北京地面沉降与地下水开采时空演变对比

区域地面沉降是世界上很多城市都要面对的一种"城市病"。地下水过量开采是这一问题最普遍的原因,北京也因此出现了严重的地面沉降问题。为了全面认识地下水开采格局变化下的地面沉降发育分布的新特点,推动实现《北京地面沉降防治规划(2013-2020年)》中的"控沉目标",对北京市从解放初期至今60多年间的地下水开采和地面沉降演变进行了时间和空间上的定性定量对比分析。结果表明:地面沉降的形成发展阶段与地下水开发利用阶段高度吻合;地面沉降中心区与地下水位降落漏斗区的时空变化高度相关;随着地下水开采深度整体上向地表以下更深层发展,主沉降层逐渐向深部(100m以下)地层转移,为地面沉降防控决策制定提供了依据。     

地下水人工回灌和停采对地面沉降控制的影响分析

地面沉降是全世界主要的工程地质灾害之一,而地下水超采是造成地面沉降的主要原因之一。为研究地下水人工回灌和停采对北京平原地面沉降的影响,采用三维地下水模型和情景设计法,设计3个情景(保持现状、人工回灌和地下水停采)对北京平原区域及沉降中心的沉降速率进行模拟。结果表明:保持现状、人工回灌和地下水停采等情景下北京平原在2015、2020和2030年的区域地面沉降分别为24 mm/a左右、12. 7～23. 2 mm/a及12. 4～23. 7mm/a,沉降中心地面沉降分别为39. 30～158. 62 mm/a、21. 09～165. 83 mm/a及16. 5～162. 95 mm/a;人工回灌和地下水停采对研究区地下水水位和含水层储存量的恢复以及地面沉降的控制有显著的促进作用,但地下水停采的效果要优于人工回灌的效果;只有综合考虑社会经济发展和地面沉降控制,才能既控制地面沉降的恶化,又保证北京平原社会的可持续发展。     

改进的集对分析法在地下水质评价中的应用

将近年来应用较为广泛的集对分析理论与模糊数学综合评判法进行对比分析,取各自优点,通过模糊数学综合评判法的复合运算思想的启示,参照内梅罗指数法的优缺点,改进集对分析法中的运算方式,并结合五元联系数态势表,既能更为准确地评价水质级别,又能区分同一级别的水质优劣状况。     

北京大兴区第四系地下水氟分布特征及成因分析

北京大兴地区西南部第四系地下水氟含量普遍超标,严重制约区域供水。通过取样化验,分析了研究区高氟地下水的分布特征和分布范围。综合区域水文地质、地貌、地质构造、地层岩性及水化学等方面特征,分析了高氟水的成因,认为浅层高氟水的形成机理属于F-蒸发浓缩富集型,而深层高氟水中的氟则是来自于基底富氟白云岩。研究成果对区域供水井的设计施工,以及保障区域供水安全具有现实社会意义。     

不同垃圾场地类型地下水污染风险评价

通过对垃圾场地本身存在的内在风险、垃圾场地所处位置的地下水防污性能、垃圾场地与水源保护区间的关系分析,对垃圾场地地下水污染风险进行评价。垃圾场地内在风险采用灰色聚类法进行评价,垃圾场地地下水固有防污性能采用DRASTIC模型进行评价。对北京两不同垃圾场地类型地下水污染风险评价结果表明,位于冲洪积扇上部,以沙砾石为主的粗颗粒地层,地下水防污性能较差,地下水的污染风险高,不适宜做垃圾场地;位于冲洪积扇下部,以黏性土层为主的细颗粒地层,地下水防污性能相对较好,位于水源保护区外的地区,污染风险相对较低,较适合做垃圾场地。     

基于水质评价的北京市地下水资源开发利用分区

北京是世界上严重缺水的大城市之一,属"资源性"和"水质性"缺水相互交织的地区。该地区在第四系地下水资源开发利用上存在着混层开采、优质地下水资源的浪费和资源利用分配的不合理等问题。因此,利用大量水质数据资料,以《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)为依据,针对常规指标、毒理指标及有机指标,制定地下水质量利用功能划分级别。按照功能区分原则,分别划分出各单指标地下水质量利用功能分区,然后对各单指标进行叠加,最后形成北京市平原区地下水资源开发利用分区。     

北京市地下水环境分层监测和专项监控网的建立

由于城市化进程加快,地下水开采的增大和越来越突出的地下水环境问题,原有的地下水监测网已经不能满足新形势的需要。现详述了在过去3年里整合北京地区多家单位地下水监测网的过程。其中,由822眼监测井组成的区域监测网,主要在丰、枯水期对平原区4个含水层组进行监测。由360眼监测井组成的污染源专项监控网,每季度监测一次。新的监测网额外增加了21项有机指标,实现了对地下水环境1∶50000精度的立体监测。介绍了该监测网的运行模式和最新监测成果。     

北京房山岩溶水应急水源地地下水流数值模拟及预测

为分析北京房山岩溶水应急水源地的持续开采能力,在概化区域水文地质条件的基础上,建立了区域地下水流数值模型,模拟水位与实测水位拟合较好。利用验证后的模型,进行了枯水年条件下三种开采方案的预测评价。结果表明,以现状开采量持续开采至2014年末(2 332×104 m3/a),岩溶水系统处于动态平衡状态,地下水位没有明显变化;若增加一倍开采量,则地下水位下降速率为3.17m/a,泉水流量减小;开采量为7 300×104 m3/a时,地下水位下降速率增大到8.96m/a,且泉水出现断流。维持现状开采量是合理的持续开采方案。研究结果为应急水源地持续开采提供了依据。     

动力排水固结法加固吹填黏性土的机制研究

 以天津吹填黏性土为研究对象,利用自主研发的大比例尺试验装置进行室内模型试验,重点观察和分析夯击过程中孔隙水压力(简称“孔压”)的动态响应。室内模型试验表明,经过加固后土体的含水量降低,密度增大,抗剪强度明显增强。为弥补模型试验的不足,借助FLAC3D进行数值模拟,探讨冲击荷载下吹填土地基土体的动力响应特征,重点对夯击瞬间锤土接触应力、孔压长消和土体位移进行研究。室内模型试验和数值计算结果都发现,夯击瞬间孔压急剧增长,在夯击过程中孔压分为增长、稳定、下降3个阶段。数值计算还发现夯锤与土接触瞬间,锤土接触力并未达到最大,接触力在夯击过程中有多次弹跳;土体的孔压峰值和位移峰值随土层深度和距锤底中心径向距离的增大而逐渐滞后。     

基于PS-InSAR技术的廊坊市地面沉降监测研究

随着城市化进程的加速发展,地面沉降危害不断加剧。以廊坊市城区为示范研究区,选取近5 a的ENVISat卫星ASAR数据,采用永久散射体干涉测量(PS-InSAR)技术,提取廊坊市城区2003~2007年时间序列地面沉降形变信息,并对廊坊市地面沉降空间分布特征进行初步分析。研究结果表明:廊坊市城区年平均沉降速率在-19.2~18.7mm/a之间变化,沉降中心主要分布在城区北部地区,对城市基础设施及施工建设产生严重影响。