地面沉降的监测技术及治理措施

地面沉降的监测技术及治理措施

摘要:地面沉降量增加过快大会易造成各种建筑物大量下沉、地下电缆管道大面积破损、洪涝地震等各类灾害持续加剧蔓延等的一系列突出问题,给整个国民经济安全造成极为巨大潜在的严重损失。针对当前上述严峻问题,结合前人多年收集的各种研究报告资料,本文着重对区域地面的沉降特征进行开展了进一步深入系统研究,综合与评价验证了各地现有成熟的各种地面异常沉降特征预测体系及各种监测分析技术,并着重根据各不同地区地面反常沉降行为的主要特性,提出有了具体针对性可行的综合预防应对策略措施及相关治理工作措施,对加强地面超常沉降预防治理应对工作都有着一定价值的借鉴参考意义。

关键词:地面沉降，监测技术，治理措施

1地面沉降相关的监测技术概括

1.1 常用的地面沉降监测技术

大范围监测技术水准测量站1~5技术较为可靠、成熟,高程测点系统存在较大失效的可能性,集成化、自动化应用程度比较低,不能满足大规模信息化的监测工作需求全球定位系统(GPS)1~10点式监测,集成化、自动化运用程度很高,布设和密度相对较低,成本投入较偏高合成孔径干涉仪雷达(InSAR)1~20分布式光纤连续面监测,集成化、自动化及控制一体化程度要比较高,成本要求比较高,精度要求易受地面农作物等环境因素干扰等的影响分布式光纤0.01精度高、效率比较高,性能要成熟和可靠,自动化系统集成标准化程度要求很高,施工技术方法比较简便,成本要稳定和可控,脆弱和易剪断,安全可靠存在应变折减小地尺度范围变形监测新技术分层标0.1点式变形监测,可实现分别实现对地层不同变形类型地层剖面的压缩和变形(膨胀)的测量数据及动态监测,实施应用时难度一般稍嫌大,成本要求亦较高基岩标0.1点式形变监测,数据可靠性能力更要求强,传感采集点密度也一般都较低,实施工作中技术难度都比较之大,成本较高。

1.2SBAS⁃InSAR技术

SBAS监测技术是指一项是由Beradino等人团队在于2002年时所首先提出来

使用的一种基于时间序列分析技术的InSAR监测方法[详见图表12页]。通过调

置时空基线阈值,将SAR影像分为了若干极小的集合,通用的奇异值分解算法(SinglarValueDecomposi⁃tion,SVD)通过[如图13示]也可以通过求解得出一个最小的二阶可乘解,最终结果将是得出方位向上的相位的平均速率。假设要获取在

t0,,tN这两个时间段中的+1幅SAR影像,选取了其中的一幅做为主干摄影像,其

余的两张做为辅助干拍摄的影像。两两进行配准,则就可以自动生成M幅干涉图。N+12≤M≤N(N+12)对于在tA和对于在tB这两个时间段,且对于在tB>于在tA。

获取到的SAR影像后将被生成第j幅的差分干涉图,干涉图j幅上的时间方位向

的坐标分别均为x和距离时间方位向上的坐标均都分别为和r。假设,A行表示为

系数矩阵[M×N],行秩表示为每一幅图上所需对应的影像之间的空间干涉方向和

干涉相位,列为第N幅上的所有SAR影像,若行为M≥N,则系数矩阵上A行的行秩

即为N,则利用最小的二倍乘法可得φ=(AAT)-ATδφ当不同时考虑时空基线的限制,所有的SAR影像集合都为同一个影像集合,则上式成立。而对于实际的情况,

面对有多个基集合,在基线组合时有可能会引起矩阵秩的亏,若有第L个基合,则

矩阵A的秩等于N-L+1,根据最小十二位数乘法就不可能得到唯一解。为尽快解决

这个数学问题,可尝试采用奇异值分解法,求算出的最小二连乘解,最后计算得出

形变的速率。

2地面沉降的治理措施

2.1加强组织的管理和协调

我国有部分地区尝试通过规划建立相对专有产权的专业管理责任部门,重点

去关注对地面异常沉降危害的监测防治相关工作,落实到减轻监测地面异常沉降

和灾害风险所实际需要投入的监测费用。虽然还有部分地区尝试开始尝试规划地

质灾害沉降防治相关方法,并尝试编制沉降相关技术工作大纲,但实际上针对地质

灾害沉降监测所要开展相应的各类专项建设规划内容仍然涉及较少,难以完全整

合有关地面灾害沉降及其防治方面工作相关的多方资源。因此,应分别针对全国

不同阶段的各类城市特点,结合本地城市规划发展实际变化情况,编写一个适用于

各种不同城市地面持续沉降环境问题处理的地面治理专项规划。同时,需要根据

有配套法律法规及时推进各类地面继续沉降行为的控制防治的规划工作得到顺利高效开展,给工程实际工程实施及过程中提供决策支撑提供依据支撑和工作效果保障。尤其是存在多行政职能部门协调(如国土、环保、水利等)与交叉执法配合严重的一些区域,存在综合协调难度和执法管理实施难度差异较大造成的一系列问题,急需政府建立一整套法律法规措施来依法保障荒漠化防治相关工作正常实施。

2.2统筹地表水和地下水

通过分析综合和统计全国多个典型区域地面多年的地下水沉降和分析等数据结果我们也基本可以从中研究分析发现,过度合理的规划利用了城市地下水但仍是中国当前地下水引起该区域地面年持续沉降量变化大的某一特定主要水文地质原因,因此,要做到积极和合理进行科学和规划合理控制的地下水资源和开发及使用。统一监测组织系统调查分析一座工业城市在地下敷设的或有地下生产用水活动井网,在其可以基本满足城市规划对建筑物地面空间自然沉降严重程度所控制和要求满足的城市各项指标最低容许沉降强度标准要求时,对说明这个地下城市对有计划可持续有效利用和水资源再开发循环利用项目的水需求情况必须及时系统进行水资源预测调查分析,计算或汇总统计出其地下或实际利用地下水开采量,依托其已经完成统计及汇总后的城市实际利用可供开发再利用项目地表水资源量并及时予以统一管理调度城市目前已有暂无工业生产活井网。为采取措施进一步的防止调度城市地下二次补给水源遭到污染这种情况现象的再进一步恶化发生,在规定暂停的地下水资源达到恢复有效使用的时间范围后,应当按规定要求采取措施立刻安排回灌。例如,雨季时可合理地分配与储存调度好浅层地表水资源,淡季后可再合理的安排和使用调度浅层城市自来水,并采取措施逐步安排将调度自来水恢复使用期结束一年后的地表所剩余的或部分的多余地下水的一部分余水安排再进行回灌注入到地下。针对我省城市水资源利用较浅缺乏集中开发条件的农村一些特定区域,要因地制宜科学开发统筹和合理地建设为各农村区域水源配套利用的小型综合乡镇供水设施工程。

3结语