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：地面沉降是城市中常见的地质灾害，在人类建设活动及自然环境的共

同作用下，地壳表层土体出现了不同程度的沉降现象，导致不同地区地面的高度

有所下降，形成了难以逆转的地质问题。通常情况下，地面沉降的共有表现为持

续时间较长，发展比较缓慢，区域影响较大，产生的原因复杂和治理问题多等，

沉降的长期存在对城市建设、交通运输、资源调度、经济发展和居住环境造成了

巨大的威胁。本文主要分析地面沉降的监测技术及治理措施。

关键词：地面沉降；监测技术；沉降预测；治理措施

引言

目前，很多学者开展了一系列的地面沉降分析工作，地面沉降的治理工作也

有了一定成效，但未能有效控制其继续恶化的趋势，面对如此严峻的沉降问题，

日后的研究工作开展仍十分困难。随着地面沉降问题的日益严重，为防止地面沉

降导致巨额损失，有必要对此展开深入研究。

1、地面沉降监测技术分析

因地面沉降监测范围有所差异，监测技术包括大范围监测技术和小范围监测

技术。大范围监测技术通常包括全球定位系统（GPS）、合成孔径干涉雷达（InSAR）、分布式光纤传感技术以及水准测量等。GPS监测技术是利用人造卫星

对一个指定的测量地点进行三边测量定位，根据测量定位获得的地面高程数据实

现地面沉降监测。InSAR监测技术是沉降监测的先进技术，通过对固定点测得干

涉图像和波形信号，模拟出测量点的三维模型特征，然后比较SAR图像的相位差

获得干涉条纹，进而得出测量点高程数据的变化，达到沉降监测目的。多年以来，分布式光纤传感技术已成为国际区域光纤通信成果中新型的研究方法，通过使用

先进的光时域反射仪（OTDR），把光纤当作传感元件，发挥其在传输过程中的介

质特性，研究光纤在各个区域的温度和应变分布规律，完善沉降监测方法。小范

围监测技术包括常见的水准测量、基岩标及分层标等方法。其中，水准测量也被

称作几何水准测量，该方法是通过水准尺和水准仪2种仪器来测量地面上不同点

之间的高差关系，保证在某个区域内沉降监测能得到满足要求的监测精度。分层

标和基岩标监测技术则将基岩面作为水准点，采用埋设分层标和基岩标的方式得

到各土层压缩（膨胀）量等数据，经分析求解各个土层的变形量和地面沉降量。

2、新时期地理国情监测需要面向三维发展

现实世界是一个三维空间，过去受到技术手段的限制，在这种空间中，对世

界的多维理解是以一维的方式表达的。高山湖草是一个相互作用、相互制约的生

命共同体，旨在实现山地湖和森林湖草的全面保护、系统恢复和综合管理，必须

遵守自然生态系统综合、系统和客观规律的要求。调查和监测数据的集中管理必

须以基本测绘结果和各类自然资源调查的监测数据为基础，并建立空间-时间三

维数据库和自然资源管理系统。自然资源调查监测系统逐步发展为三个层面，自

然资源管理和生态文明建设需要三维信息，而地理监测需要三维特征来满足精细

管理的需要。在这一阶段，诸如制图卫星遥感、空中摄影测量和激光雷达等数据

收集和监测工具正在迅速发展，并与云计算、物体因特网和人工智能等新技术紧

密结合，从而能够利用这些工具描述和管理自然资源。

3、构建融合地面沉降监测的地理国情监测体系思考

3.1加强组织管理和协调

我国部分地区通过建立专有的管理部门，重点关注地面沉降的防治工作，落

实减轻地面沉降灾害所需要的费用。虽然部分地区开始规划地质灾害防治方法，

并编制相关工作大纲，但针对沉降所开展的专项规划仍然较少，难以整合地面沉

降防治工作的多方资源。因此，应针对不同的城市特点，结合城市规划实际情况，编写适用于不同地面沉降问题的治理规划。同时，需要有法律法规推进地面沉降

的防治规划工作顺利开展，给实际实施过程提供支撑依据和效果保障。尤其是多

职能部门（如国土、环保、水利等）交叉配合的区域，存在协调和管理难度较大

的问题，急需建立法律法规来保障防治工作实施。建立健全立法工作是加速各区

域和城市沉降防治规划的关键环节，可以将沉降防治工作纳入法制化管理。当发

生大范围的地面沉降时，常涉及多个区域，仅仅通过单个行政区域采取措施难以

达到防治效果。因此，各区域之间的有效协调和配合显得尤为关键，需加强各区

域的联合调度，灵活管理各区域的协同工作。为了给地面沉降的防治措施提供科

学的参考依据，仍需搭建全面的沉降防治网络监测系统，并动态观测地面形态变

化和地下水的活动情况。

3.2防护措施

地面沉降常常会导致工程建筑出现不均匀沉降现象，因沉降区域的地面标高

不断下降，引发海水入侵内陆、积蓄洪水出现洪涝等次生灾害。为解决沉降的次

生灾害，通常采用的治理方法有新修或者加高、加固防洪堤、防潮堤、防洪闸等，以辅助河道的疏导疏浚等措施，并通过新建排洪排涝建筑物、抬高建设区域高度、提高地下管网的强度及刚度等方式来缓解危害。在实际城镇建设中从源头防治地

面沉降，应统一规划水资源的调配，严格把控自然环境与水环境的适应性和协同性，避免盲目开采固体矿产、地下水等地下资源，保证各区域地质环境及条件的

稳定性。在项目规划期间，新建或者扩建项目中如果出现对沉降较敏感的区域，

建议最好远离地面沉降严重的区域，对可能发生沉降的危险区域应予以关注。原

则上，应将城镇供水区域布置在离工程建设区较远的位置，考虑布置在地质及水

文条件上对建筑物影响不大的区域，以免带来不必要的问题。

3.3三维地理国情监测支撑自然资源管理的思考

综合监测地面沉降物是地理监测三维性质的一个重要表现，可以更有效和更

广泛地支持自然资源管理。不同类型自然资源的地理位置和空间分布可作为进行

资产价值评估、自然资源分类和价格评估的科学分析和评估的参考；(b)为自然

资源开发、土地利用和土地利用的监测、评估和预警以及城乡规划管理提供更科学、更直观的三维空间；(b)提供关于可耕地、林地、草原、湿地等的物理界限、高度和变化的准确资料。以及核心永久性农田的划定、保护和管理；实时监测和

分析地质灾害预防和管理数据，为监测矿产资源安全而对空间位置变化发出预警，并对过度开采地下水和开采矿产资源所造成的陆基矿床进行有效监管为综合土地

空间规划、土地恢复和恢复、管理矿山地质环境恢复、沿海地区和岛屿恢复以及

监测和执行非法除污工作提供重要的基准。