根据地面沉降与地下水头的关系求地面沉降临界水位
土木工程中的地下水位变化与地面沉降
土木工程中的地下水位变化与地面沉降地下水位变化和地面沉降是土木工程中一个重要的问题。
地下水位的变化对土木工程的承载能力和稳定性有着直接影响，而地面沉降则会导致土地沉降、地面不平整和建筑物的倾斜等问题。
因此，了解和控制地下水位变化和地面沉降对于土木工程的设计和施工至关重要。
地下水位是指地下水的表面高度。
土木工程中的地下水位变化一般由降雨、地下水抽取和地下水排泄等因素引起。
降水直接影响地下水位的升降，而地下水的抽取和排泄则改变地下水的供应和排放，从而导致地下水位的变化。
在设计土木工程的过程中，需要对地下水位进行详细的调查和分析，以确定地下水位的变化范围和趋势，从而确定土木工程的地基处理和排水措施。
地面沉降是指地面相对于一个参考点的下降。
地面沉降可以由多种因素引起，包括地下水抽取、地下开挖、土体压缩以及地壳活动等。
其中，地下水抽取是导致地面沉降的主要原因之一。
当地下水被抽取时，土体中的孔隙水被抽走，土体的体积会发生变化，从而导致地面沉降。
此外，地下开挖也会引起地面沉降。
当进行地下开挖时，土体在失去支撑力的情况下会发生塌陷，从而导致地面沉降。
因此，在进行土木工程设计和施工时，需要充分考虑地下水位的变化和地面沉降的影响，采取相应的措施来保证土木工程的安全和稳定。
为了控制地下水位的变化和地面沉降，土木工程中常采取以下措施：1. 地下水位调控：通过合理的水文调节，保持地下水位在可控范围内，避免地下水位波动对土木工程造成的不利影响。
2. 增加地基的稳定性：选择合适的地基处理方法，如加固地基、填充土体等，提高地基的稳定性和承载能力，减少地面沉降的可能性。
3. 采取合理的地下开挖方案：在进行地下开挖时，采取适当的支撑和加固措施，控制土体的沉降和塌陷，减少地面沉降的影响。
4. 进行地面监测：定期进行地面变形监测，及时发现和解决地下水位变化和地面沉降引起的问题，确保土木工程的安全和稳定。
土木工程中的地下水位变化和地面沉降是一个复杂而关键的问题。
地下水开采对土地沉降影响分析
地下水开采对土地沉降影响分析地下水是地球上重要的水资源之一，不仅用于人类的生活和工业生产，也对自然生态系统起着不可或缺的作用。
然而，长期地下水开采可能导致地面下陷或土地沉降的问题。
本文将分析地下水开采对土地沉降的影响，并探讨可能的预防和减轻措施。
一、地下水开采对土地沉降的原因1. 地下水开采导致地下水位下降：随着地下水资源的过度开采，地下水位下降是导致土地沉降的主要原因之一。
当地下水位下降，水分从土壤颗粒中排出，导致土壤体积缩小，从而导致地面下陷。
2. 压实和沉积作用：地下水开采后，原本被水填满的孔隙会逐渐变为空隙或被气体占据，导致土壤压实。
此外，由于地下水位下降，水分带走了一部分颗粒物，这些颗粒物沉积在孔隙之间，增加了土壤的密度，进一步引起土地沉降。
二、地下水开采对土地沉降的影响1. 土地沉降的程度：地下水开采对土地沉降的影响程度与地下水开采量、地下水位下降速度、土壤类型有关。
通常情况下，沉积岩、黏土和淤泥等相对较密的土壤更容易发生较大幅度的沉降。
2. 建筑物和基础设施的损害：土地沉降可能导致建筑物和基础设施的损坏。
当土地沉降超过一定程度时，建筑物的地基会变得不稳定，出现倾斜、开裂等现象。
此外，地下管道和道路也可能因为地面下陷而遭受破坏，给城市的正常运行带来困难。
三、预防和减轻地下水开采对土地沉降的措施1. 合理地下水开采规划：制定合理的地下水开采规划是减轻地下水开采对土地沉降的重要措施。
通过科学合理地安排地下水的开采量和开采速度，可以有效减少地下水位下降的幅度，降低土地沉降的风险。
2. 实施地下水补给措施：通过引入外部水源或采用雨水收集等方式，可以补充地下水资源，从而减缓地下水位下降的速度，缓解土地沉降问题。
3. 加强监测和预警机制：建立完善的地下水位监测系统和预警机制，可以及时监测地下水位的变化，并提前发现和预警土地沉降问题。
这样可以采取及时有效的措施，避免或减轻可能的损失。
4. 推广水资源的综合利用：减少对地下水的过度依赖，推广水资源的综合利用和节约用水措施。
基坑开挖降水引起的地面下沉计算公式
基坑开挖降水引起的地面下沉计算公式地面下沉量的计算公式如下：
ΔG=ΔH×γ
其中，ΔG表示地面下沉量，ΔH表示地下水位上升量，γ表示土体
压缩系数。
地下水位上升量的计算公式如下：
ΔH=Σ(Δh)
其中，ΔH表示地下水位上升量，Δh表示每个降水期间的地下水位
上升量。
每个降水期间的地下水位上升量的计算公式如下：
Δh=A×(1-S_s)/(S_w×(1+e))
其中，Δh表示每个降水期间的地下水位上升量，A表示降水量，S_s
表示地下水位下方土层的饱和度，在无降水条件下，该土层的饱和度为1；S_w表示吸力饱和饱和度，表示地下水位上方土层的饱和度，在无降水条
件下为0；e表示地下水位下的土层的孔隙比。
土体压缩系数的计算公式如下：
γ=e/(1+e)
其中，γ表示土体压缩系数，e表示地下水位下的土层的孔隙比。
综上所述，通过以上公式可以计算出基坑开挖降水引起的地面下沉量。
然而，需要注意的是，这些公式是根据土体力学和水文地质方面的理论推
导得出的，实际应用时还需要进行现场监测和实测数据的验证，以提高计算结果的准确性和可靠性。
城市地下水开采引起地表沉降关系论述
城市地下水开采引起地表沉降关系论述【摘要】地面沉降是指地壳表面在自然力的作用下或人类经济活动影响下造成区域性的总体下降运动。
可以给人民生活造成严重的危害，对工农业生产，交通运输和城市建设产生重大的经济损失。
本文通过对某些城市地下水的开采与地表沉降的研究，论述了二者之间的关系，并讨论如何利用GPS获取动态监测数据。
【关键词】地下水开采；地表沉降；动态监测；GPS1 地表沉降1.1 地表沉降的涵义地表沉降系指地壳表面在自然力作用下或人类经济活动影响下造成区域性的总体下降运动。
其特点是以向下的垂直运动为主体，而只有少量或基本上没有水平方向位移。
其速度和沉降量值以及持续时间和范围均因具体诱发因素或地质环境的不同而异。
目前国内外工程界所研究的地表沉降主要是指由抽取液体（以地下水为主，也包括油、气）所引起的区域性地面沉降。
本文的地表沉降是指我国《岩土工程勘察规范》中规定的：在较大面积内由于抽取地下水引起水位下降而造成的地面沉降。
1. 2 地表沉降的危害特点(1）沿海、沿江城市区域潮水上岸，潮水可能漫溢市区的道路、工厂、商店及村庄、农田，经济损失严重；(2）城市下水道排水不畅，降雨积水成灾，发生大面积内涝灾害；(3）河道桥下净空减少，过航能力降低，影响交通运输；(4）城镇区内，建筑物由于地面沉降影响产生不均匀变形，危及稳定安全；(5）既有河海堤坝或防汛墙，其防洪朝的能力降低，致使城市抵御自然灾害的能力降低；(6）港口码头失效，作用功能降低；(7）道路设施以及地下管道遭受破坏；(8）地下水取水设备失效。
1.3 地表发生沉降的原因分析1.2.1 自然因素分析（1）新构造运动可使地面随基底面升降（2）强烈地震对地表沉降的影响（3）土层的天然固结1.2.2 人为因素分析（1）抽取地下气、液体的影响因各种目的而进行的浅层疏干排水和抽取深层的气、液体，使地层内的气、液压降低，土粒间的有效应力增加，地层压密，形成区域性碟形洼地。
北京市地面沉降与地下水开采关系分析
北京市地面沉降与地下水开采关系分析北京市是我国的首都，也是一个高度发展的现代城市。
随着城市的发展，地下水的开采与利用程度也越来越高。
但是，地下水开采对于地面沉降也会产生影响。
本文将针对北京市地面沉降与地下水开采关系进行分析。
北京市地下水开采与利用情况：北京市处于华北平原，地下水资源十分丰富。
为方便利用地下水，北京市建立了许多地下水抽采站，采取抽水利用的方式将地下水引入城市供给工业、农业和居民居住等生活用水。
随着城市的发展，地下水的开采量持续增加。
据北京市水务局的数据，北京市地下水年开采量大约在40亿立方米以上。
北京市地面沉降原因：北京市的地面沉降不只是单一原因造成的，而是由多种因素综合作用而形成的。
其中，城市基础设施建设、地下水开采等因素都会导致地面沉降。
据北京市规律探测和地质环境监测站2015年发布的《北京市地面沉降的空间分布特征及原因分析》报告，北京市2015年的地面沉降速度平均为6毫米/年，其中绝大部分地区都存在不同程度的地面沉降。
北京市地下水开采与地面沉降之间的关系：北京市大量的地下水开采对地面沉降产生的影响主要是由以下几个方面构成的：1. 地下水位下降地下水的开采会导致地下水位下降，如果下降速度快，则可能导致城市地面下陷。
因为地下水是负责维持土层稳定的重要因素，地下水位的下降可能会导致土层失去支撑而发生沉降。
2. 井场活动引起的坍塌和摇晃大量的地下水开采需要在地下开设井场，这些井场有一些可能处于城市的交通要道、土地开发等地方。
这些井场的超载活动有可能导致相关的土体坍塌或摇晃，间接牵扯出沉降问题。
3. 地下水化学性质的变化地下水化学性质随着地下水开采量的变化会发生变化，一些地底物质在水中发生化学变化，有可能去除或增加地下水中的一些成分，导致土体松散度发生变化，出现沉降现象。
结论：综上所述，地下水开采是引起北京市地面沉降的主要原因之一。
虽然地下水开采是北京市的重要手段之一，但是，需要采取一系列有效措施，如减量、贮量、替代等方案，避免过度的开采，保证地下水资源的可持续利用。
地面沉降预测参数的变化规律与计算方法
地面沉降预测参数的变化规律与计算方法地面沉降是指由于人类活动或地质作用导致地面下沉的现象。
地面沉降预测参数即预测地面沉降的一些关键参数，包括沉降量、变形速度、影响范围等。
下面将介绍地面沉降预测参数的变化规律与计算方法。
地面沉降量是指地面从原始高程下降的距离。
其变化规律与计算方法取决于沉降原因、地质条件、时间和空间分布等因素。
-沉降原因：不同的沉降原因会导致地面沉降的不同变化规律。
例如，地下水开采导致的地面沉降通常呈现出中心沉降、边缘沉降和环形沉降等形式；地下采矿导致的地面沉降则呈现为矿井周围辐射状沉降。
-地质条件：地质条件对地面沉降的影响很大。
例如，软弱地基往往容易发生大幅度的沉降，而岩石地基则相对稳定。
根据地质勘探数据，可以采用地质模型来计算地面沉降量。
-时间和空间分布：地面沉降通常是一个随时间逐渐发展的过程。
在时间上，沉降速度可能会逐渐减小、稳定下来或呈周期性变化。
在空间上，沉降通常具有不均匀性，呈现出不同区域的沉降量差异。
地面沉降量的计算方法多种多样，根据具体情况选择适合的方法。
常用的计算方法包括经验公式法、解析解法、有限元法等。
其中，有限元法是一种较为精确的计算方法，可以考虑复杂的地质结构和荷载情况。
地面沉降速度是指地面沉降的变形速率，可以用来评估沉降的快慢和趋势。
地面沉降速度的变化规律与计算方法和地面沉降量有一定的关联。
-沉降原因：地面沉降速度受不同沉降原因的影响。
例如，地下水开采引起的地面沉降速度通常呈现先快后慢的变化趋势；地下采矿引起的地面沉降速度一般呈现出初始快速增长，然后逐渐趋于稳定的规律。
-时间和空间分布：地面沉降速度通常随时间的推移而发生变化。
在时间上，沉降速度可能在初始阶段较大，然后逐渐减小并趋于稳定。
在空间上，不同区域的沉降速度可能有较大差异。
地面沉降速度的计算方法与地面沉降量类似，可以根据具体情况选择合适的方法。
常用的计算方法包括利用监测数据进行趋势分析和通过模型计算等。
地面沉降预测参数的变化规律与计算方法
地面沉降预测参数的变化规律与计算方法地面沉降预测参数的变化规律与计算方法取决于许多因素，例如土壤
类型、覆盖层、地下水位、地下结构和施工过程等。
以下是一些常用的预
测参数及其变化规律和计算方法：
1.土层压缩系数：土层压缩系数是衡量土壤固结性质的重要参数，它
反映土壤吸力的变化情况。
在地下工程施工过程中，土层压缩系数会随着
孔隙水压力的变化而变化。
计算方法一般是基于现场试验数据和监测数据
进行回归分析。
2.现场沉降观测数据：现场沉降观测数据是预测地面沉降的最直接的
依据。
根据现场监测数据，可以使用数学模型，如反演法和填充式沉降计
算法等，进行预测，以便及时采取相应的措施来控制地面沉降的发展情况。
3.土体孔缝比：土体孔缝比是衡量土壤含水量变化对固结影响的重要
参数。
在地下工程施工过程中，孔缝比会随着施工工序的不同而变化。
一
般来说，当土体孔缝比增大时，土壤固结性也会增强。
4.地下水位：地下水位是影响地面沉降的一项重要因素。
在地下施工
过程中，地下水位的变化会导致底部土层的固结和沉降。
地下水位的计算
方法一般是基于水位监测数据进行回归分析和预测。
综上所述，地面沉降预测参数的变化规律和计算方法需要综合考虑多
种因素，以便提高预测的准确性和可靠性。
根据地面沉降与地下水头的关系求地面沉降临界水位
dσ′= - dp
(4)
式(4) 表明 :当超固结地层中流体压力因水位下降而
减少 ( dp < 0) 时 ,骨架颗粒的有效应力就增大 ( dσ′>
0) ,这将引起骨架的压缩 ,从而导致地层的释水压密 。
根据伯努利 (D1Bernoulli) 方程 , 即水在土中流动
所遵循的能量方程 ,相对于任意确定的基准面 , 地层
提要 该文通过地面沉降与地下水头降深之间的线性相关关系来确定临界水位 ,并将其与根据超固结应力确定的 临界水位进行比较 ,结果表明 :两种理论依据下提出的临界水位具有相同的物理意义 ,仅在值域上存在一些差异 。 就其准确性而言 ,通过地面沉降与地下水头降深之间的线性相关关系确定的方法明显具有较高的可信度 ,值得进 一步推广 。 关键词 地面沉降 临界水位 前期固结应力 线性相关关系
S 3 (ΔH - ΔH0) (ΔH > ΔH0) s = 0 (ΔH ≤ΔH0) (11)
3 根据地面沉降与地下水头降深之间的线性 相关关系确定临界水位
311 Jacob 假定下地面沉降与地下水头的关系
忽略颗粒的压缩性时 ,不管是否考虑水的弹性形
变 ,冉兴龙在 Jacob 假定条件下已经推导出利用体应 变ε(压缩应变取正) 与孔隙水头 H 表示出的储水层
形变关系方程 (2002 年)
5ε 5t
=
地面沉降成灾临界水位的识别及意义
洲地 面沉 降区代表城市为例 ，给出了根据已发生地面沉降灾害城市的地面沉降监测 数据确定地 面沉降成灾 临界水 位的具体方法 ，并确定 了该地区地面沉降成灾临界水 位。分析 了地 面沉降成灾 临界 水位对预 防地 面沉降灾害发生
４ 地 面 沉 降成 灾 临界 水 位 识 别 的 意 义
由于地 面沉 降 的发生发 展是 一个 累进且 不 可逆
４ ８ ｍ，可视为该地区参考地面沉降成灾临界水位。 本文所搜集数据有限，尚难从统计学意义上进 行统计分析 ，希望今后能搜集更多数据，进而确定 更精确的地面沉 降成灾临界水位。
０ 引 言
地面沉降是指在 自 然和人为因素作用下 ， 并在 较长时间内连续地使地面标高不断降低的一种环境 地质现象…。众 多研究表 明，地面沉降 主要 是 由 于人为不合理开采地下水使地下水位大幅度降低而 致使土 层压缩 所 引起 的 。既然不 合理 开采 地下水 是 地面沉降的主要原因，那么开采多少地下水 ，地下 水位保持在什么位置才算是合理呢？这是决策部门 经常提 出的 问题 。 为 了解决 这一 问题 ，许 多学 者进行 了研 究 。牛 修俊＿最早提出了地面沉 降临界水位 的概念 ，并 ２
２ 地 面 沉 降成 灾 临 界水 位 的识 别 方 法
首先通过对已引起灾害的地面沉降进行统计分 析 ，确定地面沉 降成灾 的临界地面沉 降量 （ ｃ） Ｓｒ ； 在搜集大量地面沉降监测数据的基础上 ， 绘制地面 沉降量与地下水位关系曲线（ １ ；在曲线上找出 图 ） 地面沉降成灾临界地面沉降量 （ ｃ） Ｓｒ 所对应 的地下
地下水位变化对地面沉降的影响分析
地下水位变化对地面沉降的影响分析地下水位变化对地表沉降的影响分析地下水位是指地下水面相对于地表的高度。
地下水位的变化可能是由于自然因素如降雨和蒸发导致的水文过程，也可能是由于人为因素如地下水开采引起的。
地下水位的变化会对地表产生一系列的影响，其中之一就是地面沉降。
地面沉降是指地表相对于一个参考面的下降。
地下水位的变化是地面沉降的主要因素之一。
当地下水位下降时，地表的抬升压力减小，土壤的固结和压实程度增加，导致地面下沉。
相反，当地下水位上升时，地表的抬升压力增大，土壤的固结程度减小，导致地面上升。
地面沉降对城市的影响十分重要。
首先，地面沉降导致地表相对于地下结构下降，增加了地下结构的负荷。
这可能导致地下管道破裂、地下室洪水、地下建筑物损坏等问题，给城市的基础设施带来威胁。
其次，地面沉降会导致地表变形，影响到建筑物和道路的安全和稳定。
建筑物的沉降不均匀会导致裂缝和变形，严重的情况下可能导致建筑物的倾斜和崩塌。
道路的沉降和变形会影响交通的安全和顺畅。
再次，地面沉降还会导致地表地貌的变化。
沉降导致地表的相对高程下降，可能导致地表的低洼地区增加，形成积水和污水死水区域，影响到城市的城市排水系统和环境质量。
此外，地面沉降还会影响土地利用和土地资源的可持续开发。
地面沉降可能导致土地变为湿地或者沼泽地，或者使原本适宜农业和建设的土地无法利用。
为了减少地面沉降对城市的影响，需要采取一系列的措施。
首先，需要加强地下水资源的管理，合理开发和利用地下水资源，避免过度抽取地下水导致地下水位降低。
其次，需要加强地面基础设施的建设和维护，确保地下管道、地下室和地下建筑物的安全和稳定。
此外，需要采取防治措施，减少地面沉降对土地和环境的影响。
总之，地下水位的变化对地表的沉降有着重要的影响。
地面沉降给城市的基础设施、建筑物安全和稳定、土地利用和环境质量等带来一系列的挑战。
我们需要加强地下水资源的管理，加强地面基础设施建设和维护，采取防治措施来减少地面沉降对城市的影响，以促进城市的可持续发展。
地下水位下降引起的沉降计算
地下水位下降引起的沉降计算地下水位下降引起的沉降是一个普遍存在的现象，地下水位下降会影响地下水位对土层的支撑作用，导致土层的压缩和沉降。
本文将从影响沉降的因素、沉降计算方法和沉降监测等方面进行介绍。
影响沉降的因素：1. 地下水位下降程度：地下水位下降越深，对土层的影响就越大。
2. 降水量和径流量：大量的降水和径流可能会导致地下水位不稳定，进而引起沉降。
3. 地下水渗透性：土壤的渗透性决定了地下水在土层中的流动速度，进而影响到地下水位下降的程度。
4. 水文地质条件：地质构造、岩层结构和土层厚度等都会影响地下水位的变化和水文地质条件的变化。
沉降计算方法：1. 理论计算法：根据土壤力学原理和地下水流动理论，通过计算和分析得到沉降量和时间的变化规律。
2. 模型试验法：通过实验室或野外模拟土层沉降的过程，得到实测数据，再通过计算和分析得到沉降量和时间的变化规律。
3. 历史资料法：通过对历史沉降数据的分析，得出沉降量和时间的变化规律，并综合考虑现有的水文地质条件，推算出未来的沉降情况。
沉降监测：1. 现场观测法：利用测量仪器及现场勘测手段，对选定的测点进行定期观测和记录，得到沉降量和时间的变化数据。
现场观测法最大的优点是可以直接观测到沉降量和时间的变化情况。
2. 遥测监测法：通过遥感技术和无线传输技术，将地表沉降数据传输到监测中心，实现实时监测。
遥测监测法的优点是可以覆盖大范围，且监测周期比现场观测法短。
3. 数据处理方法：通过对监测数据的统计和分析，得到沉降量和时间的变化曲线，并结合权威的沉降标准，对沉降情况进行评估和预测。
总结：地下水位下降引起的沉降是一个复杂的水土环境问题，需要综合考虑土壤力学、水文地质和监测技术等方面的因素。
科学合理地计算和监测沉降情况，对于确保工程的安全和可持续发展具有重要的意义。
例析地下水开采引起的地面沉降
例析地下水开采引起的地面沉降1 概况沧州市位于河北省东南部，市区地势平坦，目前可供利用的含水层主要包括第Ⅰ至第Ⅳ含水组。
第Ⅰ含水组为无压浅水层；第Ⅱ含水组绝大部分为咸水，仅少量开发；第Ⅲ含水组是主要开采层，是诱发地面沉降的主要层位；第Ⅳ含水组作为后备水源，开采量相对较少。
据有关部门资料显示，沧州地区地面沉降已相当严重，尤以沧州市、任丘、河间、黄骅、青县为最，而沧州市乃是最大的沉降中心。
2 地面沉降現状分析多年过量开采地下水，导致地下水位常年持续下降，最终导致地面沉降。
地下水开采量与水位埋深、地面沉降量关系见图1。
沧州市区地面沉降始于1970年，当年沉降量9mm，至1986年沉降中心累计沉降量744mm，此阶段的沉降速率为45.94m/a。
至1990年，测得沧州市沉降中心（火车站附近）累计沉降量1131mm，此阶段的沉降速率为96.75mm/a，至2001年沉降中心累计沉降量已近2200mm，从1990～2001年沉降速率达100.45mm/a。
75～00年间，地面沉降量随开采量与水位埋深的增加而增加，79～86年地面沉降速率较之前明显增加，79年水位埋深值为地面沉降的一个拐点，约为50m；87～00年随开采量的大幅增加，86年的水位埋深值为地面沉降的另外一个拐点，约75m。
可见，沧州市要想避免地面沉降必须将水位埋深控制在50m 以上，减缓地面沉降须将水位埋深控制在75m以上。
图1 地下水开采量与地面沉降关系图3 地面沉降机理分析（1）主要沉降地层的确定目前可供开采利用的地下水层主要是第四系松散沉积地层，第Ⅲ含水组多年来是地下水资源的主要开采层，漏斗中心的水位埋深已达到95.17m，约占漏斗区有效弹性水头的五分之四，（漏斗区顶板平均埋深117m），埋深≥50m的面积已达5326 km2，占全区总面积的38%，可见其地层的压力平衡受到严重破坏。
地面沉降主要是第Ⅲ含水组地层压密变形引起的。
（2）沉降机理分析由成井资料统计可知，区内第Ⅲ含水组厚度在150～200m，含水砂层累计厚度约占28%，弱透水粘性土层累计厚度约占72%，当开采地下水时，其含水砂层与粘性土层的压密变形具有不同的特点：a. 含水砂层的压密变形特性，当抽取地下水形成降落漏斗后，原来由孔隙水承担的压力转加给砂层颗粒骨架上而发生弹性压密。
地面沉降与地下水开采关系研究
地面沉降与地下水开采关系研究地面沉降是指地球表面在一定时间内向下沉降的现象。
在现代城市化进程中，地面沉降被视为一种普遍现象。
与此同时，地下水开采也是城市发展中不可或缺的一环。
然而，这两者之间存在着密切的关系。
本文将探讨地面沉降与地下水开采之间的关系以及可能的解决办法。
地下水开采对地面沉降的影响是复杂而长期的。
当地下水被过度开采时，地下岩石中的空隙被抽干，导致地下水位下降。
而地面上的土壤则因为没有足够的水分支撑而发生压缩，从而引发地面沉降现象。
此外，地下水开采还会导致含水层中的地下水位下降，使得岩土层变得松散，加速了地面沉降的发生。
因此，合理控制地下水开采是预防地面沉降的重要措施之一。
为了解决地面沉降问题，一种常见的方法是进行地下水补给。
通过将水源引入地下水含水层，重新补充水分，可以增加含水层的水位，减少地下水位下降的速度，从而减缓地面沉降。
这种方法被广泛应用于一些沿海城市和干旱地区，取得了一定的效果。
此外，提高地下水开采效率也是减少地面沉降的重要手段。
过去，在许多地方，地下水开采主要依靠人工提取。
然而，这种方式效率低下，开采不均匀，容易导致地下水位下降过快，从而诱发地面沉降。
为了解决这个问题，一些地区开始采用现代化的地下水开采技术，例如地下水泵站、注入井等，以提高地下水开采的效率和均匀性。
除了控制地下水开采和提高开采效率外，我们还可以采用一些其他措施来减缓地面沉降。
例如，合理规划城市建设布局，避免在地面沉降区域进行大规模的建设和开挖工作。
此外，加强地质勘探和监测也是非常重要的。
通过对地下水位、地面沉降的实时监测，可以及时发现问题并采取相应的措施。
总之，地面沉降与地下水开采之间存在着紧密的关系。
合理控制地下水开采、补给地下水以及提高开采效率是解决地面沉降问题的关键。
此外，采取合理的城市规划和加强监测也是减缓地面沉降的重要手段。
只有通过多方面的综合措施，我们才能够有效地解决地面沉降问题，保障城市的可持续发展。
地面沉降与地下水开采相关关系及沉降预测
地面沉降与地下水开采相关关系及沉降预测作者：杨丽萍周志华来源：《南水北调与水利科技》2016年第03期摘要：对天津市中心城区、塘沽区、汉沽区和大港区1980年-2013年的地下水开采量、地面沉降量进行数据统计分析，建立了各区域的累计地面沉降量和累计地下水开采量的线性相关关系模型，验证结果表明，此相关性模型模拟累计地面沉降量时误差较小。
根据实际情况，设计三种地下水开采方案，利用该模型对2014年-2020年各区域的地面沉降量进行了预测，发现方案3为最优地下水开采方案，较方案1年沉降量和累计沉降量降低比率分别为68.29%和5.47%，较方案2年沉降量和累计沉降量降低比率分别为65.65%和4.97%。
在南水北调天津输水工程通水后，采用方案3将会大幅减缓天津市地面沉降速率，有效遏制地面沉降的发展。
关键词：地面沉降；地下水开采量；相关关系；南水北调；预测中图分类号： P641；P642 文献标志码： A 文章编号：1672-1683（2016）03-0132-06Abstract： The excessive exploitation of groundwater is the main cause of land subsidence in Tianjin.By analyzing the groundwater exploitation and land subsidence data from 1980 to 2013 of the central area of Tianjin，Tanggu，Hangu and Dagang District， the correlation model of the cumulative amount of land subsidence and groundwater exploitation was established. The results showed that the error was small when the model simulated the cumulative amount of land subsidence.On this basis，combined with the actual situation，3 groundwater extraction plans were designed to forecast the regional land subsidence from 2014 to 2020.The results showed that the scheme 3 was the optimum groundwater exploitation scheme，the reduction ratios of the year settlement and cumulative settlement between scheme 3 and 1 were about 68.29% and 5.47%，and were 65.65% and 4.97% between scheme 3 and 2.In addition，the rate of land subsidence would significantly reduce when the South to North Water Diversion Project was carried out.Key words： land subsidence；volume of groundwater exploitation；correlation；South-to-North Water Diversion Project；forecast在自然和人为因素的影响下，地壳表层土体受力产生压缩变形，引起区域地面标高降低，造成高程资源的丧失和土地可利用性的损失，这种地质灾害称为地面沉降[1]。
地下水水位降低而引起地面沉降的几点认识.
地下水水位降低而引起地面沉降的几点认识.地下水就像大地的血液，在地下默默地流淌，滋养着这片土地。
我们生活在这片土地上，很多时候却没意识到地下水水位的变化会给我们带来多大的影响，今天就来唠唠地下水水位降低引起地面沉降这件事。
咱先说说地下水水位为啥会降低呢？这就好比一个水缸，水一直在往外舀，却没有新的水补充进去，那水位可不就越来越低嘛。
人们过度开采地下水，用来灌溉农田、供应城市用水等，就像水缸里的水被过度取用一样。
像有些干旱地区，水资源本来就少，还不停地从地下抽水，这地下水水位能不下降吗？那地下水水位降低和地面沉降有啥关系呢？这地面啊，就像一块大蛋糕，地下水就像蛋糕里的奶油。
当奶油被一点点抽走，蛋糕就会慢慢地塌下去，地面也是这个道理。
地下的水少了，原本被水支撑着的地层就会失去支撑力，然后就开始往下沉。
这可不是小事啊！地面沉降会带来很多麻烦。
你看那些城市里的高楼大厦，就像一个个巨人站在地上。
地面沉降了，就好像巨人脚下的地变软了，巨人就站不稳了。
高楼可能会出现倾斜、裂缝等问题，这多危险呐！这就好比我们人站在一块松软的泥地上，一不小心就会摔倒。
还有那些地下的管道，像水管、电缆管之类的，地面沉降会让这些管道扭曲变形，就像把一根直直的吸管拧成了麻花，那水还怎么正常流，电还怎么正常通呢？在一些农村地区也不例外。
农田就像农民伯伯的命根子，地面沉降会让农田变得坑洼不平，灌溉都成问题。
这就像本来平平整整的操场，突然这里凹一块那里凸一块，跑步的时候肯定不方便，对于农作物来说，生长环境就变得恶劣了。
我们再从城市发展的角度看看。
城市在不断地建设，有越来越多的基础设施。
地面沉降就像是一个隐藏在地下的破坏者，悄无声息地搞破坏。
道路可能会变得高低不平，开车的时候就像在坐过山车，一会儿颠一下，不仅影响交通，还对车辆造成损害。
那我们能做点什么呢？不能眼睁睁地看着地面一直沉降下去啊。
我们要像珍惜自己口袋里的钱一样珍惜地下水。
一方面要合理利用水资源，提高水的利用率。
地下水位与土地沉降关系研究
地下水位与土地沉降关系研究地下水位和土地沉降之间存在着密切的联系，这是一个备受关注的研究课题。
地下水位的变化直接影响着土壤的物理特性和力学行为，进而导致土地沉降的发生。
本文将从地下水位的影响因素、土地沉降机制以及两者之间的关系等方面展开论述。
1. 地下水位的影响因素地下水位的变化受许多因素的影响，其中包括气候条件、地形地貌、地质构造、水文循环以及人类活动等。
在气候条件方面，气温和降水量是主要因素。
气温的升高会促使大气中的水蒸气增多，从而导致降水量的变化。
此外，地形地貌的不同也会影响地下水位的分布，比如山区的地下水位相对较高。
而地质构造是影响地下水位变化的重要因素，包括地下水储层的布局、岩性和裂隙等。
2. 土地沉降的机制土地沉降是指由于地下水位变化等原因，地面出现下沉的现象。
土地沉降机制可以分为自然沉降和人为引起的沉降。
自然沉降主要由于地下水抽取导致的孔隙水压力减小而引起的孔隙压缩，以及岩石的物理和化学变质过程所致。
而人为引起的沉降主要是由于地下水抽取造成的地下水位下降，进而引发地下水储层的压缩，以及地下采矿活动等人为干扰。
3. 地下水位与土地沉降的关系地下水位的降低会导致土壤的干湿程度发生变化，这对于土壤的物理特性和力学行为造成了影响。
地下水位下降会导致土壤颗粒间的接触变紧密，从而使土壤的孔隙度减小，压缩性增加。
同时，由于土壤骨架的受力特性改变，土壤的含水量也会相应减少。
这些变化进而导致土地沉降的发生。
在实际工程中，地下水位的变化对土地使用和基础设施建设产生了重要影响。
例如，建筑物、道路和桥梁等基础设施的设计和施工必须充分考虑地下水位的变化，以避免由于土地沉降引起的损害。
此外，农业灌溉和地下水开采等活动也需要合理调节地下水位，以维持生态平衡和可持续利用。
综上所述，地下水位和土地沉降之间存在着密切的关系。
地下水位的变化是土地沉降发生的主要原因，而土地沉降又反过来影响地下水位的分布和动态变化。
因此，在土地利用和水资源管理方面，需要进行深入的研究，以便更好地理解和应对地下水位与土地沉降之间的关系，为人类社会可持续发展提供科学依据。
北京市地面沉降与地下水开采关系分析
北京市地面沉降与地下水开采关系分析刘明坤;寇文杰;罗勇;王荣;田芳;赵晨曦;刘建凯【摘要】北京市地面沉降日趋严重,主要是由长期超量开采地下水引起,目前北京市地下水供水量已占北京市总供水量的2/3以上.本文对地面沉降与地下水资源进行了时间演变分析、空间对比分析、线性回归相关性分析,发现北京地下水开采历史的阶段性变化与地面沉降的形成、发展、扩展和快速发展吻合极好,地面沉降范围、沉降速率与地下水开采强度和储变量及地下水位的变化相关.从区域上建立了地面沉降与地下水位以及地下水储量变化之间的线性回归方程,发现具有良好的相关性,并计算出在目前条件下(一定环境下的线性区间内),地下水位每下降1m,对应的地面沉降将达到10.12mm.【期刊名称】《城市地质》【年(卷),期】2016(011)001【总页数】5页(P21-25)【关键词】地面沉降;地下水;空间分析;回归分析;北京市【作者】刘明坤;寇文杰;罗勇;王荣;田芳;赵晨曦;刘建凯【作者单位】北京市水文地质工程地质大队,北京100195;北京市水文地质工程地质大队,北京100195;北京市水文地质工程地质大队,北京100195;北京市水文地质工程地质大队,北京100195;北京市水文地质工程地质大队,北京100195;北京市水文地质工程地质大队,北京100195;北京市水文地质工程地质大队,北京100195【正文语种】中文【中图分类】P642.26地面沉降（ land subsidence）又称为地面下沉或地陷，是指在一定的地表面积内所发生的地表海拔标高降低的现象，地面沉降是一种缓变性的地质灾害，是一种“沉默的土地危机”，具有持续时间长、影响范围大、防治难度大等特点。
随着人类社会经济的发展，地面沉降已经演变成全球性的地质问题，地面沉降也是我国平原地区的主要地质灾害，成为制约我国社会、经济可持续发展的重要灾种之一（刘明坤等，2012；贾三满等，2007）。
综观世界各国的地面沉降问题，可将其诱发因素归纳为自然地质因素和人类工程活动因素两大类。
北京典型地区分层地面沉降与地下水位变化关系_姜媛
图 １ 北 京 平 原 主 要 开 采 层 ２００１ 和 ２０１０ 年 地 下 水 漏 斗 和 １９５５ 年 －２００９ 地 面 沉 降 分 布 对 比
Ｆｉｇ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ ｃｏｎｅｓ ｉｎ ２００１ ａｎｄ ２０１０ａｎｄ ｌａｎｄ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｆｒｏｍ １９５５ｔｏ ２０１０
分层地面沉降与地下水位变化关系 定 量 研 究，对 北 京 市 平 原 区地面沉降防控具有重要的理论意义及现实意义。
１ 研 究 区 概 况
１．１ 北 京展 过 程 可 以 分 为 ４ 个 阶 段：形 成 阶 段、 发 展 阶 段 、扩 展 阶 段 和 快 速 发 展 阶 段［７］。
１９５５年－１９７３年为地面沉降 形 成 阶 段。主 要 在 北 京 东 郊八里庄及酒仙桥一带因地下水开采量增加而开始出现地 面 沉 降 ，期 间 的 年 均 沉 降 速 率 为 １６～２８．２ ｍｍ。
１９７３年－１９８３年 为 地 面 沉 降 发 展 阶 段。 北 京 市 地 下 水 长 期超采，地下水位急速大幅下降，东郊地面沉降快速发展扩大。
第 １３ 卷 第 １ 期 ２０１５ 年 ２ 月
南水北调与水利科技 Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒｓ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＤＯＩ：１０．１３４７６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｎｓｂｄｑｋ．２０１５．０１．０２２
北京典型地区分层地面沉降与 地下水位变化关系
水文地质与环境地质 ·９５·
第１３卷 总第７６期·南水北调与水利科技·２０１５年２月
水厂运行和加强节 约 用 水、地 下 水 开 发 管 理 等 措 施，东 郊 地 区地下水开采量减 少，地 下 水 位 下 降 速 率 明 显 减 缓，老 沉 降 区沉降速率减缓，但 沉 降 面 积 仍 在 迅 速 扩 大，不 断 出 现 新 的 沉降区。
隧道工程地下水排放对环境影响评价体系初步研究
岩 溶 发 育 程 度 可 以用 地 表 岩 溶 发 育 密 度来 衡 量 。而地 面塌 陷 的严 重 程度也 可 以岩溶 塌 陷密度 来 确 定 。 研究 ， 表岩 溶发 育个 数每 平方 千米 小于 １ 据 地
１ ． 地 面沉 降 ．１ ３
对于其 他植 物 。 可用 其“ 理 干旱 ” 生 阈值 来表示 ， 即土壤 水 中盐 的浓 度 超 过 了植 物 根 细胞 质 盐浓 度 ， 造 成植物 无法 吸收水 分 的土 壤含 盐量 。某 一种植 物
必 然生 长在其 适宜 的盐 分范 围 的土壤 中。以黑 河流
度 ）地 下水 位适 宜矿 化度 、 下水位 临界 深度等 。 、 地
１１１ 土壤 含水 量 ．． 土 壤适 宜含 水量 是 指最适 宜植物 生长 的土壤 含 水 量 。据研 究 ， 当土壤 含水 量 为毛管持 水量 的 １０ ０％
～
７ ％时 。 适 宜植 物生 长 ； ０ 最 当土壤 含 水 量为 毛 管 持
基 金项 目： 自然科学基金（０７ １５资助 ， 国家 ４６２７ ） 地质灾害防治与环境保护 国家重点实验室开放 基金 （ Ｚ０５０ ） 。 Ｇ ２０—４资助 作者简 介 ： 金圣杰（ ９７ ）男 ， １８ 一 ， 四川广安人 ， 硕士研究生 ， 主要从事水文地质 与工程地质研究 。
・
２ ・ ７
水 量 的 ４ ％～ ０ ５ ６ ％时 ， 植 物 生 长影 响不 大 ， 被 仍 对 植 能正 常生 长 ；当土 壤含 水 量 为 毛管 持水 量 的 ３ ％～ ０
４ ％时 ， ５ 对植 物 生长 影 响较 严重 ； 当土壤 含水 量 为 毛
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提要 该文通过地面沉降与地下水头降深之间的线性相关关系来确定临界水位 ,并将其与根据超固结应力确定的 临界水位进行比较 ,结果表明 :两种理论依据下提出的临界水位具有相同的物理意义 ,仅在值域上存在一些差异 。 就其准确性而言 ,通过地面沉降与地下水头降深之间的线性相关关系确定的方法明显具有较高的可信度 ,值得进 一步推广 。 关键词 地面沉降 临界水位 前期固结应力 线性相关关系
S 3 (ΔH - ΔH0) (ΔH > ΔH0) s = 0 (ΔH ≤ΔH0) (11)
3 根据地面沉降与地下水头降深之间的线性 相关关系确定临界水位
311 Jacob 假定下地面沉降与地下水头的关系
忽略颗粒的压缩性时 ,不管是否考虑水的弹性形
变 ,冉兴龙在 Jacob 假定条件下已经推导出利用体应 变ε(压缩应变取正) 与孔隙水头 H 表示出的储水层
水压密也需要超固结值 ΔP0 来启动 。
根据有效应力原则 ( Terzaghi ,1925) , 含水层中任
一单位水平面积上的总压力σ、孔隙流体压力 P 与骨
架颗粒的有效应力 σ′之间存在下列关系
σ = σ′+ p
(3)
若总压力σ不变 ,孔隙流体压力 p 变化与骨架颗粒的
有效应力σ′等量值变化之间存在下列平衡关系式
2 根据前期固结压力确定临界水位
211 根据固结理论求临界水位的机理 第四系及第三系松散及半胶结的地层 ,依据其前
期固结压力值 Pc 与地层有效自重压力值 P0 大小 ,可 分为欠固结地层 、正常固结地层及超固结地层三种固 结状态 ,如图 1 所示 。其中 A1 点及 A2 点对应的横坐 标值为地层的自重压力 P0 及前期固结压力 Pc 。根 据固结理论 ,临界水位仅存于超固结地层中 , 且依据 超固结值 ( Pc 与 P0 之差) 来确定它的大小 。正如图 2
1 前言
大范围超采地下水引起的地面沉降已成为地下 水资源可持续开发和管理的重要约束因素 ,在实践中 通常采用临界水头降深 (简称临界水位) 作为地下水 资源管理模型的约束因子 。临界水位最初是由牛修 俊等 (1998) 天津的地面沉降研究专家根据含水层系 统中的弱透水层存在超固结应力的现象提出的 。从 地面沉降的发生机理角度来看 ,这种临界水位概念的 提出反映了弱透水层的形变特性 ,因而从理论上说是 恰当的 ,但这种方法计算的临界水位具有多值性 ,即 对某一确定的地层来说 ,其临界水位值不唯一 ,且变 化范围较大。这样一来 ,该方法在实践中的可操作性
(9)
式 (9) 表明 : ①在有效应力原则中 ,不考虑上部荷载 ,
以及在伯努利能量方程中不考虑由于水流速带来的
动水头 Hv 时 ,同时ρw 作为常数对待 ,则有效应力 σ′ 变化和水头降深 ΔH 之间存在反向等值变化关系 ,即 两者之间存在反比关系 ;反过来从统计学上看 , 有效 应力变化与水头降深之间具有显著的线性关系。 ②
2005 年第 2 期 勘 察 科 学 技 术 19
根据地面沉降与地下水头的关系 求地面沉降临界水位
赵 慧1 冉兴龙1 李 渊2
(1. 长安大学环境科学与环境工程学院 西安市 710054 2. 西安高新区雁塔科技产业管理办 西安市 710065)
以孔隙水压力 p 的变化为中间变量 ,就可以将有效应
力σ′变化同水头降深 ΔH 有力地结合起来 ,这为超固
结值 Δp0 向临界水位值转化提供了重要的理论依据 。
这样一来 ,根据超固结值确定临界水位的机理很
容易 理 解 , 即 在 超 固 结 地 层 中 , 前 期 固 结 压 力
pc 对应 Hc ,自重压力 p0 对应 H0 ,根据有效应力与水头
降深之间的反比关系可知 : Hc < H0 ,且有 ΔH0 = H0 Hc 。如果孔隙水头 H0 存在一个降深 ΔH ,致使 ΔH >
ΔH0 ,则地层将产生释水压密 ,其机理表达式为
ΔH > ΔH0 (地层压缩)
ΔH ≤ΔH0 (地层未压缩)
(10)
与式 (2) 比较 ,ΔH0 可以看作是驱动储水层释水
To Determine Critical Water Level by Correlation bet ween Land Subsidence and Groundwater Dra wdown
Zhao Hui1 Ran Xinglong1 Li Yuan2 (1. College of Environmental Engineering and Environmental Sciences ,Chang′an University 2. Yanta Science Management Office in New Hi2technology Development Zone ,Xi′an city)
(7)
对某一特定点来说 ,若 z 保持不变 ,则表达式 (7) 可用
微分形式表示为
d p = gd (ρwH) = gρwd H + gHdρw
(8)
其中 gHdρw 可以忽略不计 。ρw 可以认为是代表性单
元体积的地层密度 。
将式 (8) 代入式 (4) 中 ,有
dσ′= - d p - ρwgd H
2005 年第 2 期 勘 察 科 学 技 术 21
压密的起始水头降深 ,并称之为临界水位 。其中 ΔH 为水位实际变化值 ,ΔH - ΔH0 为有效水头降深 。Ja2 cob 假定下 ,储水系数视为常数 ,则储水层释水压密的 机理表达式为
Abstract In the paper ,the critical water lever is determined according to the linear correlation between land subsidence and groundwater drawdown ,simultaneously ,as compared with the critical water level by preconsoli2 dation stress ,the results show that their physical meaning is agreeable for two methods of acquiring critical wa2 ter level ,only exist some differences on value domain. As for their accuracy ,the new method has obvious credi2 bility and superiority to others ,which is worthy to be further popularized. Keywords land subsidence ;critical water level ;preconsolidation stress ;linear correlation
中某一点的总水头 H 为
H = z + Hw + Hv
(5)
式中 : z 为位置水头 ; Hw 为压力水头 ; Hv 为流速水头
(忽略不计) 。这样一来 ,式 (5) 可简化为
H = z + Hw = z +γpw
(6)
则孔隙流体压力 p 可由总水头 H 和位置水头 z 表示
为
p = γw ( H - z) = ρwg ( H - z)
> 0)
。对地Βιβλιοθήκη 某一点来说 ,假定地下所有储水层的展布
近于水平 ,则地面沉降 s 就等于地表以下所有储水层
(共 m 个) 的垂向压缩量的叠加 ,即
m
∑ s =
S i3ΔHi
(18)
i =1
如果假定各层的水头降深相同 ,并均取为 ΔH ,如
m
m
再令
S3
=
∑S
3 i
i =1
=
i
∑S
=1
3 Si
bi
为
ΔP > ΔP0 (地层压缩)
ΔP ≤ΔP0 (地层未压缩)
(2)
式(2) 说明 :由于水位下降产生附加荷载致使自重压
力增加而引起土层的释水压密需要超固结值 ΔP0 来 启动 ,因此相应地存在一个土层释水压密所需要的大
于起始应力增值的应力增值 ΔP。这与粘性土层中发
生渗流需要起始水力梯度进行驱动一样 ,地层发生释
增量均布 ,则上式转化为
si
=
S
3 Si
bΔi Hi
=
S i3ΔHi
(17)
其中的
S
3 i
=
S
3 Si
bi
称作第
i
储水层的骨架弹性储
(释) 水系数 ,ΔHi 为第 i 层的平均水头降深 。该式反
映了 Jacob 假定条件下储水层产生弹性变形的机理 ,
即水头的变化起因于非稳定流与储水层的可压缩性
(
S
3 S
形变关系方程 (2002 年)
5ε 5t
=
-
SS 3
5H 5t
(12)
式中 SS 3 = ρwgcm , 为骨架弹性储水率 ;ρw 为水的密 度; g 为当地重力加速度; cm 为多孔介质骨架的垂向 弹性体积压缩系数或骨架垂向弹性压缩系数 ,简称骨
架弹性压缩系数 。由于 cm 为常数且恒大于零 , 则 SS 3 也为常数 。这里 SS 3 指垂向弹性形变下的储水
2 0 勘 察 科 学 技 术 2005 年第 2 期
所示 ,天津市区第二组地层 (50～180m) 的超固结值约 为 294～392kPa ,则相应地层的临界水位值为 30～ 40m。很明显 ,上述方法未给出超固结值向临界水位 转化的机理 ,为了便于两种求解方法的理论比较 , 下 面将着手探讨 。