995—2003年的黑河水位、流量和地下水头监测等数据对模型进行了识别,分析了正义峡站黑河水位和流量、地下水头变化和地表水和地下水综合利用状况,说明模型是可靠的.同时,利用GRACE重力卫星和GLDAS土壤含水量数据反演了2004—2012年地下水储量的变化,根据2004—2007年监测和模拟地下水头对比效果反推了研究区的地下水开采量,模拟发现地下水向黑河排泄水量、泉水溢出量和潜水蒸发量基本呈逐渐下降的趋势.其成果可为黑河干流中游地区水资源管理和综合利用提供服务.     

海河流域地下水储量时变趋势分析

海河流域水资源短缺,水资源供需矛盾突出,地下水供水量占流域总供水量的65%.长期以来,地下水资源被超采利用,然而由于监测地下水储量变化的监测井数量有限且分布不均,很难从流域尺度把握地下水储量的时空变化.本文利用GRACE重力卫星CSR05数据反演推算了海河流域2005～2009年间地下水储量的时序变化,为合理利用地下水资源提供科学依据.为验证GRACE反演推算结果的可靠性,将结果与该流域170眼监测井的数据进行对比分析,结果显示二者的变化趋势基本一致.研究结果表明:海河流域2005～2006年间地下水储量整体有所增加,且增加的幅度在逐步增大,在2006年达到峰值;自2006年起,地下水水储量上升的幅度呈缓慢减小的趋势,一直持续到2007年夏季.随后海河流域地下水储量减少,且减小的幅度变化不大.由此可以看出在该5年中地下水储量变化的整体趋势是逐年较小的.     

神东矿区土壤湿度遥感监测与双抛物线型NDVI-Ts特征空间

 结合神东矿区环境与灾害遥感监测与分析,根据MODIS/AQUA卫星产品的归一化植被指数(NDVI)和地表温度(T_s)数据,分析了基于1km和500m分辨率数据的NDVI-T_s特征空间,发现NDVI-T_s特征空间均具有双抛物线型特征。与基于1km和500m分辨率数据的NDVI-T_s三角形特征空间进行对比分析,并将得到的温度植被干旱指数(TVDI)数据与实测土壤湿度进行相关性分析,结果表明1km双抛物线型NDVI-T_s特征空间能更好地反映地表0—5cm土壤湿度,而500m双抛物线型NDVI-T_s特征空间在监测10cm土壤湿度时更有优势。以通过双抛物线型NDVI-T_s特征空间得到的TVDI作为旱情遥感监测指标,评估了2010年10月8—23日16d和2010年10月8日当天的神东矿区旱情,揭示了矿区旱情的空间特点。     

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.     

海河流域地下水储量空间变化趋势分析

近年来,随着工农业的发展,海河流域的地下水资源被严重超采利用,然而由于监测地下水储量变化的监测井数目有限并且分布不均,很难从流域角度把握地下水储量的空间变化趋势.本文利用GRACE重力卫星最新CSR RL05版数据反演推算了海河流域2005～2009年间地下水储量的空间变化,这为合理利用地下水资源提供了科学依据.首先为验证GRACE反演推算结果的可靠性,将结果与该流域监测井的数据进行对比分析,结果表明二者的变化趋势基本一致.然后对海河流域地下水储量变化的空间分布进行分析和讨论,并与《河北省平原区地下水通报》进行对比分析.研究结果表明：在2005～2009年时间段内海河流域地下水储量变化均处于下降的趋势,变化范围在-10～-44 mm/a,大部分区域下降的幅度较大,以石家庄、邢台等地下降幅度较为严重.     

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。     

D-InSAR技术在矿区沉降监测中的应用分析

研究利用分别于2007年12月15日和2010年3月22日获取的两景覆盖某矿区的PALSAR影像,以SRAM-3 V2的DEM作为外部DEM数据进行二轨差分处理。主要介绍了二轨法的主要流程,提取了差分干涉图、增强干涉图、相干图和地面形变图。通过地理编码得到地理坐标下矿区的沉降值,并在与水准实测沉降值对比后,验证了D-In SAR在矿区沉降监测应用的可行性。研究结果表明,D-In SAR技术能够准确反映出地表沉陷的位置和下沉程度,监测结果能达到一定精度,尤其在矿区这种以垂直沉降为主的区域沉降监测优于传统监测手段;随着D-In SAR技术的改进,其在地表沉降监测的精度和准确性会相应提高,应用也会越来越广泛。     

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.     

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.     

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。     

北京平原地下水流数值模拟情景分析

在非稳定流模型(1995~2014年)基础上设计5个情景:现状(A)、回灌(B)、沉降中心停采(C)、沉降中心部分减采(D)及不同沉降中心不同减采比例(E),对北京平原2015~2030年地下水可持续利用进行分析。结果表明:(1)现状条件下,由于连续干旱及应急水源地的投入运行,北京平原地下水储存量被持续大量消耗,地下水位快速下降;(2)预测期内平均来说,A和B分别消耗1.16×108、0.28×108m3/a的地下水储存量,而C、D、E储存量分别恢复3.52×108、1.18×108、2.83×10~8m~3/a;(3)设计合理情景F:5区(八仙庄)、6区(天竺)和7区(王四营)的工业和城市生活用水分别减采0.51×108、0.12×108、1.76×108m3,总开采量19.28×10~8m~3,F是北京平原未来应采取的最优开采情景。     

采用时序InSAR技术的广汉市地面沉降监测及影响因素分析

随着城市化进程的不断推进,建设施工活动和地下水开采等频繁人类活动对城市地表稳定性的影响程度逐步加深。基于2018年3月~2021年12月的Sentinel-1A数据,结合永久散射体干涉技术中利用振幅离差指数提取高相干点的方法,采用小基线集干涉技术,获得了广汉市的地面沉降速率和沉降时序,据此分析了广汉市沉降的特征及原因。结果表明,在研究时段内,广汉市接近90%的地区未出现严重沉降现象,小汉镇、金雁街道、三星堆镇和向阳镇出现小规模沉降,施工区及其周边沉降相对严重,最大沉降速率为-31 mm·年-1。此外,沉降主要出现在2018~2020年,建筑施工活动和降水是引起地面沉降的主要因素。     

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...     

天津沿海地区地面沉降及其影响因素

利用GIS空间分析方法, 以1980?2005年大地水准点测量数据为基础, 对天津沿海地区地面沉降的时空分布进行研究, 结果表明整体沉降速率逐渐降低, 并由海向陆递增。影响天津沿海地区地面沉降的主要人为因素是地下水超采, 主要自然因素是软土层次固结。严格限制开采地下水仍是未来一段时期控制地面沉降的有效措施。     

上海地面沉降地下水渗流场与地层应力场分析

为有效控制上海地面沉降发展,利用地下水位与地层变形的实测资料,分析了地下水渗流场与应力场的变化特征及其制约机制。结果表明:地面沉降与地下水渗流场、第四纪地层的应力场关系密切;开发利用地下水资源以及工程建设活动,是渗流场与应力场发生变化的重要影响因素;地层空间分布的不均一也使渗流场和应力场发生突变并呈现非线性;深部含水层集中开采导致的地下水位持续下降以及浅部含水层的工程降水和建筑荷载,是上海地面沉降防治面临的新问题。该研究有助于上海地面沉降系统调控对策的制定与防治技术措施的实施。     

地面沉降的计算理论和方法

在综合近几十年来国内外地面沉降研究资料的基础上 ,分析了由于抽取地下水引起地面沉降计算的研究现状 ,并提出了今后的发展方向。根据太原市的实际情况 ,建立了一种分析开采地下水引起地面沉降的有限元方法