抽水对地壳形变观测影响的研究

抽水引起地面沉降问题早已引起世界各国的关注，是目前世界上许多取用地下水的国家共同面临的严重环境保护问题。我国地面沉降研究工作的开展已有10多年的历史，主要方法是利用沉降模型进行模拟推测，其弊端较多。由于缺少地下水水位和地面沉降的实际观测资料，难以进行细致的研究．蓟县地震台进行地形变监测已有十几年的历史，在长期的地形变观测中，不仅能监视到抽水引起地面倾角的地变化（经换算可得地面垂直方向的变化），还能监视地面因抽水引起地面水平方向的变化．为具体研究人工抽水与地壳形变的关系进行抽水实验。     

多元线性回归方法在地面沉降量预测中的解析及应用

地面沉降问题已经在世界范围内普遍存在,地下水的开发利用是导致地面沉降大面积发生的主要因素。针对城市地下水开采引起的地面沉降量预测和计算问题,在分析地下水水位变化引起的地面沉降机理的基础上,采用数理统计方法,依据工程实例分析了地面沉降量与地下水水位变化之间的相关关系,建立了基于太沙基有效应力原理的地面沉降量与地下水水位多元线性回归模型,用来预测未来地下水水位下降后引发的地面沉降量。该研究方法可为城市地下水开采引起的地面沉降问题研究提供思路和参考。     

地下水渗流沉降的三维耦合模型及程序的研制

研制可合理模拟预测基坑降水过程中引起地面沉降的计算机程序,并提出最优化降水方案.基于三维全耦合数值模型,笔者开发了GWS软件.GWS软件是以比奥固结理论为基础,将土体的非线性特征及土的渗透性随应力状态的动态变化考虑进去,通过耦合地下水渗流场和土体应力场进行模拟预测基坑降水过程中渗流场及地面沉降的变化.以一个实际基坑降水工程为例,经GWS软件计算得出5口井联合抽水方案,后续工程证明此方案正确、可靠.以三维全耦合数值理论为基础的GWS软件,可以为基坑降水工程引起的地下水渗流场变化及地面沉降量提供可靠的预测.     

淮南市抽排松散层地下水造成区域性地面沉降的机理分析

根据淮南地区地面沉降观测结果资料，分析了市区松散层特性，重点探讨抽排松散层地下水引起区域性地面沉降的机理，为本区地面沉降防治提供科学依据。     

上海市地面沉降防治措施及其效果

上海是我国著名的地面沉降灾害城市,经过45年来防治地面沉降的探索,取得了防治平原区地面沉降灾害的宝贵经验.上海地面沉降历史可分为两大时期,即1921～1965年快速沉降时期和1966～1995年的缓慢沉降时期.20世纪20年代以来,上海的主要地面沉降灾害有:潮水上岸、暴雨导致地面积水、高潮桥下通航受阻、基础设施遭损、地貌形态改变等.自1956年以来,上海采取了如下八个方面的防治措施:建设防汛墙、建设排涝泵站、压缩地下水开采量、开展地下水人工回灌、调整地下水开采层次、地面沉降监测与研究、制订地下水采灌方案及地面沉降法制措施等.如今,抵御住了潮水上岸的洪灾;暴雨导致地面积水程度大大降低.1966～1995年,上海市中心城区沉降量仅116mm(年均4mm),仅为1921～1965年的7%,取得了以中心城区最小的地面沉降量换取全市最大量地开发地下水资源的效果.     

基坑降水引起的地面沉降机理探讨

分析了基坑降水引起坑周边地面沉降的机理、影响范围,探讨了基坑降水引起地面沉降的影响因素及减少地面沉降的措施。以“上海某钢铁公司1780mm热轧厂旋流池超深基坑的深井降水”工程为例,指出之所以出现周边环境安全问题,多因抽水中含砂量高引起。     

江苏、浙江、上海严重告急长江三角洲爆发"沉默的土地危机"

地面沉降主要是由于过量超采地下水而引起的缓变型地质灾害．被称为“沉默的土地危机”。危机的破坏力是相当惊人的，地下水超采引起地下水水位下降，地面不均匀沉降加剧，大规模市政基础设施被破坏，地面塌陷、地裂缝、滑坡等地质灾害发生，海水入侵日趋严重，洪涝灾害逐年增加等。《长三角地区地下水资源与地质灾害评价》报告总负责人、南京地质研究所研究员郭坤一，首次向社会全面公开披露沉降概况及报告结果：现长江三角洲地区的地面沉降在区域上有连成一片的趋势．区内1／3范围内累计沉降已超过0．2米．最大沉降已达2．6米，面积近10万平方公里，经济损失达3500亿元。     

东三旗井数字化水位观测干扰异常分析与识别研究

本文对北京市昌平地震台东三旗井数字化水位观测中出现的锯齿型“凹型”阶变现象进行了研究,并结合观测环境条件、同井孔体应变观测、区域地震活动、GPS地面沉降观测等分析,探析了该异常现象的成因。结果显示,该变化可能与环境变化引起区域周围电磁场的改变有关,可能是地震活动或应力应变引起电磁量增加导致水位仪器电信号干扰异常引起,是前兆异常特征的可信度低。     

论蒙脱石的脱水作用及其对地面沉降的影响

过去对开采地下水所引起的地面沉降，普遍采用有效应力原理进行解释。由于早期的有效应力观点是以假设土壤颗粒与孔隙水均不可压缩为前提，所以无法描述粘土矿物层间水脱水反应所造成的体积改变。因此对由地下水超采导致粘土发生脱水作用，从而产生地层次要压密并用于地面沉降的研究较少。蒙脱石作为第四纪土壤地层中粘土矿物的主要成分，虽然颗粒细小，但其具有特殊的形态和结构特征、特殊的物理化学性质，在其成岩转变的过程中，记录了地面沉降整个过程的演变信息。蒙脱石在地层压实过程中所发生的脱水作用，造成层间水释出，需纳入到地面沉降量的计算范围之内。本文讨论了用费脱石的脱水作用来计其次要地面沉降量的相关问题。     

长江三角洲南部地面沉降与地裂缝

过量开采地下水导致长江三角洲南部产生严重的地面沉降和地裂缝,造成巨大的经济损失。地面沉降和地裂缝的发生和发展在时空上与地下水开采具有密切联系,在地下水开采高峰期,地面沉降速率明显增加,在地下水位稳定期和回升期,地面沉降速率显著减小,甚至出现少量回弹。平面上,地面沉降分布形态与主采层地下水位分布形态具有很强的关联性;垂向上,地面沉降分布形态与沉降层、主采层及土层的厚度、压缩性等有关,弱透水层和含水层都可能成为主要沉降层。开采地下水条件下土层的变形与其经历的地下水位变化过程有关,不仅弱透水层存在塑性和粘塑性变形,在一定水位变化条件下含水砂层也存在塑性和粘塑性变形。地面沉降是地表下所有受影响土层的变形之和,为了控制地面沉降和地裂缝的发展,应限制地下水的开采量,尤其是避免出现地下水位低于土层历史上曾经达到的最低水位。     

Advanced geophysical underground coal gasification monitoring

Underground Coal Gasification (UCG) produces less surface impact, atmospheric pollutants and greenhouse gas than traditional surface mining and combustion. Therefore, it may be useful in mitigating global change caused by anthropogenic activities. Careful monitoring of the UCG process is essential in minimizing environmental impact. Here we first summarize monitoring methods that have been used in previous UCG field trials. We then discuss in more detail a number of promising advanced geophysical techniques. These methods – seismic, electromagnetic, and remote sensing techniques – may provide improved and cost-effective ways to image both the subsurface cavity growth and surface subsidence effects. Active and passive seismic data have the promise to monitor the burn front, cavity growth, and observe cavity collapse events. Electrical resistance tomography (ERT) produces near real time tomographic images autonomously, monitors the burn front and images the cavity using low-cost sensors, typically running within boreholes. Interferometric synthetic aperture radar (InSAR) is a remote sensing technique that has the capability to monitor surface subsidence over the wide area of a commercial-scale UCG operation at a low cost. It may be possible to infer cavity geometry from InSAR (or other surface topography) data using geomechanical modeling. The expected signals from these monitoring methods are described along with interpretive modeling for typical UCG cavities. They are illustrated using field results from UCG trials and other relevant subsurface operations.     

天津市区地下水开采与地面沉降关系研究

为了准确预测地面沉降量,在1960—1993年天津市区地下水开采、地下水位及地面沉降34年实际资料的基础上,取前25年的资料,用统计软件SPSS10.0建立了开采量-沉降量、水位-沉降量的线性回归方程,并对所建立的线性回归方程进行了检验,发现地下水开采量与地面沉降量有着更好的相关性。利用所建立的开采量-沉降量线性回归方程对后9年的沉降进行了模型预测,结果显示预测是可靠的。因此提出建立某个特定区域的地下水开采量与地面沉降量的线性模型,可大大提高预测的精确度。     

淮北市水资源现状分析与可持续利用

淮北市是以地下水作为主要供水水源的城市。多年的超量开采,已造成水位持续下降,供需矛盾日益突出,水资源已成为束缚城市经济可持续发展的重要瓶颈。本文在分析淮北市自然条件和水资源利用现状的基础上,提出了合理使用地下水,充分利用矿区塌陷地表水,开展雨水利用新途径,工业循环节约用水和依法治水等综合举措,对实现淮北市水资源可持续开发利用进行了可行性探讨。     

我国东部矿区生态系统退化机理初探

煤炭开采已经给矿区生态系统带来了极大的危害，使矿区生态系统的生产力不断下降，矿区生态系统正在发生退化。华东地区是我国的主要煤炭产区，该地区为高潜水位区域，因此该地区的生态退化具有其独特性，地表塌陷引起的土壤盐渍化、地面积水、水土流失等是引起这一地区生态系统退化的主要原因。     

浑河流域地表水地下水水质耦合模拟

以浑河流域为研究区,在现场调查、动态监测和资料分析的基础上,根据浑河流域的具体实际条件,包括水文和水文地质条件,分别建立了浑河流域地表水地下水水流耦合模拟模型及水质耦合模拟模型.模拟对象包括地表水、包气带水和饱水带水.运用HydroGeoSphere（HGS）技术系统对地表水和地下水进行联立并行同步求解.根据浑河流域地表水地下水同步动态监测资料,分别对地表水地下水水流和水质耦合模拟模型进行了校正和检验.之后,根据设定的情景方案,应用所建立的模拟模型对浑河流域地表水地下水未来的水质污染状况进行了预报.结果表明：基于HGS技术系统的地表水地下水水流和水质耦合模拟模型能够刻画流域地表水地下水各自的运动规律以及二者之间的水力联系与相互转换关系.若地表水受到污染（如农田施肥）,不仅会影响到地表水,也会对地下水造成影响,反之亦然.     

上海市污水回用用于防治地面沉降

以上海市为例,介绍了地面沉降的危害以及现有的防治对策,同时提出了污水经处理后回用于防治地面沉降的新思想,主要包括两种方法:①将处理后的污水回灌地下补给地下水;②用处理后的污水回用代替部分自来水,减少地下水的开采量,以控制地面沉降。     

塔里木河中下游柽柳群落土壤碳通量及其影响因子分析

利用LI-8100监测塔里木河中下游柽柳群落土壤呼吸的日变化,分析了塔里木河中下游干旱荒漠区的温度、地下水和土壤水分对土壤呼吸的影响.结果表明:土壤呼吸的日变化是不规律的单峰值曲线,碳通量的最大值出现在正午12:00～16:00不等,由于受当日云量、风速等气象因子的影响,因此各个断面差异较明显.土壤呼吸与地下水位、各层温度、各层土壤含水量的关系都很显著:地下水位与柽柳根系关系密切,因此土壤碳通量与地下水之间的关系极显著,适合三次曲线模型;气温、近地表气温、地表温度与土壤碳通量成正相关关系,适合指数模型,但是15cm、20cm、25cm、30cm土层温度与土壤碳通量成负相关关系,适合三次曲线模型;土壤含水量与土壤呼吸之间存在极显著关系,适合三次曲线模型;经过多元回归分析得到土壤呼吸与温度、土壤含水量之间的关系模型可以解释67%的土壤呼吸的变化情况.     

长江三角洲地区环境地质问题

长江三角洲地区是中国经济快速发展地区 ,在发展中相应的环境地质问题也较严重。本文阐述了水土污染、地面沉降与海平面上升、区域地下水下降及软土变形与地基稳定性等问题现状。并对今后的发展趋势作出预测     

煤矿开采对地下水环境的影响及保护对策研究

在煤矿建设及煤炭开采过程中,由于顶板冒落、裂隙、断层及采空区等引发地表移动变形,改变了地下水的赋存环境,对地下水水质、水量及补给等产生一定影响.通过对山西某地千万吨级立井开拓矿井井田区域地下水环境现状监测及分析,根据井田构造及水文地质条件等,探讨在建设及开采过程中对地下水环境的影响,并通过研究地下水含水层、补给、径流、排泄等条件以及地下水环境质量现状,结合煤矿建设及开采过程中可能对地下水环境产生的各类影响,分析提出了相应的地下水环境保护对策.