城市地面沉降判定常见方法介绍与分析

准点为起始点，采 用 二 等 水 准 联 测，测 定 新 埋 设 沉 降 点 的 同 时联测已收集到的所有国家三等 以 上 的 水 准 点，利 用 搜 集 到 的 6 个国家一等水准点( 含起算点) 和 249 个沉降点共 255 个点组成共 28 个水准闭合环的水 准路线网，总长 1 580 km。 使用电子自动安平水准仪观测，利 用 清 华 三 维 软 件 进 行 严 密 平差，选定可靠点 作 为 起 算 点，推 算 其 它 联 测 已 知 水 准 点 高 程 ，以 两 期 水 准 高 程 差 值 比 较 说 明 大 致 情 况 。
市城区及其北部 地 带、太 和 县 城 区、临 泉 县 城 区 均 存 在 明 显
较快速地面沉降区块: 矿 区 沉 降 速 率 大 于 50 mm / a，阜 阳、太
和、临泉城市区沉降速率一般 20 ～ 50
( 下转第 209 页)
［收稿日期］ 2019 － 03 － 27 ［作者简介］ 李陆( 1984 － ) ，男，山东泰安人，工程师，主要从事地下水环境监测及水文地质、工程地质和环境地质勘查工作。
2019 年 9 月 第 41 卷 第 5 期
地下水 Ground water
Sept． ，2019 Vol. 41 NO. 5
城市地面沉降判定常见方法介绍与分析
李 陆，王 宁
( 安徽省地质环境监测总站，安徽 蚌埠 233000 )
［摘 要］ 选用适当监测方法测得地面沉降的数值对地面沉降易发区和 控制区的 划分起着重要作用。通过对 安徽省阜阳市地面沉降控制区划分项目实例中地面沉降判定的各种方法进行 简要分析研究，认为传统的水 准测量、 GPS 监测和合成孔径干涉雷达监测 InSAＲ 技术都能很好反映 一个 城市地面 沉降程 度，但也 有各自的优缺点，需 根 据 具体情况采用合适的判定方法。
测量结果 对 比 表 明，阜 阳 市 域 除 南 部 阜 南 至 颖 上 地 区 外，普遍存在不同 程 度 地 面 沉 降，其 中 最 大 沉 降 量 点 为 阜 阳 城市城区，累积沉降量达 1 289 mm( 1987 － 2017 年) ，阜阳城 市地下水集中开采区及其外围地区平均沉降速率达 20 ～ 43 mm /a( 与深 层 地 下 水 位 埋 深 大 于 40 m 的 范 围 有 较 好 的 吻 合) ，其次为临泉、太 和、界 首 及 其 北 部 地 区 平 均 沉 降 速 率 为 15 ～ 20 mm /a。区 域 上 中 北 地 区 平 均 沉 降 速 率 为 10 ～ 15 mm /a; 南部地区一般小于 10 mm /a。
［关键词］ 地面沉降; 水准测量; GPS; InSAＲ ［中图分类号］ TU433 ［文献标识码］ B ［文章编号］ 1004 － 1184 ( 2019 ) 05 － 0090 － 01
地面沉降是目前世界各大城市的一个主要工程地质问 题。中国超过 50 个城市发生地面沉降。由于地面沉降是一 种大面积地面高程逐渐累计下降的损 失，形 变 缓 慢，以 毫 米、 厘米计，初始阶段 难 以 被 人 们 的 肉 眼 察 觉，只 有 采 用 精 密 测 量才会发现，但往往还会因量小而难以 肯 定，或 被 忽 略 不 计， 因此能准确判断一个城市发生地面沉降的程度显得尤为重 要，本文拟通过阜阳市地面沉降控 制 区 划 分 项 目 实 例 来 分 析 城市地面沉降判定常见方法及各自优缺点。
2． 2 水准监测
该项目通过建立阜阳 市 地 面 沉 降 水 准 监 测 网，以 国 家 水
图 1 城市中深层( FB810 孔) 水位变化图
2． 3 D—InSAＲ 遥感解译
项目利用合成孔径干涉 雷 达 技 术 D—InSAＲ 方 法 进 行 工 作区地面沉降遥感解译，解 译 面 积 10 118 km2 。项 目 充 分 利
1 地面沉降监测常用方法介绍
现地面沉降 的 监 测 主 要 有 三 种 方 法，即 传 统 测 量 监 测、 GPS 监测、合成孔径干 涉 雷 达 监 测。传 统 地 面 沉 降 测 量 方 法 包括密水准测量、基 岩 标 和 分 层 标 测 量 等，只 能 在 比 较 小 的 范围内开展工作; GPS 监测采用先进的全球定位系统进行监 测，可以对大规模 的 区 域 进 行 实 时 监 测; 合 成 孔 径 干 涉 雷 达 监测是新兴起的一种卫星遥感技 术，选 择 合 理 的 遥 感 影 像 数 据也可以敏感地监测出地面沉降的变化。
2 地面沉降监测方法实例
笔者曾参与过安徽省阜阳市地面沉降控制区划分项目， 现对判定该市地面沉降监测的各种方法作简要介绍及分析。 由于该市前期未布设 GPS 监测点，因此该 项目主要 采用了传 统三角水准测 量 和 合 成 孔 径 干 涉 雷 达 监 测 D—InSAＲ 技 术， 同时大规模收集了地下水开采和地下水位降落漏斗等相关 水 文 资 料 ，为 判 定 结 果 提 供 佐 证 。
2． 1 地下水开采及区域水位观测
根据地下水开采量 调 查 及 地 下 水 动 态 观 测 数 据 分 析，阜 阳市各市县受区域性长期大量开 采 深 层 地 下 水 影 响，区 域 及 县市集中开采区深层地下水位呈 持 续 下 降 趋 势，城 市 中 深 层 地下水位亦呈持续下降趋势，现状 已 形 成 阜 阳 － 太 和 － 界 首 与临泉的区域深层地下水开采降落漏斗( 水位埋深大于 40 m，图 1 ) ，各分漏 斗 中 心 最 大 水 位 埋 深 50 ～ 60 m 以 上; 阜 阳 城区中深层地下水降落漏斗水位埋深达 60 m。
用了可获 得 的 卫 星 遥 感 数 据，开 展 了 2015 － 2017 年 度 144
Biblioteka Baidu
个像对的地面 沉 降 InSAＲ 观 测，干 涉 效 果 良 好，充 分 显 示 了
不同时期地面变形的特征。
D—InSAＲ 技术精 确 计 算 表 明，阜 阳 市 地 面 沉 降 遍 布 全
区，多数地带沉降速率约 5 ～ 8 mm / a，颖 上 北 部 煤 矿 区、阜 阳