地面沉降监测网络及其规划

五、地面沉降监测网络及其规划
（一）监测网络现状与评价
现状 长江三角洲地区是我国开展地面沉降勘察、监测、研究最早的地区。

自上世纪六十年代以来，为进行上海市地面沉降调查，开始系统的建立地下水动态监测网，兴建或利用已有地面水准点进行地面沉降监测，逐步建立基岩标、分层标监测不同土层的变形特征。

至上世纪九十年代上海地区在市区和近郊区已先后建立了由752个水准点组成的Ⅰ、Ⅱ等精密水准测量网，控制面积为1600km2；设置了21座不同结构类型的基岩标、17组深式分层标；埋设了20组共216个孔隙水压力测头；由492眼井组成的地下水动态监测网，按1/20万比例尺覆盖全市。

通过这些观测设施的多年系统观测，为上海市区和近郊区地面沉降研究，提供了极为丰富的第一性资料。

近年来，上海市政府加大了对地面沉降的防治，颁布了上海市监测设施管理办法，使地面沉降监测和控制逐步纳入法制管理体系，同时在上海全市范围内共布设38座基岩标，48组深、浅不同的分层标，450座普通水准点，330眼地下水水位监测井和150眼水质监测井，成了由9个环（浦西5环，浦东3环,浦东、浦西联测1环）组成的地面沉降一等水准网、二等水准测线。

表17 上海市市区地面沉降水准监测网络统计表
等 级 条 数 总 长（km） 实控点数
浦西 22 240.7 131 I等
浦东 8 115.61 36
共计 30 356.31 167
浦西 45 289.09 165 II等
浦东 4 40.8 19
共计 49 329.89 184
苏锡常地区地下水动态监测网始建于上世纪八十年代初期，并随着各类水工环调查评价工作的展开，得到了不断补充。

上世纪九十年代对原有网络进行调整，新设了50余口观测井，使地下水长观井达到184眼，其中国家级井23眼，省级井147眼，地区级井13眼，其它1眼。

其监测目的层涵盖了地表及地下各个含水层。

表18 苏锡常地区地下水动态监测井监测情况表
监测目的层 监测井数（眼） 监测目的层 监测井数（眼） 地表水 2 Ⅲ承压 11
潜水 12 基岩裂隙水 6 微承压水 1 岩溶水 6
Ⅰ承压 22 其他 2
Ⅱ承压 122 合计 184 杭嘉湖平原地区地面沉降水准测量工作得益于上世纪未水利部门因水文监测及太湖流域治理工程所需。

1988—1995年浙江省地质环境监测总站对嘉兴市区地面沉降进行了系统监测，控制面积200km2。

水准测量频率每年1~2次；1998年恢复嘉兴城区测量工作，控制面积约300km2，上述工作对掌握嘉兴地区的地面沉降发育状况提供了宝贵的数据资料。

评价 上述监测网络为在局部地区，尤其是在中心城市开展地面沉降调查和监测，进行地面沉降机理研究和监测技术方法研究，进而采取地面沉降控制措施提供了物质基础。

其中，六十年代的上海所采取的控制地面沉降措施及其控沉效果处于国际领先水平，其市区地面沉降监测网络的规模及已积累的40余年海量监测数据在世界上也属罕见。

然而，随着长江三角洲地区区域性地面沉降灾害的产生，国内外地面沉降监测技术的不断更新，本地区以往的地面沉降监测网络已不适应地面沉降动态的变化，具体表现在：
1、以往地面沉降监测工作是以行政辖区作为单元，缺乏区域统一规划；
2、基岩标、分层标除在上海市区比较健全外，苏锡常和杭嘉湖地区几乎空白，这对于各种内外因素共同作用产生地面沉降及其机理的研究在区域上显得薄弱；
3、各地监测井分布疏密不均，精度不一，个别含水层在相当一部分地区缺乏控制性监测设施；
4、监测仪器设备陈旧、技术落后；
5、差异性地面沉降所产生的地裂缝是本地区一种新的地质灾害，尚未进行系统监测；
6、导致地面沉降的工程性因素还缺乏专门的调查和监测工作；
7、原有监测网络安全性得不到保障，野外监测设施时常受到不同程度的破坏；
鉴于上述原因，未来全区的地面沉降监测网络需要统一规划，统一建设，统一管理维护，空间上分布合理，技术上先进可行。

（二）监测网络规划
指导思想 以长江三角洲地区为整体，以自然和人类活动因素引起的区域地面沉降为对
象，以新技术新方法为载体，以系统、全面提供区域经济规划、建设与发展所需的地质灾害信息为目标，建成集数据实时定时采集、传输、预报、发布于一体的开放、动态的三维地质灾害监控体系。

为进一步研究地面沉降成因机理，适时预报灾情发展态势，从而进行区域经济规划与建设、地下水资源合理利用、地质环境保护，实现人口、资源与环境协调和经济与社会的可持续发展提供地质依据。

规划思路 以充分体现国家意识，查明区域地面标高损失变化趋势，促进和保障长江三角洲社会、经济可持续发展为目的，分级（国家级、省市级）规划，统一监测技术要求与信息发布，为国家、地方政府科学决策提供依据，并满足社会公众对地质信息了解的需求。

规划原则
1、按区域统一规划、统一标准进行地面沉降监测网络设计、建设；
2、总体规划、分期分步实施；
3、监测网络规划充分考虑地质背景和人类活动及社会经济发展的地区差异；
4、监测网络按区域控制、重要城市（地区）重点监控进行布设；
5、充分运用新技术、新方法（GPS、网络、GIS、自动监测等）；
6、监测网点类型采取多样化，充分发挥各自功能优势。

地面沉降GPS 监测网规划方案
图19 长江三角洲（长江以南）地区地面
沉降监测网络分布图
全天候GPS 固定观测站 选择区域地面沉降漏斗中心以及灾害敏感度较高的经济和人文中心，建设全天候GPS 固定观测站和
地面沉降自动监测站，组建区域地面沉降监控中心，通过联网实现集中远程遥控自动、同步实时施测，以此提高对地面沉降灾情的快速反映能力，并为国家重大决策提供实时信息。

建设全天候GPS固定观测站4座，实现地面沉降实时监测。

同时作为区域GPS基准站，对区域GPS监测网进行精度控制，并由上海天文台与美国NASA的JPL合作建立的国际GPS 服务网（IGS）的核心站之一、又是国家GPS基准站之一的佘山天文台GPS站（佘山天文台VLBI站院内）作为起算点。

同时，进行远程数据传输及监控系统设计，由此获得实时信息。

GPS固定观测站将作为本地区的国家级地面沉降实时监测站。

GPS地面沉降监测一级网 建立GPS地面沉降基准网（一级网），并与已建的国家级地下水动态监测井构成区与地面沉降骨干监测网，为政府地质环境保护进行区域规划、快速了解区域地面沉降空间分布状况以及地质环境信息分布奠定基础。

同时，又可以为GPS地面沉降二级监测网提供控制依据。

一级网包括参考基准点和尽可能在稳定的基岩露头、已建或新建基岩标附近埋设的永久性坚固监测点组成，作为“长江三角洲GPS地面沉降监测网络”的基本框架，即基准网，以此作为区域地面沉降监测骨干网，并对区域GPS测量精度进行控制。

由佘山天文台GPS站作为一级网的起算点，并与西佘山、凤凰山拟建基岩点和小闸镇已建大口径基岩标共4个GPS 点组成参考基准网。

在全区按平均边长20km，共规划93个网点（含参考基准点）组成长江三角洲GPS地面沉降监测一级网。

GPS二级网规划 二级网则附合在一级网上，作为省市级分区详细监测网用于对全区或局部地区地面沉降进行测量，查明区域地面沉降现状及其发展规律。

由此构成完整的长江三角洲GPS地面沉降监测网络。

GPS地面沉降监测网络的布设，应根据地质背景及地面沉降分布特征进行不同精度的控制。

在地面沉降基本稳定区，包括第四系厚度较薄，且土层抗压强度大，含水层发育程度较差等不易引起地面沉降的地区，按1：50万精度进行控制性布设；在地面沉降易发区，一般地区按1：25万进行布设，对重要城市、地下水集中开采区、地面沉降漏斗区及地裂缝区等重点地区加密布设，甚至可以采取多级网或与精密水准监测网迭加，以此加强重点地区的地面沉降监测。