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基于1991—2016年雄安新区4个地下水监测孔的长时间序列水位数据、降水数据及北太平洋指数（North.Pacific.Index,NPI）,采用连续小波、交叉小波变换等方法,分析了三者的周期性变化及其之间的相互关系。结果表明:（1）雄安新区地下水水位、降水与NPI的主波动周期及各序列间共振周期均为1.a。（2）丰水年的地下水水位时滞小于全时段的地下水水位时滞,高降水量对潜水-承压水水位时滞的影响大于对承压水的影响。（3）地下水水位对NPI的时滞大于对降水的时滞;在丰水年,地下水水位对NPI的响应更快;地下水对降水和NPI的响应速度,明确反映了研究区地下水水位动态变化的主要气候影响因素是降水。 相似文献
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济南泉域地下水位动态及其对降水响应的交叉小波分析 总被引：8，自引：0，他引：8
利用1988—2009年济南泉域8个地下水位动态观测点不同时段观测资料及1998—2009年降水数据,采用连续小波变换、交叉小波变换方法对济南泉域地下水位动态的多时间尺度特征、相互关系及其对降水的响应进行了分析。结果表明:①济南泉域地下水位动态存在显著的0.82～1.16 a的主振荡周期,低频部分仅在部分年份存在1.95～3.09 a的振荡周期;②含水岩组富水性对地下水位动态存在影响,研究区主径流方向上弱富水性地段地下水位动态时滞较强富水性地段长,强富水性地段4个观测孔地下水位波动时序基本一致;③地下水位动态对降水的响应滞后明显,为73.06～134.42 d,总体表现为地下水径流路径越长,响应越滞后;④基于地下水位动态与基于降水—地下水位动态交叉小波变换得到的观测点对水位动态的滞后时间多数一致,同一径流路径上局部点对滞后时间之和与全局点对有很好的对应关系。交叉小波分析可定量评价泉域地下水位动态及其与降水的相关关系。 相似文献
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华北平原是世界上最大的地下水系统之一,地面沉降问题突出。由于沉积环境变化多样、地质条件差异性显著和人类开采活动强烈,使得该地区地面沉降成因机理复杂。本文采用卫星对地观测技术与传统手段相结合,监测地面沉降灾变过程,分析华北平原地面沉降发展历史和现状。结合应力-应变图解法及土工实验研究地面沉降差异性特征及滞后变形成因机理。取得了以下关键认识:(1)华北平原地面沉降空间分布差异性明显,沉降主要分布在平原区第四纪沉积凹陷,呈现东西分带、南北分段特点。地面沉降空间发展部分受到北东向和北西向构造控制。在沧县隆起区,地面沉降也比较发育,主要原因是沧县隆起在第四纪时期构造运动相对不活跃,沉积了较厚的第四系;存在与构造走向一致的3期古河道,该地区赋存丰富的地下水资源并被大量开采。(2)地面沉降发生发展与地下水开采历史密切相关,沉降主要压缩贡献层随地下水开采层位变化而变化。北京平原100 m以深地层对地面沉降贡献呈增加趋势。天津平原目前地面沉降的主要贡献层来自300 m以下地层。(3)气候干旱导致地下水补给量减少,同时增加了地下水的开采,因而是引起地面沉降的重要间接驱动因素。高层建筑荷载、基坑降排水、地热开采对地面沉降的影响应引起足够重视。(4)地面沉降具有很强的滞后性,最大滞后时间可达25年。除了渗透固结成因以外,土体蠕变是另外一个重要原因。更新世地层在不同荷载下,蠕变特征明显。沧县隆起晚更新世地层次固结可达到总变形28.3%。(5)土的物理性质、地下水位变化模式对土层变形特征具有重要影响。不同埋深地层在地下水位变化条件下的变形特征存在较大的差异(弹性、黏弹性、黏弹塑性)。浅部含水组呈现以弹性为主的变形特征。 相似文献
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冲洪积平原地面沉降特征及主控因素——以北京平原为例 总被引：3，自引：0，他引：3
北京由于长期过量开采地下水,相继引发了一系列地质环境问题,其中地面沉降问题尤为突出。回顾了北京地面沉降发展历史,从平面和垂向上分析了地面沉降特征,在此基础上对北京冲洪积平原区沉降的主控因素进行了研究。结果表明:(1)平面上,沉降分为南、北2个大区,7个沉降中心。北区已由多个单独沉降中心区扩展成一个大区域,南区北扩明显;(2)垂向上,南区第一压缩层为沉降主贡献层,沉降占比42%,浅部地层沉降速率减小,深部地层沉降速率增加。土体变形特征为塑性变形,包含蠕变变形;北区第二压缩层为沉降主贡献层,沉降占比65%,浅部沉降量值很小且波动平缓,深部沉降量相对较大。土体变形特征为浅部以弹性变形为主,深部以塑性变形为主,包含蠕变变形;(3)沉降受构造作用及基底格架控制,北东方向受冲洪积扇上部单一砂卵砾石的地层条件控制扩展范围有限,沉降整体向北西、南东方向扩张;(4)地层结构决定沉降平面和垂向分布特征,尤其北部冲洪积与南部湖相沉积的差异,是产生深浅部地层沉降贡献率不同的重要因素;(5)地下水开采仍是沉降产生的主因,地下水漏斗的扩展和沉降中心的分布高度吻合,主要沉降层地下水位下降速率与沉降速率成正比。 相似文献
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地面沉降是北京平原区主要地质灾害之一。文中采用永久散射体差分干涉测量(PS-InSAR)技术获取平原区地面沉降空间分布特征,基于GIS空间分析平台,将多种地面沉降影响因素分别与PS-InSAR获取的地面沉降场形变信息进行耦合研究,查明地面沉降与多种影响因素之间的响应关系。研究发现:(1)北京市地面沉降发育较为严重的地区主要出现在平原区东部、北部以及南部等地,存在多个沉降中心,最大沉降速率达到152mm/a,区域不均匀沉降现象明显,并且有连成一片的趋势。(2)地面沉降分布具有明显的构造控制特性,沉降区多位于几大活动断裂交接部位的沉积凹陷地区,与第四纪沉积凹陷十分吻合。地面沉降的发展趋势与活动断裂的走向具有明显的对应关系,在有活动断裂通过的区域,地面沉降剖面线上表现出明显的转折或突变,断裂两侧区域不均匀沉降十分明显。(3)地面沉降分层沉降量与对应层位上黏性土占比呈正比例关系,其空间分布特征及变化趋势与平原区的地层结构及可压缩黏性土层厚度具有很好的一致性,沉降范围整体由北西向的单一结构区向南东方向的多层结构区扩张。沉降速率大于50 mm/a的沉降区大多分布在黏性土层厚度大于100 m的地区,几大沉降中心与黏性土层厚度较大地区吻合较好。(4)第二承压含水层(顶底板埋深100~180 m)地下水开采对地面沉降影响最大,沉降中心与该层位地下水位降落漏斗区高度吻合,是地面沉降的主要贡献层位。 相似文献
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近50年济南岩溶泉域地下水位对降水响应的时滞差异 总被引：5，自引：2，他引：3
依据近50年降水及年均水位等的差异,将1959-2011年济南岩溶泉域地下水位与降水观测数据划分为若干时段。采用小波变换方法定量分析了泉域地下水位对降水的响应时滞,并采用相关分析讨论了时滞与地下水开采量等的关系。结果表明,(1)泉域地下水位与降水的主周期均为1 a。(2)两种划分方式下,泉域排泄区水位时滞分别为83.44~161.24 d、88.62~150.56 d,径流区水位时滞分别为67.87~81.66 d、76.58~82.21 d,径流区水位时滞明显小于排泄区。(3)依据降水划分的时段,排泄区与径流区均有随年降水减少,水位时滞增加的趋势。(4)依据水位划分的时段,排泄区有随水位降低,时滞增加的趋势,而径流区不明显。(5)泉域水位时滞与泉域地下水开采量、泉群流量等存在相关关系,泉域开采量越大,泉群流量越小,则水位时滞相对越大。上述时滞差异分析,有助于增加地下水位与降水之间的非线性耦合过程的认识,可为地下水位的预报预警提供帮助。 相似文献
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对"用调整地下水开采层次方法控制地面沉降"的质疑 总被引：3，自引：0，他引：3
据不完全统计,至今我国已有90余个城市和地区相继发生不同程度的地面沉降,长江、黄河、珠江三角洲、华北平原、松辽平原及沿海许多地区,地面沉降正在发生和发展之中,尤其以上海为中心的长江三角洲及以天津为中心的华北平原,成为我国两片最大的沉降地区。地面沉降对这些地区社会和经济的可持续发展带来严重影响。几十年来,这些地区一直将“调整地下水开采层次”作为控制地面沉降措施之一。该文章认为“调整地下水开采层次”并非一种理想的控沉措施,不仅值得商榷,甚至为应该被否定的控沉措施。依据：①一般情况下,随深度增加,地层的压缩性会渐下;但是开采同量的地下水,其水位下降的速率及幅度深部含水组比浅部含水组要大的多,两者引起的沉降量不会有明显的差别;②从地下水开采资源组成与地面沉降关系分析,含水层深度越深,其中的压密释水量所占的比例也越大,造成的地面沉降也越严重;③地层的物理力学性质及固结状态,随深度的增加,也不完全是越来越好。 相似文献
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过去对地下水位持续下降条件的地面沉降研究较多,但对水位大幅持续抬升过程中的地面沉降研究较少。本文根据
上海大量地面沉降、水位观测和钻孔资料,系统分析上海市90年代末以来地下水位大幅抬升条件下各土层的变形特征。自
1998年以来,上海市通过大幅压缩开采量、回灌地下水等措施使第二、三、四和五承压含水层水位分别平均抬升2.1 m,
3.6 m, 12.4 m, 12.7 m。水位的抬升使上海市地面沉降平均速率由1998年的12.2 mm/a减小到2011年的1.83 mm/a,减少85%。
通过对27组分层标数据分析发现：现阶段主要压缩层位在第一、二软土层,年沉降速率为2~4 mm/a;而第二含水层以下土
层已经有少量回弹。在水位持续大幅抬升过程中,本文总结了两种变形特征：1） 变形和水位变化基本同步,残余变形量非
常小,变形可概化为线弹性变形,这种变形主要发生在第一、二、三和五承压含水层、第五和六弱透水层;2） 压缩速率逐
渐减小,无明显持续回弹趋势,有较大残余压缩量且存在变形滞后现象,变形可概化为弹塑性变形,这种变形主要发生在
地第二、三和四弱透水层。第四承压含水层变形较复杂,两种变形特征都有。其中较大残余变形量主要由塑性贮水率比弹
性贮水率大2个数量级引起;变形滞后主要由弱透水层中超孔隙水压力消散较慢引起。本文研究成果对于掌握水位抬升过
程中土层变形方式、发生发展机理、预测未来地面沉降及地下水科学管理和资源评价具有重要意义。 相似文献
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Characterization of land subsidence induced by groundwater withdrawals in Su-Xi-Chang area, China 总被引：5，自引：0，他引：5
Xiao-Qing Shi Yu-Qun Xue Shu-Jun Ye Ji-Chun Wu Yun Zhang Jun Yu 《Environmental Geology》2007,52(1):27-40
Su-Xi-Chang area is one of the typical regions in China which suffers from severe land subsidence. Various tools of field
monitoring were integrated to study the characteristics and mechanisms of land subsidence in this region. The occurrence and
the development of the land subsidence in this region are strongly related to the groundwater pumping both in time and space.
The main consolidation layers are the soft mud layers; however, the compressibility of the confined sandy layers should not
be ignored. The second and third confined aquifers contributed more than 30% of total subsidence. Meanwhile, irrecoverable
deformations were also observed in the sandy layers. Different sandy layers deform diversely under different stress conditions.
Some have the elastic feature. But the soil strata, including both sandy layers and clayey layers, located in the center of
the groundwater level depression cone exhibited obvious viscous mechanical behavior which caused the common lag phenomenon.
The sand composition (mingled with small clay particles or interbeds) and sand rheology are the two main reasons for the lag
phenomena in sandy layers. A series of laboratory tests for modeling the effective stress changes due to groundwater withdrawals,
were conducted to investigate the mechanism of the lag phenomenon. Based on the test results, the relationship of stress–strain–time
for saturated sands is obtained; and it could be expressed as power functions. The results also showed that the compression
of the sandy layers was time dependent, and its deformation could be remarkable. When establishing land subsidence model,
the deformation for the similar soil formation could be elastic, visco-elastic and even visco-elastic–plastic, because of
the different groundwater level fluctuation experienced. 相似文献
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浅层地下水人工回灌应用于上海市工程性地面沉降防治的试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
上海地面沉降主要由过量开采地下水资源和大规模工程建设等因素共同影响,工程性地面沉降引起的地面沉降漏斗严重影响了周边地区生命线工程的建设及运营安全。通过开展试验研究,将深部承压含水层中应用成熟的地下水人工回灌技术引入浅部含水层中,但由于浅部含水层砂层结构及水动力条件与深部含水层差异较大,回灌工艺及方法也存在差异。本次试验工作中,改进了地下水人工回灌工艺流程,并通过同步地面形变监测分析了浅层地下水人工回灌对控制地面沉降的作用效果。结合上海地区实际地层特征以及各种回灌工艺的实际效果,评价了浅层地下水人工回灌技术在防治工程型地面沉降中推广应用的可行性及适用性。 相似文献
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Ye-Shuang Xu Huai-Na Wu Bruce Zhi-Feng Wang Tian-Liang Yang 《Environmental Earth Sciences》2017,76(9):351
Foundation dewatering has become a major cause of land subsidence in Shanghai. The burial depth of foundations in relation to geotechnical construction works is less than 75 m, and the corresponding groundwater includes phreatic, low-pressure artesian, and the first confined aquifers. Based on the geological and hydrogeological conditions beneath Shanghai, methods of dewatering may be divided into three modes and further five patterns according to the insertion depth of the dewatering-retaining system. The most common dewatering mode aims to reduce the water pressure in the confined aquifer by setting the dewatering wells inside the pit, whilst the retaining walls are buried in the confined aquifer and partially cut off the confined aquifer layer. To predict the settlement due to foundation dewatering, numerical models are generally adopted, which are similar to those used to predict land subsidence induced by regional groundwater withdrawal; however, since foundation dewatering is conducted along with the setting of retaining walls and foundation pit excavation, which differs from regional groundwater withdrawal, interactions between the retaining wall-dewatering well, the dewatering-excavation, and dewatering-recharge are important factors affecting the analytical model. Since the grading of the shallow soil layers is different, stratified settlement characteristics of the shallow soil strata and seepage erosion, which results in additional deformation, need to be given particular consideration. 相似文献
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Jichun Wu Xiaoqing Shi Yuqun Xue Yun Zhang Zixin Wei Jun Yu 《Environmental Geology》2008,55(8):1725-1735
Land subsidence in China occurs predominantly in 17 provinces (cities) situated in the eastern and middle regions of the country,
including Shanghai, Tianjin and Jiangsu, and Hebei provinces. It is primarily caused by groundwater overpumping. One of the
areas most severely affected by land subsidence is the Yangtze Delta, most of which consists of Shanghai City, the Su-Xi-Chang
area (Suzhou, Wuxi and Changzhou cities) of Jiangsu Province, and the Hang-Jia-Hu area (Hangzhou, Jiaxing and Huzhou cities)
of Zhejiang Province. The excessive exploitation of groundwater forms in a large regional cone of depression and, consequently,
land subsidence is also regional, currently centered in the Shanghai and Su-Xi-Chang areas. In 2002, the maximum cumulative
subsidence of Shanghai, Su-Xi-Chang and Hang-Jia-Hu were 2.63 m, 2.00 and 1.06 m, respectively. The land subsidence area is
continuing to expand throughout the Yangtze Delta. To study the characteristics and the pattern of this land subsidence, the
government has implemented a monitoring system involving the placement of 37 groups of extensometers (layers marks) and drilling
of more than 1000 observation wells. These provide an invaluable historical record of deformation and pore water pressure
and facilitate studies on the special features of soil deformation when the groundwater level changes due to pumping. Several
measures have been taken in recent years to control the development of the land subsidence in the different areas; these include
groundwater injection, prohibition of pumping deep confined groundwater, and an adjustment of the pumping depth and magnitude
of the groundwater withdrawn. At present, although the subsidence area is still increasing slowly, the subsidence rate is
controlled. 相似文献
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天津市地面沉降数值模拟研究 总被引：9，自引：0，他引：9
地面沉降是天津市的主要环境地质问题。造成天津市地面沉降的原因很多,但主要原因是大量开采地下水。本文重点研究开采地下水条件下的地面沉降数学模型及模拟,为控制地面沉降提供科学依据。通过对第四系的水文地质条件分析,建立第四系的水文地质概念模型和地层压缩概念模型,并建立相应的准三维水流数学模型和一维地层压缩数学模型,两者通过含水层水头和弱透水层粘性土中孔隙水头的内在联系耦合在一起。利用以往系列水位数据和沉降数据对模型进行标定,模型基本上反映了天津市地面沉降的实际情况。 相似文献
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地下水位变化模式下含水砂层变形特征及上海地面沉降特征分析 总被引：5，自引：0，他引：5
土体变形特征与其经历的应力状态有关。由于抽灌水位置和水量的变化,同一土层中不同时期的地下水位可以呈现不同的变化模式,土层表现出不同的变形特征。论文根据上海1400多个水位孔近40a的水位观测资料和各土层的变形资料,从土层变形角度将地下水位的变化方式划分为5种模式。分析了每种地下水位变化模式下土层的变形特征,并进一步分析了上海地面沉降在时间和空间上的特征。分析结果表明:地下水位的变化模式对上海土层的变形有显著影响。同一土层在不同的水位变化模式下可表现为弹性、弹塑性或粘弹塑性的变形特征;地面沉降与地下水开采量、地下水开采层次与主要沉降层具有密切的关系,开采地下水是上海地面沉降的主要原因;与现阶段含水层的水位变化模式相联系,第四承压含水层是上海最近几年来地面沉降的主要沉降层。 相似文献
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超固结地层发生地面沉降需要一个大于超固结应力的起始附加应力来驱动。依据有效应力原则,临界水位与超固结应力之间存在线性相关关系,则超固结地层垂向形变机理亦可通过临界水位描述为：当人为开采地下水引起的起始水位降深大于临界水位时,地面沉降将明显发生。西安南郊地质技校钻孔埋深100-300m内土样试验资料分析及计算结果表明：该地层普遍呈现超固结特性;第一、二承压含水组的临界水位值分别为63.44m及73.76m;将“临界水位”作为控制地面沉降与最大限度开采地下水资源的主控指标来考虑,是地面沉降的有效防治措施。 相似文献