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。     

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.     

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.     

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.     

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...     

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.     

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...     

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。     

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.     

基于GMS-SUB的地面沉降数值模拟研究——以太谷东站为例

大规模抽取地下水引起的地面沉降会带来诸多环境灾害和经济损失。为解决地下水开采造成的地面沉降问题,以山西省晋中市太谷东站研究区为例,在地下水渗流理论和太沙基一维固结理论的基础上,利用GMS-SUB模块建立了该研究区三维地下水流与土体垂向一维沉降的水土耦合数值模拟模型,预测研究区2025a 8月的地下水流场和地面沉降趋势,并与经验公式法预测的地面沉降量进行了对比。结果表明,太谷东站在预测期累积地面沉降量最高达到51.2mm,沉降漏斗面积可达10.64km²,数值模拟法在空间上很好地呈现了地面沉降的分布规律,可为地面沉降预测提供参考。     

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PSInSAR和GIS空间分析的南通市区地面沉降监测

为提高永久散射体雷达差分干涉测量(PS-InSAR)技术中大气延迟相位提取精度,在采用滤波方法从残余相位中提取大气延迟相位时,提出了基于结构函数的最佳滤波方法及滤波窗口大小的自动确定方法;并对PS(permanentscatterer)点的线性形变速率进行空间分析,了解其数据分布,探测离群值,然后进行Kriging插值,以获得高分辨率的沉降速率图.为验证方法的有效性,以江苏南通市区为试验区域,采用2006—2007年间15幅Envisat卫星SAR(synthetic aperture radar)图像进行地面沉降监测.结果表明,该方法有利于确保大气延迟相位的提取精度,获得了南通市区高分辨率的沉降速率图,发现南通市区存在多个沉降漏斗,但在2006—2007年间没有出现沉降速率特别大的沉降漏斗,大部分区域的沉降速率不超过11 mm.年-1.     

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。     

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.     

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SBAS-InSAR的延安新区地表沉降监测与分析

以延安新区为研究区,采用SBAS-InSAR方法对2015年建成之后的地面沉降进行监测分析,结果表明,2015-2019年延安新区雷达视线方向形变速率为-52～13 mm/a,垂直向形变速率为-74～18 mm/a.通过克里金插值发现延安新区有2个明显的西北-东南向的带状沉降区域,最大的沉降区域从南至北贯穿新区;新区东...     

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。     

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     

淤泥质海岸防波堤工程地基监测研究

港区内软土层深厚,地基条件复杂,堤身填筑高度大,给防波堤建设带来诸多隐患.为及时反映地基稳定状况、动态指导和控制施工进度,选取典型断面开展现场监测试验,对施工过程及工后的稳定性、变形、加固效果进行现场监测与检测.结果表明:地基沉降、深层水平位移在填筑期间发展较快,填筑至堤顶后逐渐趋于稳定.监测期内地基最大沉降量为760 mm,沉降速率在10 mm/d的安全标准范围,淤泥层压缩量占地基总沉降量的86%左右;地基最大深层水平位移在深度5～14 m范围的淤泥层内,水平位移速率小于5 mm/d.地基中总的孔压值在填筑期间上升,加载结束后孔压值开始缓慢消散,呈现出良好的规律性.防波堤建设后,淤泥地基的土性指标得到了不同程度的改善,地基强度得到明显提高.     

考虑侧向变形下抽降潜水引起地面沉降的计算

针对工程降水会给周边环境带来风险的问题,忽略降水工程的群井效应,基于裘布依假设求出基坑降水后地下水位的降落漏斗曲线方程.考虑到降水产生的附加应力在水平方向存在分量,采用分层总和法分别计算水位降落曲线上下疏干土与饱和土的地面沉降量,叠加后得到最终坑周地表的沉降量.结合数值计算及工程实例监测数据进行对比分析,表明改进算法比规范算法更接近实际,能够较准确地预测计算不同降深下由工程降水引发的周边不同距离的地表沉降量.