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国际地面沉降研究进展的启示

期刊:地质通报

本文由秦同春、程国明和王海刚共同撰写,发表于2018年3月的《地质通报》(Geological Bulletin of China)第37卷第2~3期。该研究由中国地质调查局项目《京津冀地区地面沉降地裂缝调查及地质环境监测》(编号:DD20160235)资助。作者秦同春为中国地质环境监测院的工程师,主要从事地面沉降调查和监测研究;通讯作者王海刚为高级工程师,同样从事地面沉降调查监测研究。

学术背景

地面沉降(Land Subsidence)是全球城市化进程中普遍存在的地质灾害,尤其在城市化和工业化快速发展的地区,地面沉降问题尤为突出。地面沉降不仅影响社会经济的可持续发展,还威胁人类的生命安全。联合国教科文组织(UNESCO)成立了地面沉降工作组,定期组织国际学术研讨会,推动全球地面沉降防治和研究工作的进步。本文旨在通过综述国际地面沉降研究的最新进展,分析国际先进的地面沉降研究思路、方法、技术和管理政策,为中国地面沉降防治工作提供指导。

研究内容与方法

本文从地面沉降监测手段、监测网布设、监测精度、沉降机理研究和管理措施几个方面,对比了国内外地面沉降工作的现状,分析了中国在地面沉降工作中的长处与不足。具体内容包括:

  1. 国内外地面沉降概况:全球有超过150个城市面临地面沉降问题,如美国的休斯敦、日本的东京、中国的上海等。地面沉降主要由地下水过度开采、矿产开采、城市建筑荷载等因素引发。发达国家如日本,通过控制地下水开采和采取回灌措施,有效缓解了地面沉降问题。发展中国家如中国,地面沉降问题发生较晚但发展迅速,部分地区如沧州市的沉降速率高达65mm/a。

  2. 国内外地面沉降监测

    • 监测手段:国际上常用的地面沉降监测手段包括分层标测量、水准测量、GPS测量、InSAR测量等。中国近年来在地面沉降监测方面取得了显著进展,建立了以水准测量、分层标监测、GPS监测、InSAR监测等为主的立体化监测网络。
    • 监测网布设:中国在主要沉降区如华北平原、长三角地区等地建立了地面沉降监测网,但与发达国家相比,监测网点密度和监测精度仍有待提高。例如,美国休斯顿市的GPS监测站密度为11个/100km²,而中国北京平原区的GPS监测站密度仅为1.8个/100km²。
    • 监测精度:影响监测精度的因素包括监测网布设的合理性、监测仪器的精度等。中国在地面沉降监测网的优化建设方面逐步引起重视,但仍需加强高精度自动化仪器的应用。
  3. 国内外地面沉降机理研究:地面沉降的机理研究主要涉及人为因素(如地下水开采、矿产开采)和自然因素(如地质构造运动、地震活动)。中国的地面沉降机理研究多集中于地下水开采引发的地面沉降,而国外则对其他因素如油气开采、地震后粘性土层的沉降等进行了深入研究。

  4. 国内外地面沉降管理措施:日本通过严格控制地下水开采、采取回灌措施、转移开采层次和颁布相关法律法规,有效控制了地面沉降。中国部分城市如上海、天津等地通过控制地下水开采和回灌措施,地面沉降得到了有效控制,但中小城市的管理力度仍需加强。

主要结果

  1. 监测手段与网络建设:中国在地面沉降监测方面取得了长足进步,但与发达国家相比,监测网点密度和监测精度仍有较大差距。特别是在华北平原等沉降严重地区,监测网的布设和优化仍需进一步加强。
  2. 机理研究:中国的地面沉降机理研究多集中于地下水开采引发的地面沉降,研究方向和深度较为单一。国外则对其他因素如油气开采、地震后粘性土层的沉降等进行了深入研究。
  3. 管理措施:中国部分城市如上海、天津等地通过控制地下水开采和回灌措施,地面沉降得到了有效控制,但中小城市的管理力度仍需加强。

结论与意义

本文通过对比国内外地面沉降研究的最新进展,指出了中国在地面沉降监测、机理研究和管理措施方面的长处与不足。中国在地面沉降防治工作中投入巨大,建立了庞大的区域性地面沉降动态监测网,但在监测网点密度、监测精度和机理研究方面仍需进一步提高。此外,中国部分城市的地面沉降管理法律法规较为完善,但中小城市的管理力度仍需加强。未来,中国应加强科研单位与地勘单位的合作,推动地面沉降防治工作的进一步发展。

研究亮点

  1. 国际对比分析:本文通过对比国内外地面沉降研究的最新进展,为中国地面沉降防治工作提供了宝贵的参考。
  2. 监测网络优化:本文详细介绍了国内外地面沉降监测网络的优化方法,为中国监测网络的进一步优化提供了思路。
  3. 机理研究拓展:本文指出中国在地面沉降机理研究方面的不足,并提出了加强科研单位与地勘单位合作的建议。

其他有价值的内容

本文还提到,中国在地面沉降科普宣传方面存在不足,民众对地面沉降的认知度较低。未来应加强地面沉降知识的普及,提高公众的防灾意识。

总之,本文通过对国际地面沉降研究进展的综述,为中国地面沉降防治工作提供了重要的参考和指导,具有较高的学术价值和实践意义。

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