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.     

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.     

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.     

郑州市区中深层地下水资源开发利用与保护

郑州市是地表水和地下水联合供水的城市,中深层地下水具有分布面积广、厚度大,补给径流条件优越、水量丰富、易于开采的特点.但是郑州市中深层地下水的开发存在着一些如降落漏斗、水质污染、地面沉降和地温空调井回灌不畅等对中深层地下水产生影响的问题,针对这些问题提出继续坚持郑州城市用水以"地表水与地下水联合供水,地表水供应为主"的方针,同时给出了郑州市地下水开发利用的相关对策.     

咸阳市地下水位动态及其与地裂缝发展的对应关系研究

为了明确咸阳市城区地裂缝与地下水开采的关系,在对咸阳市地下水开采历史和现状研究的基础上,根据多年的水位观测资料,研究了咸阳市地下水超采区多年的水位动态变化特征,并结合调查访问和资料收集,对比分析了咸阳市城区地下水开采与地裂缝的定性关系。结果表明:在1986—2006年的快速下降阶段,地下水水位下降了11.4 m;而2006年至今的回升阶段,地下水位上升了6.54 m,目前咸阳市地下水水位已经处于回升和相对稳定的阶段。咸阳城区的地裂缝在1991—2006年高发,2006年之后活动减弱,表明咸阳市地裂缝活动在时间上与抽水引起的地下水位变动具有很好的一致性。同时地裂缝发育的空间分布与抽水形成的水位降落漏斗也具有较好的一致性,说明地裂缝并不是沿渭河断裂全线发育,而是主要发育在城区两个主要的抽水沉降漏斗区,尤以漏斗边缘裂缝更为明显。研究结果对掌握咸阳地裂缝的成因机理,预测其今后的发展趋势,开展地裂缝地面沉降灾害的防治工作具有一定的指导意义。     

基于GIS的河北平原地下水位时空变化动态分析

根据1975、1980、1985、1990、1995、2000年的地下水位观测资料,利用 GIS技术,采用Kriging插值方法,分析了近25年来河北平原地下水位的动态变化过程,揭示了地下水位的时空演变规律,并探讨了地下水位下降的原因。1975—2000年,河北平原浅层地下水位下降10.2m,年均下降速率为0.41m/a,其中以1990—1995年下降速率最大,达0.74m/a。深层地下水位下降30.2m,年均下降速率1.21m/a,其中以1980—1985年下降速率最大,达1.83m/a。在区域分布上,自山前平原至滨海平原,浅层地下水位和下降幅度逐渐减小,而深层地下水位和下降幅度逐渐增大。降水和地表径流的减少以及地下水的严重超采是引起地下水位下降的主要原因。     

滨州市咸水入侵机理研究

分析深层地下水资源构成及40年来深层地下水水动力场、水化学场和开发利用状况,认为过量开采是深层地下水位持续下降和降落漏斗形成的主因,地下水降落漏斗的快速扩展是成水入侵的根本原因.采用解析法计算两个约束条件下深层地下水的允许开采量2 001.9 m3/a.提出了限量开采、回灌补源等防止成水入侵的措施.     

咸阳市地下水位动态及与地裂缝发展对应关系研究

咸阳市的地裂缝大都沿渭河活动断裂发育,部分专家把地裂缝的出现归为断裂活动所致。为了明确咸阳市城区地裂缝与地下水开采的关系,在对咸阳市地下水开采历史和现状研究的基础上,根据多年的水位观测资料,研究了咸阳市地下水超采区多年的水位动态变化特征,并结合调查访问和资料收集,对比分析了咸阳市城区地下水开采与地裂缝的定性关系,在1986-2006的快速下降阶段,地下水水位下降了11.4 m, 而2006-至今的回升阶段,地下水位上升了6.54 m,目前咸阳市地下水水位已经处于回升和相对稳定的阶段。据调查,咸阳城区的地裂缝在1991-2006年高发,2006年之后活动减弱。由此可以确定咸阳市地裂缝活动在时间上与抽水引起的地下水位变动具有很好的一致性。同时地裂缝发育的空间分布与抽水形成的水位降落漏斗也具有较好的一致性,地裂缝并不是在渭河断裂全线发育,而是主要发育在城区两个主要的抽水沉降漏斗区,尤以漏斗边缘裂缝更为明显。研究对于掌握咸阳地裂缝的成因机理,预测其今后的发展趋势,开展地裂缝地面沉降灾害的防治工作具有较好的指导意义。     

基于SBAS技术的天津市地面形变特征分析

地面沉降是一种普遍存在的地质灾害,天津是中国地面沉降较为严重的城市之一,对地面形变特征的研究,有助于了解地面沉降分布,合理进行城市规划。基于覆盖天津地区的Sentinel-1升轨和降轨数据,使用改进的小基线时序干涉测量方法获取卫星视线向(line of sight, LOS)向形变速率场,针对沿海地区大气影响严重等问题,引用InSAR通用大气校正在线服务(generic atmospheric correction online service for InSAR, GACOS)模型去除大气误差影响。从获取的天津地区形变速度场可以看出,天津市区内形变量相对较小,市区周边的静海区、西青区存在一定的形变漏斗,最大LOS向形变量约-40 mm/a;武清区和北辰区形变量最大,有一个范围和形变量级都较大的形变漏斗,形变漏斗中心为武清区王庆坨镇,其最大LOS向形变量在升轨和降轨结果中分别为80 mm/a和99.2 mm/a,结合该区域土地利用情况,发现主要是由于产业园密集建设,导致工业和生活用水过度导致地下水超采。从形变结果可以看出,后续需要对存在形变漏斗的区域进行科学用水管理和合理城市规划,从而...     

敦煌绿洲地下水时空变异特征及其对土地利用/覆被变化的响应分析

应用遥感和地统计学方法,分析敦煌绿洲土地利用/土地覆被变化对地下水位时空变异的影响,通过半变异函数模型、克里格插值拟合敦煌绿洲1987年和2008年地下水位时空变异性特征,结合遥感解译生成的1987年和2007年二期土地利用/土地覆被类型分类图,叠加分析不同地下水埋深变化与土地利用类型转移之间的关系.结果表明:人为因素对地下水位空间异质性变化有较大影响,1987-2007年间地下水位的最大自相关距离显著增大,地下水资源的连通性和脆弱性也在增加.耕作区、城建用地和无植被区面积增加,各类草地和灌木林地面积减少,生态环境有退化趋势.地下水时空变化与土地利用与覆被变化具有一定的响应关系.干旱区温度的升高对绿洲地下水位变化具有一定的影响,而耕地的增加、抽水灌溉、渠系衬砌、旅游业蓬勃发展等人类活动加大了耗水量,减少了地下水补给,占用了生态用水,是导致绿洲地下水位持续下降的主要原因.     

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...     

基于InSAR的北京市平原区地下水动态监测

北京市平原地区由于长期的地下水开采,导致该地出现地表沉降的地质问题,为实现将InSAR技术应用于地下水的动态监测,采用北京市2007～2010年16景ENVISAT-ASAR数据,利用小基线集技术(small baseline subset,SBAS),得到北京市2007～2010年地表沉降信息,并结合地下水水位埋深数据构建了地下水监测的线性回归方程.得到以下结论:(1)2007～2010年期间,北京市平原区的沉降开始于朝阳区,向四周扩散,且一直在持续;(2)地下水开采与地面沉降正相关;(3)根据地下水与沉降信息构建的三次线性方程,相关性系数最高可到达0. 797;(4)沉降量与GRACE监测的地下水变化具有极高的相关性,因此可以根据GRACE反映的地下水的变化与累积沉降量的相关关系进行空间的降尺度,以提高GRACE数据反映地下水的空间分辨率。     

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。     

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.     

沈阳市规划中心区地下水利用优化管理模型

通过对区内多年地下水动态的分析,地下水系统的储存和释放功能特征的研究,建立了地下水系统状态模拟模型·对该模型采用模型分解技术,求出非线性响应矩阵,再利用迭代解法将非线性响应矩阵用一系列线性响应矩阵来叠加,生成二级混和响应矩阵·在此基础上,建立了地下水利用优化管理模型,目标是控制区内地下水位持续下降与降落漏斗扩展,控制污染地表水体对地下水的影响以及满足浑南新区的供水需求·优化结果表明可新增地下水开采量12.98×104m3/d,为提供合理的区域开采井布局和地下水位约束提供了技术支持,达到了对本区地下水系统进行优化管理的目的·     

基于小基线集时序干涉雷达分析武汉中心城区地表沉降时空特征

利用2015—2016年期间获取的15景Sentinel-1A TOPS SAR影像,采用小基线集时序干涉雷达(interferometric syn-thetic aperture radar,InSAR)分析方法,研究了武汉中心城区的地表沉降特征,分析并建立了该地区地表沉降与城市建设、降雨量和长江水位变化等因素的关...     

太原市地下水资源可持续利用与地质环境保护

太原市是中国北方严重缺水的城市之一，长期以来，深层地下水作为主要供水水源，以人工管井方式集中开采；缺水不仅严重制约了太原市经济的发展，而且加剧了地下水超采，引发了岩溶泉水断流、大面积降落漏斗、地面沉降、地下水水质污染等环境地质问题，今后地面沉降还有加剧的趋势．引黄工程对解决太原市水资源短缺和缓解环境地质问题将起到一定的作用，但其水质、水量不稳定，水价能否保证取水用户少用或不用自备井水，还需要在实践中探索．分析了太原市水地质条件，地下水开发利用现状，指出当前应重视并着力解决的环境地质问题，提出了相应的地下水资源可持续利用与地质环境保护措施，对太原市地下水资源可持续发展具有重要意义。     

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。