北京东部区域地下水位变化特征及其对地面沉降的影响研究

基于大量地下水位与地面沉降的历史监测数据,对北京东部地面沉降区第四系含水层多年的水位变化特征及其与地面沉降发展的相互关系进行分析。研究表明:1998年以来,研究区第3、4层地下水超采比较严重,是主要的地下水开采层,目前这两层地下水的降落漏斗都在管庄—通州一带;研究区地下水位变化、地下水开采强度的分布以及开采深度的变化都与地面沉降的发展具有较强相关性,地下水的开采是引起该区域地面沉降的重要原因;受地下水开采深度的影响,研究区的地面沉降在逐渐向深部发展,而且深部地层的压缩有逐渐增大的趋势。     

淮北城镇地下水开采地面沉降InSAR监测研究

长期超量开采地下水是打破地下水循环平衡,导致地下水位快速下降,引发地面沉降灾害的重要因素。本文以淮北平原地区的临泉县为研究对象,采用SBAS-InSAR技术监测该地区2018年1月20日至2019年12月29日期间的地面沉降,获取了该地区空间连续的地面沉降场,分析了地下水开采对地面沉降时空特征分布的影响,研究了地面沉降与地下水之间的相关性。结果表明,监测期间临泉县城区各区域均发生了不同程度的地面沉降,最大沉降速率达56mm/yr,最大累计沉降量超过110mm。对该区域的研究分析发现,在沉降严重的区域周围有大量采水井分布,而无采水井分布的区域沉降情况则相对轻微,表明该地区地面沉降受地下水开采的影响较为显著。研究区域内的形变分布特征与影响因素分析可为地下水的合理开采与利用提供参考信息。     

北京平原区地下水水位与地面沉降关系研究

北京市地下水长期过量开采,造成地下水位持续下降,地面沉降区持续扩展,抑制了北京市经济可持续发展。为缓解地面沉降的危害程度,本文评价了北京平原区地下水开发利用和地面沉降的现状,研究了地下水与地面沉降的关系,采用逻辑斯蒂方程拟合地下水水位与地面沉降量的相关关系。研究表明:地面沉降变化趋势与地下水水位动态变化具有良好的一致性,地下水水位变化是地面沉降发生发展的主要诱因。研究成果对于合理调整地下水开采布局,保障供水的同时提高地质环境安全具有重要意义。     

基于MODFLOW对天津宁河县的地面沉降预测研究

文章根据研究区实际的水文地质及工程地质条件,对含水层和弱透水层进行概化,构建了水文地质概念模型和地层压缩模型,采用三维有限差分地下水流模型——MODFLOW及其携带的IBS程序包对该研究区各含水层组水位、地面沉降进行同步模拟,经过多次调参,选取了恰当的水文地质参数,建立了该区的准三维地下水流——一维地面沉降模型。以2008年的实际年均开采量为依据,对2015年的地面沉降趋势进行了预测,为今后开展地下水开采控制、建立地下水可持续开采模型提供了基础。     

郑徐客运专线区域地面沉降的影响与应对措施分析

受地下水大面积开采或抽取影响,郑徐客运专线沿线地下水降低引起了严重的区域地面沉降问题,形成了多个以城镇为中心的大型降水漏斗。通过对沿线地层及含水层特点、地下水开采状况、地面沉降现状、开采地下水引起地下水渗流场变化等调研分析,依托Visual Modflow软件模拟地下水水位变化,分析地下水流场及降水漏斗范围,并通过建立地面沉降数学模型,来预测地下水水位下降引发地面沉降发展趋势。根据评估结果对沉降严重的重点地段建立了沉降监测系统,综合监测以及预测评估成果分析评价沿线区域地面沉降对工程的影响,并提出了相应防治对策和应对措施,供类似高铁勘察设计、施工、运营养护阶段决策应对参考。     

沧州市地下水允许开采量研究

针对沧州市第四系松散沉积层地下水开采所引起的地面沉降问题,以地面沉降为约束条件来研究其地下水允许开采量。在充分掌握研究区区域地质,工程地质和水文地质的基础上,概化出了研究区地下水开采与地面沉降的地质概念模型,建立了与之相适应的地下水开采与地面沉降耦合数学数值模型。在对模型识别验证之后,模拟计算了以地面沉降为控制目标的沧州市地下允许开采量。结果表明:在满足地面沉降控制目标条件下,沧州市地下水允许开采量最大为14819.5×104m3/a,最小为788.2×104m3/a。     

基于数值模拟的天津市地下水严重超采区演变分析

天津市是华北地区典型的水资源短缺城市,地下水的长期超采已引发地面沉降等环境问题。为科学分析地下水开采现状,并预测压采条件下的地下水严重超采区演化趋势,本文采用基于有限差分原理的MODFLOW软件,建立了天津市平原区地下水流动的三维非稳定流数值模型,经识别和校正过的模型能准确反映人工开采引起的各承压层地下水位波动。基于该...     

开采条件下海河流域平原区浅层地下水数值模拟研究

本文利用地下水数值模拟系统(GMS),建立了能反映海河流域平原区地下水含水层结构及其水流特性的大区域水文地质概念模型和地下水流模型,重点研究了在无开采井条件下地下水开采强度时空分布的特征,模拟了平原区1965~2005年41年间的地下水流场及漏斗的演变过程,综合分析了海河流域平原区浅层含水层长期开采条件下地下水系统的演变过程以及地下水开采带来的影响。同时,对所建立的地下水数值模型就流场、漏斗变化以及水文地质参数等多方面进行了识别和验证。采用经过率定和验证的模型,预测分析了水资源配置制定的地下水限采方案,为南水北调实施后对海河流域地下水的修复作用以及其它可能的影响提供了可靠的分析手段和措施。     

我国地面沉降区不断扩展

据有关专家介绍,自2 0世纪80年代以来,我国地面沉降已由沿海城市向大面积区域性扩展,由于深部含水层开采量的增加,同时也表现为由浅部向深部发展,形成了以长江三角洲地区和黄淮海平原地区为中心的两大沉降区域。目前,我国有近5 0个城市发生了地面沉降。据调查,全国沉降面积4 86 5 5平方公里,年均直接经济损失1亿元以上。造成我国地面沉降的成因,主要是地下水的长期超量开采,同时,第四纪以来的的活动断裂和构造沉降,加剧了这一灾害的发生和危害。据了解,最近2 0年来,全国地下水开采量平均以每年2 5亿立方米的速度增加,地下水占总供水量的比例…     

海洋沉积环境中地下天然气开采引起地面沉降的计算分析

在日本中部的千叶县房总半岛由于在地下深处开采水溶性天然气与医药用碘的资源而大量抽取地下水，从而引起大面积的地面沉降。1969年开始进行地面沉降的水准测量，至2002年，在过去33a中观测到的最大累积沉降为0．85m。为了减少沉降量，需预测可开采量。针对日本关东地下水盆建立了三维有限元模型。该模型可以同时计算三维地下水渗流及土层的固结，利用该模型分析了房总半岛的深层地下水开采引起地下水渗流场的变化。模型中的计算参数由露头岩样的高压固结试验确定。计算结果表明，从1956年到2002年开采区地下水头下降达190m。地下水的流向由高标处向海域流动变为从周围海域向开采区流动。这与关东地下水沉积盆地的向斜蓄水式构造相吻合。说明即使不停止开采地下水，只要将地下水的采取量控制在一定的范围，也可以大大减轻地面沉降。从1969年至今的地面沉降实测值与计算值也栩吻合。     

基坑开挖中地下水抽取对周围环境的影响分析

深基坑工程中,地下水的渗流将会使基坑周围形成降水漏斗.随着开挖的进行,地下水自由面不断下降,从而使坑外土体的有效应力增加,墙后土体将发生不均匀沉降.为分析基坑开挖过程中,周围土体的沉降及地下水位的变化,对基坑建立三维有限元分析模型,这是一个地下水渗流与地面沉降计算的一体化模型.利用该模型分析了在软土地区深基坑开挖引起地下水渗流场的变化.结果表明,地下水头计算值与工程现场的实测值吻合,此方法可以较好的模拟实际工程.还用该模型分析了基坑开挖地下水抽取引起的地面沉降问题.     

南水北调对天津市地面沉降的影响分析

以南水北调对天津市地面沉降的影响为研究对象,根据南水北调配套工程进度核算未来的地下水开采规模,并利用BP神经网络,对2024年最大区域地面沉降速率进行了预测,得出了一些有价值的结论。     

基于遗传算法的BP神经网络模型在地下水动态预测中的应用研究

地下水系统是一个复杂的非线性动力系统,地下水系统的输出(地下水位)与输入(降水入渗、蒸发、人工开采等)具有非常复杂的非线性关系。神经网络以其强大的处理非线性系统的能力而在地下水水位预测中得到了广泛的应用,它与传统的统计分析模型相比,具有更好的持久性和适时预报性,且能用于解决同时存在多个自变量和多个因变量的地下水系统预报问题。但是由于网络输入存在多重共线性,导致网络泛化能力不高,降低了网络的预测性能;并且在求解时易陷入局部极小,且收敛速度慢。针对以上问题提出了基于遗传算法的BP神经网络地下水动态预测模型。先用遗传算法优化确定BP网络的初始权阀值,然后应用LMBP算法在这个解空间里对网络进行精调,搜索出最优解或近似最优解。这样既实现了两者的优势互补,发挥了神经网络广泛的映射能力和遗传算法的全局搜索能力,也加快了网络的学习速度,综合提高了整个学习过程中的逼近能力和泛化能力。本文以Matlab7为平台设计了计算过程和具体的实现方式,还以分布于元宝露天矿区的6眼监测并为例,分别采用基于遗传算法的BP神经网络模型和BP神经网络模型对研究区的地下水位进行了短期预测,从对比分析的结果来看基于遗传算法的BP神经网络模型明显优于BP神经网络模型,是一种预测短期地下水位比较理想的预测模型。     

地下水开采导致总应力变化对地面沉降的影响

地下水开采引起总应力的变化特征取决于所采地下水所处的层位。本文以抽取典型多层含水层系统不同层位的地下水为例,分别计算出了潜水含水层、弱透水层和承压含水层中总应力的表达式,得出了抽取不同层位地下水总应力的变化规律,并且根据有效应力原理,分析不同层位的有效应力变化特征,最后结合有效应力与地面沉降量计算之间的关系式,归纳出抽取不同层位地下水时总应力的变化对地面沉降的影响。通过分析得出,抽取承压含水层地下水(仍处于承压状态下),总应力不随抽水发生变化;而抽取潜水层的地下水,总应力是变化的。本文最后通过数值试验的方法验证了抽取潜水含水层中的地下水,总应力随着抽水时间逐渐减小,地面沉降量也会随着总应力的下降而减小。并且计算得出在600天的模拟时期内,总应力变化较总应力不变的情况下,累积沉降量要小将近30%。     

Chemical injection application at tunnel service shaft to prevent ground settlement induced by groundwater drainage: A case study

Chemical injections are used in a variety of applications in civil and mining engineering, including ground stabilization, support anchoring, strata sealing, reduction and diversion of groundwater flow and water ingress, and creation of a load-bearing ring during tunneling. Historically, injection application without pressure was first employed by the Romans. Polyurethane injections have been used in coal mines to stabilize roofs and to reduce problems regarding water ingress in shafts and tunnels. This paper focuses on chemical injection, which was employed to prevent ground settlement induced by groundwater drainage from the shaft. As a result of the drainage of 4.5 l/s groundwater from the Shaft 4, which was sunk for service at Guzelyali station of Izmir Metro Project, the groundwater level dropped 4 m from the original level, and ground settlement reached 98 mm, while the inner tunnel vertical convergence was 23 mm. This can be explained with the closure of pore volumes in the overburden. Ground settlement was stopped and groundwater level approached its original level after chemical injection.     

Long-term settlement behavior of ground around shield tunnel due to leakage of water in soft deposit of Shanghai

The lining of shield tunnel is usually composed of segments, in which the joints, cracks, and the grouting holes (hereafter called lining deficit) exist. During the long-term running, soils and groundwater may leak from these kinds of lining deficit. The leaking of soil and groundwater causes the long-term ground loss around tunnel and thus results in the settlement of ground surface. This paper aims to analyze the impact of the leakage of groundwater through segments on the long-term settlement of ground surface. The adopted analytical method is based on the theory of groundwater seepage by using numerical simulation. The analyzed results show that settlement of ground surface increases gradually with the increase of the leaked volume of tunnel segments. When the leaked volume was unevenly distributed, differential settlement occurred locally. Comparative analysis by changing the leaked volume was conducted. The results reveal that there is a linear relationship between settlement and leaked volume when the leaked volume was controlled within the allowable limit.     

山东省汶泗河冲洪积平原地下水资源潜力评价

汶泗河冲洪积平原位于京杭运河以东,南四湖以北的山前地带,是以汶河冲洪积扇、泗河冲洪积扇、邹西冲洪积扇为主的多个大小不同的冲洪积扇组成的山前倾斜平原,总面积4983.3km2。本文在阐述水文地质条件、开采现状和地下水资源评价基础上,分别对孔隙水资源和岩溶水资源进行了开采潜力分析。并根据目前存在的主要环境地质问题(地下水超采形成的地面沉降等),制定出地下水开发利用规划,划分了调减开采区、控制开采区和可增强开采区,对今后进行城市规划和经济建设及合理开发利用地下水,保护地下水资源,促进经济可持续发展等方面具有理论指导和实用价值。     

某地区地面沉降调查分析

对某地区的地质环境条件及地面沉降现状等情况进行了调查,搜集了该区域的地质图、水文地质图、水文地质剖面图以及历史钻孔资料等。初步了解r沉降区的分布范围、沉降量大小以及当地生产生活用水情况,对沉降区的地下水、房屋的变形情况进行了长期的观测．并对所监测的数据进行了分析,基本查明了该地区地面沉降的原因足周边养鱼场长期大量抽取地下水引发土层固结排水导致的地面不均匀沉降。     

丘陵区采矿排水对周边地下水流动系统影响分析

丘陵地区地下水资源相对紧缺,然而为保证矿区安全开采,地下开采工程要求排出大量的地下水,尤其是承压水的流失对上覆渗水性强的含水层水位下降可能存在不可忽视的影响,甚至影响到周边居民的饮水安全。为此,本文以皖西丘陵地区霍邱铁矿群开采为例,在建立地下水水流数值模型基础上,分析采矿排水对上覆第四系孔隙水的影响程度,结果表明：矿床...     

降水对桥基影响的三维渗流–应力耦合分析

 近邻桥梁进行降水施工时，地层的固结变形导致桥梁基础变形，当桥梁的基础变形过过大时，可能危及桥梁的安全和正常运行。为了预测降水过程中桥梁基础的空间响应和评估其安全状态，建立三维非饱和渗流–应力耦合分析数学模型，同时，运用ABAQUS软件，建立地层、地下水、桥梁相互作用的三维有限元模型。采用直接耦合分析方法，对近邻桥基进行降水施工时的动态降水过程进行三维仿真模拟。模拟结果表明，水位下降10 m时，降水所引起的地表最大沉降值为21.37 mm，桥基的最大沉降值为19.56 mm，相邻桥基的差异沉降不到2 mm，表明降水期间桥基没有安全隐患，现有的降水方案是可行的。通过将沉降计算值与现场量测值比较分析，两者数据吻合较好，表明所提出的计算模型和分析方法是合理的，可为类似问题的研究提供了借鉴和参考。