由于长期超量开采地下水,华北平原已成为世界上超采地下水最严重的地区,也是地下水降落漏斗面积最大,地面沉降面积最大且类型最复杂的地区,其中又以京津冀鲁地区最为突出。2003年以来,国土资源部中国地质调查局先后部署开展了“华北平原地面沉降调查与监测”、“华北平原地面沉降监测与综合研究”和“华北平原地面沉降监测与防治研究”等项目,由中国地质环境监测院组织实施。各地政府十分重视地面沉降的防治工作,加大了地面沉降调查监测与防控方面的投入。在中国地质调查局和地方政府的支持下,项目实施单位在华北平原已初步建成由地面沉降监测站、高精度水准测量、GPS测量、InSAR测量和地下水动态监测构成的,集地下、地表、空中于一体的地面沉降监测网络,基本查明了华北平原地面沉降状况,评估了地面沉降造成的经济损失,预测了未来沉降发展趋势,对比分析和探讨了华北平原地面沉降和地裂缝成因,初步提出了不同地质环境结构下地面沉降的防治对策,华北平原地面沉降调查监测防治工作取得了积极进展。 北京市地面沉降工作早在1935年北京西单至东单一带就已发生了地面沉降,地面沉降已成为北京平原区主要地质灾害之一。北京市政府先后于2004年和2008年建设完成了“北京市地面沉降监测网站预警预报系统(一期、二期)工程”,中国地质调查局从2003年起部署开展了北京市地面沉降调查、监测与防治研究工作。随着政府部门建设投入,北京已基本形成了覆盖全市平原区的地面沉降监测网络,共建设7座地面沉降监测站、400多个水准监测点、114个GPS测量点和635眼水位监测井。地面沉降监测系统实现了地面沉降信息的自动采集与传输,为及时准确掌握地面沉降动态变化、机理研究和防控措施制定以及地下水资源的优化管理提供了可靠的科学依据。北京市地面沉降监测工作始终贯彻城市地质工作服务城市建设的理念,积极将监测成果应用到城市规划建设领域,先后开展了顺义等11个规划新城前期勘查、京津城际轨道交通工程的地面沉降影响及防控对策研究等多项工作,研究成果得到了相关政府部门的充分肯定和高度重视,先后获得了北京市科学技术一等奖、国土资源部科学技术二等奖、北京市工程勘察一等奖、全国优秀工程勘察三等奖等奖项。 天津市地面沉降工作天津是我国地面沉降发育最严重的地区之一,并且地面沉降灾害在区域上分布呈现不均匀性。天津市政府非常重视地面沉降控制工作,自1985年以来经过四期控沉工程的治理,严格控制地下水开采,地面沉降总体形势得到缓解。目前,天津市已建成平面和垂向立体的地面沉降监测网络,包括基岩标2座,分层标17组,最大监测深度1200米;GPS监测点45个,水准监测点1742个,地下水位监测点436个,积累了近三十年系统的监测资料,准确掌握了天津市地面沉降灾害发展的趋势。天津市地面沉降调查勘查工作开展较早,自上世纪70年代全面开展地面沉降调查和勘查工作以来,完成钻探总进尺28000米,对天津市地面沉降历史、现状及危害进行了详细分析,并提出了综合治理措施。在地面沉降机理研究中取得了大量的成果,特别在地面沉降数学模型研究、深层土固结特性及沉降机理研究、开发区软土特性对沉降影响研究等方面达到国际领先水平。近年来试验及监测手段的优化使地面沉降研究工作不断向前迈进,总结了不同沉降区地下水开采条件下地层应力和固结特性及其变化规律,得到了地下水临界水位作为地面沉降预警临界值的新认识,并实现了天津市地面沉降地质灾害危害程度评价分区。这些成果为地面沉降发展趋势的准确预测提供了坚实的技术支持,使地方政府地面沉降防治措施的制定更直观、更具体、更易操作,也为全国地面沉降研究工作积累了宝贵的经验。天津市地面沉降监测研究成果已成功应用于高速铁路地面沉降防控研究,地面沉降对在建地铁工程影响研究,基坑降水对地面沉降影响研究及填海造陆地区地面沉降研究等,为重大工程项目建设合理规划提出有效的对策建议,应用效果显著。 河北平原地面沉降工作河北平原地面沉降分布范围广,灾害严重,但地面沉降工作起步较晚。通过地质调查项目的实施,新建两座基岩标,解决了长期以来测量工作须引测外省市基岩标的问题;完成了沧州兴济、唐海两座GPS基准站的建设;新建3组分层标,加强对地面沉降严重区的监测。地方政府对地面沉降工作也非常重视,在沧州成立了沧州市地面沉降监测中心,并将地面沉降监测所取得的成果及时应用到地面沉降防控管理,在地面沉降严重区限采、禁采深层地下水,使沧州市区地面沉降快速发展趋势得到遏制。通过地方配套资金完成了3组分层标,新埋了大量的GPS点与水准标石,对曹妃甸区域、渤海新区定期开展地面沉降监测,保障了国家大型工程的安全运营。通过前期的地面沉降调查监测工作,获取了大量监测数据,深入研究了河北平原地面沉降的分布特点、灾害特征、形成机制,深入探讨了地面沉降与地形地貌、地下水、地层等有关要素的关系,结合区域社会经济发展状况,进行了易发区、防治分区划分,为地面沉降的防治奠定了很好的基础。目前,河北平原地面沉降监测研究成果已成功应用于高速铁路地面沉降防控研究以及地质环境规划、地质灾害评估、地下水环境评价等方面,为重大工程项目建设合理规划提出了有效的对策建议,成效明显。 山东省鲁北平原地面沉降工作 山东地面沉降灾害以鲁北平原最为严重,主要分布在德州、滨州、东营、聊城等地区。近年来地面沉降灾害已成为山东省较为突出和重点防治的地质灾害之一。自2005年由中国地质调查局部署的山东省地面沉降调查、监测与防治研究工作开展以来,山东省已基本掌握了鲁北平原地下水降落漏斗以及地面沉降的分布情况。目前,山东省鲁北平原已初步建成地下水位监测网、水准测量监测网和高精度GPS监测网,包括基岩标3座(2座建设中),GPS监测点81个,GPS基准站16个,二等水准路线730km,地下水位监测点33个。地面沉降监测网络的建设和完善为准确掌握鲁北平原地面沉降灾害的发展趋势奠定了坚实的基础。通过观测、测量、试验等研究和统计调查,证实了山东省发生的地面沉降主要是由于集中过量抽取深层地下水所致。虽然地面沉降问题尚未对山东省造成重大的危害,但一些城市已出现路面积水、排水不畅、井管上拔等现象,已经引起山东省国土资源部门和地方政府的重视,在地面沉降的监测和防治工作上达成共识,山东省鲁北平原地面沉降监测与防治工作已步入正轨。 华北平原地面沉降InSAR监测工作雷达干涉测量(InSAR)技术经过近20年的发展已经成为区域性地面沉降监测与调查的重要手段。经过近10年的发展,逐步解决了若干影响工程化应用的关键技术问题,建立了区域性地面沉降InSAR调查与监测的工作方法,使InSAR技术成为地表形变调查与监测的重要技术手段,在多尺度多类型地表形变监测中发挥着越来越重要的作用。自2008年开展华北平原地面沉降区InSAR监测工作以来,实现了华北平原地面沉降区InSAR监测全覆盖以及重大城市地面沉降详细调查与连续监测;开展了重大工程区地面沉降监测与危险性评价;完善了重大工程区地表形变监测与评估方法;开展了区内主要工矿区地表形变连续动态监测;形成了先进实用的区域性地面沉降InSAR监测技术。 《全国地面沉降防治规划(2011—2020年)》已于2012年2月20日获国务院批准实施,标志着全国地面沉降防治工作已经进入到新的阶段。在上级政府的高度重视和社会各界的共同努力下,华北平原地面沉降调查监测与防治工作一定会不断深入,为社会经济的可持续发展提供强有力的决策支持。(中国地质环境监测院)

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