城市地下水流场人工调控与减灾方案

以郑州市为例,针对城市区域长期过量开采地下水导致的一系列严重的环境地质灾害,诸如地下水水位持续下降形成区域地下水降落漏斗并不断扩张、含水层疏干、供水井吊泵、泉水断流、地下建筑工程浸没、地面沉降和塌陷等,探讨了城市地下水流场人工调控的减灾方案。建立了地下水系统的准三维动态数值仿真模型,以非均质各向同性渗流模型仿真地下水流,用不规则三角网格有限差分法求解了三维数值仿真模型。先解逆问题反求参数,再解正问题计算地下水各项资源量,数值仿真预报地下水渗流场至１９９８年。在此基础上,通过地下水渗流场的宏观调控与优化管理,使研究区内不合理开采地下水资源所引发的环境灾害减小到最低程度,为郑州市的环境减灾工作提供了科学依据。     

盾构施工地面沉降预测的大数据技术应用研究

盾构掘进引起的地面沉陷常会危及到施工安全和周围环境,如何有效预测地面沉降是减少事故发生的迫切要求。在综合国内外研究成果的基础上,提出应用大数据技术对盾构施工引起的地面沉降进行分析预测,阐述其必要性和创新性。基于盾构施工技术和大数据分析法的特点,应用关联分析法,以探索地层条件、主要掘进参数与地面沉降量之间的关联规则和预测模型为目标,拟定地面沉降分析预测的研究步骤。通过工程实例试算,说明应用大数据技术的可行性和合理性,为盾构施工引起地面沉降分析开辟新的途径。     

基于BIM信息模型的三维滑坡地质灾害预测方法

由于传统方法在预测滑坡地质灾害精度较低,基于此,该文提出基于BIM信息模型的三维滑坡地质灾害预测方法。引入了BIM信息模型的框架,通过最优权重值的确定,完成了三维滑坡地质灾害预测数据的预处理;在BIM信息模型的背景下,利用随机差分方程建立了预测数据之间的依赖关系,通过建立预测序列的数学模型,得到了地质灾害预测的目标函数,完成基于BIM的预测序列模型的构建;通过三维滑坡地质灾害预测算法设计,实现了基于BIM信息模型的三维滑坡地质灾害预测。     

哈尔滨市开采地下水引起的地面沉降及其对工程的危害

简述了哈尔滨市的地下水文条件及开采地下水所产生的影响,将开采过程分成四个阶段模拟,分析了开采地下水引起的地面变形,给出了地面沉降随时间的发展,考虑了引起地面沉降的主要压缩土层,最后,初步评估了地面沉降对工程的可能危害。     

地面沉降:全球共同面临的灾难

地面沉降又称地面下沉或地陷,是全世界共同面临的一种地质灾害。地面沉降主要是在人类工程经济活动影响下,由于地下松散土层固结压缩而引起的地表海拔标高缓慢降低的现象。它是一种缓缓演变的地质灾害。在全世界范围内,出现地面沉降的城市普遍存在。按     

三维地质建模及其在地下空间开发的应用研究∗

为了建立精确三维地质模型,了解地下空间情况,提出一种优化的建模方法,以钻孔数据为基础,利用surfer软件对数据进行插值拟合,运用Civil 3D 的曲面功能创建三维地质模型,并引入地质剖面图进行模型修正。以苏州观前街区为例建立三维地质模型,较为真实地反映了该区地质情况;通过剖切模型生成的三维地质模型栅格图、平切图对三维地质模型进行可视化分析,从而了解研究区域地质构造、地层起伏和变化规律;通过Civil 3D 软件的二次开发建立剪切地下构筑物的插件,实现地下空间开挖的功能,直观清晰地获取研究区地下空间的地质情况。工程应用结果表明,该建模方法较为精确,生成的三维地质模型有助于指导地下工程建设,对未来地下空间开发具有实际指导作用。     

大庆地区地面沉降问题初探

地面沉降是目前国内外常见的典型地质灾害之一.简要介绍了大庆地区的地质环境及地下水开采历史和现状,利用已有的资料对大庆地区由于地下水开采而引起的地面沉降量进行了预测,对其地面沉降问题进行了初步探讨.研究结果对进一步开展大庆地区地面沉降研究、国土资源整治和地质灾害防治等工作有一定的参考价值.     

三维离散单元法在泥石流堆积研究中的应用

泥石流在河道汇流部的堆积会引起主河道河床和水流的改变。为了研究泥石流的堆积与输移规律，在对传统离散单元法(DEM)进行分析的基础上，提出了适用于计算泥石流运动的三维离散单元模型，并应用该模型计算了主河在无水(或弱水流)条件下，泥石流的堆积过程与堆积扇形态。在此基础上，提出了泥石流(采用离散单元法)与主河水流(用流体力学方法)交替计算的耦合模型，模型重点考虑了堆积体与水流交界面单元格中泥沙的沉积与输移，并按单元格中的流动状态和泥沙浓度来确定泥沙的沉积与输移。运用改进后的模型计算了无水和有水流作用下的两种堆积过程，其堆积体的纵向坡面变化、堆积扇的几何形态、泥沙浓度分布等，均得到了较详细的刻画。     

盾构隧道邻近地下连续墙围护结构施工影响研究

通过室内模型试验分析研究了城市中盾构隧道施工对邻近基坑围护结构及其周边砂土地面沉降的影响效应。研究结果表明:基坑围护结构对其周边由盾构施工诱发的砂土地面沉降存在一定的约束作用,且围护结构角部对周边砂土地面沉降具有更强的约束作用;盾构开挖面到达监测断面将诱发处较大增幅的地下连续墙墙身附加应变及其周边砂土地面沉降,而当开挖面超过监测断面约1.7D,地下连续墙墙身附加应变及其旁侧的砂土地面沉降将趋于稳定;盾构动态穿越施工将导致邻近侧向地下连续墙角部墙身底部与中段墙身中部出现较为明显朝向隧道的弯曲变形。试验结果揭示了盾构动态穿越施工导致的邻近侧向地下连续墙基坑围护结构弯曲变形规律,有利于对地下连续墙围护结构采取有针对性的加固保护措施。     

基于三维变密度流模拟的潍坊北部沿海区海(咸)水入侵研究

莱州湾南岸是我国海(咸)水入侵地质灾害较严重的地区之一。为研究海(咸)水入侵过程,优选合理的防治方案,本文采用三维变密度数值模拟方法,对潍坊市北部沿海区海咸水入侵过程进行模拟,并利用实测的水位与TDS(Total Dissolved Solids)浓度数据对模型进行识别验证;然后,利用数值模型分析未来50年不同方案的防治效果,确定最优的海(咸)水入侵防治方案。研究结果表明:潍坊市北部沿海区地下水流场已由天然场逐渐转变为人工场,人类活动对地下水流场的影响越来越大;区内地下水流场存在2个淡水漏斗区,1个卤水漏斗区,以及漏斗之间的分水岭区域,地下水流向均是向漏斗中心汇流;未来50年,4种防治方案下海咸水入侵界线均向北回缩,回缩距离在500-8 000 m之间;通过4种防治方案对比发现,减少淡水开采量引起海(咸)水入侵界线向北回缩的距离更大,防治效果最优。     

Global sea-level rise is recognised, but flooding from anthropogenic land subsidence is ignored around northern Manila Bay, Philippines

Land subsidence resulting from excessive extraction of groundwater is particularly acute in East Asian countries. Some Philippine government sectors have begun to recognise that the sea-level rise of one to three millimetres per year due to global warming is a cause of worsening floods around Manila Bay, but are oblivious to, or ignore, the principal reason: excessive groundwater extraction is lowering the land surface by several centimetres to more than a decimetre per year. Such ignorance allows the government to treat flooding as a lesser problem that can be mitigated through large infrastructural projects that are both ineffective and vulnerable to corruption. Money would be better spent on preventing the subsidence by reducing groundwater pumping and moderating population growth and land use, but these approaches are politically and psychologically unacceptable. Even if groundwater use is greatly reduced and enlightened land-use practices are initiated, natural deltaic subsidence and global sea-level rise will continue to aggravate flooding, although at substantially lower rates.     

灰色GM(1,2,M,N)在地面沉降预测中的应用

通过分析地面沉降过程与地下水开采量之间可能存在的时滞性以及非线性关系,将原有的灰色GM(1,2)模型改进为灰色GM(1,2,M,N)模型。通过对天津市塘沽、汉沽以及大港三区的沉降实例进行计算,发现新的模型能够较好地拟合和预测历史沉降过程,并且预测结果合理。     

扬州市城区地面沉降现状与防治对策

扬州市城区第四纪地层覆盖差异很大，明显分成两个不同的区域：扬州城区西南部仅为全新统和上更新统沉积，厚度较薄；而扬州城区东北部，第四纪地层发育较全，厚度较大。地层上的差异使得扬州市城区地下水的开采也呈现出差异性：城区地下水主采层第Ⅱ、第Ⅲ承压含水层主要在城区东北部，西部、南部缺失。由于主要开采层集中在东北部，加之较长期的地下水过量开采，使得本区地下水水位降落漏斗主要分布在城区北部。通过对20年前测量过的一些水准点和监测井的水准复测，证实扬州市城区确实有地面沉降的发生。但扬州城区的地面沉降量并不是很大。结合地质水文条件的分析，文章提出地下水位控制在一定范围之上（-30m）对地面沉降的影响较小的观点，认为应合理控制开发地下水。针对扬州市城区的地面沉降现状，提出在现有地面沉降监测设施的基础上，再补建一些地面沉降监测GPS标石点，对一些重点区应加密布设。同时，密切关注地下水位的变化，预防严重地面沉降灾害的发生。     

地面沉降成灾临界水位的识别及意义

在分析以往研究不足的基础上,首次提出了地面沉降成灾临界水位的概念及一般确定方法。以长江三角洲地面沉降区代表城市为例,给出了根据已发生地面沉降灾害城市的地面沉降监测数据确定地面沉降成灾临界水位的具体方法,并确定了该地区地面沉降成灾临界水位。分析了地面沉降成灾临界水位对预防地面沉降灾害发生及合理开采地下水资源的重要意义。     

基于GIS的矿山塌陷损害评价系统及可视化方法

在各种工程塌陷问题中,矿山开采引起的地表塌陷是最为严重的一类,矿山塌陷是工程防灾减灾的重要内容。本文围绕“基于GIS的矿山塌陷损害评价系统”的构筑问题,对矿山开采塌陷的三维计算方法和塌陷数据的组织及可视化方式进行了探讨,给出了丘陵和低平山地条件下地表塌陷的三维可视化预计方法,实现了DEM和地表塌陷盆地的可视化表达,并对三维地形图与三维塌陷图的可视化叠置进行了探索。     

地下水开采引起的地表变形调查方法

过量的地下水开采可以诱发地面沉陷、建筑物开裂破坏等城市地质灾害和工程地质环境问题。通过对某工厂地表变形特征和分布规律的调查分析，论证了地下水开采与地表变形的关系，指出其某个水井抽水是引起厂区及附近地表变形的主要诱因，且水井距离地下水径流带越近，地表变形就越严重。实践证明，通过水文地质与工程地质调查和抽水试验，可以推断抽水与地面沉陷的水力联系，利用天然电场选频法、联合剖面法、高密度电法和探地雷达等物探方法能够从空间上判断地表及建筑物变形的动力源；动、静态应变的实时观测和分析可以从时间上证实抽水与地面变形的因果关系。     

苏州地面沉降区土层微观结构和宏观力学性质分析

地面沉降是苏州地区主要的地质灾害之一,由于长期开采地下水,该地区地面沉降不断加剧,制约了经济发展。结合土体微观结构定量分析和宏观力学性质试验,探索地面沉降问题的微宏观机制。以苏州地面沉降区200m的钻孔土样为研究对象,开展了快速固结、液塑限测定等一系列土工试验。采用冷冻干燥法获取各土层的SEM图像,使用PCAS分析软件对土样进行微观结构分析并在钻孔中布设FBG光缆进行持续性土层应变监测。结合液、塑限试验,快速固结实验数据,微观结构定量分析结果与光纤监测数据,得出以下结论:沉积土层的含水率,液性指数,压缩系数随深度递减;随着深度的增加,土层的定向性由差变好;第二承压含水层土层孔隙大且数量多,压缩潜力强于第三承压含水层,稳定性较差,有必要开展进一步监测研究。     

福州温泉区地面沉降灰色系统预测模型

地面沉降是一种永久性资源损失的环境地质灾害现象，其具有成生缓慢、持续时间长、影响范围广、成因机制复杂和防治难度大等特点。福州温泉区地面沉降的影响因素是多方面的，包括地质条件、地热水开采、地下水水位动态变化、地面荷载等多种因素。根据灰色GM(1，1)模型的建模机理和条件，采用灰色系统理论，对福州温泉区的地面沉降历史观测数据进行处理，建立了福州温泉区灰色动态GM模型，模型的预测计算结果与实测数据拟合良好。还可以将新的实测数据补充到GM模型中，并剔除一些老的数据，再建GM(1，1)模型，因此GM(1，1)模型具有动态时变性。     

山西霍州西部地裂缝地质灾害成因分析

自20世纪90年代以来，山西省霍州西部地区出现了大量地裂缝，破坏了许多房屋和耕地，并且改变了地下水资源的空间分布，严重影响了当地人民的日常生活和地区经济发展。由于该地区地裂缝的成因尚不清楚，防治措施难以制订，其影响范围内的人群、房屋、耕地、水资源仍然受着地裂缝地质灾害的威胁。基于此种状况，在调查霍州地区采空塌陷地裂缝时空分布的基础上，结合区内区域地质、水文地质、工程地质及人类经济工程活动等条件，分析了地裂缝形成的主要原因。分析结果认为，采煤形成的采空区和采煤排水造成的地下水位下降是地裂缝形成的主要原因，雨水的冲蚀加速了地裂缝的扩展，确定了该地区地裂缝的非构造属性，并据此提出了相应的治理措施。     

上海市地面沉降的经济损失评估

地面沉降是普遍的城市灾害和典型的缓慢积累型地质灾害。本文首次采用工程费用法,结合修正的人力资本法,定量评估了上海市由于地面沉降而修筑黄埔江、苏州河沿岸防汛墙的经济损失,估算了地面沉降造成码头、港口受淹、市区积水、桥梁净空减少等方面的经济损失。得出上海地面沉降的经济损失总额达508470.379万元,自1921年地面沉降以来每年的经济损失为7263.626万元。研究表明,控制地面沉降不仅具有积极的环境效益,更具有显著的经济效益。