苏锡常地区地下水禁采后的地面沉降效应研究

【摘要】：苏锡常地区由于长期过量开采深层地下水,引发了严重的区域性地面沉降和地裂缝灾害。为了控制苏锡常地区的地面沉降,1996年起,省、市政府采取压缩开采量20%的措施,2000年开始该地区实行了深层地下水的限期禁采,2005年底,禁采工作全面完成。禁采以后,从宏观上来看,地面沉降的控制取得了明显的成效,但如何从理论和机理上评价地下水禁采与地面沉降的关系以及地面沉降控制效果,是一个值得深入探讨的课题。本文结合实际观测资料和作者的本职工作,选择这一课题作为博士论文,开展了比较系统的研究工作,取得了一些新的认识和成果,主要表现在以下几个方面： 1.系统分析总结了禁采前后地下水位降落漏斗、地面沉降的发生、发展和变化规律,在大量实测数据和分析成果的基础上,论证了地下水开采和地面沉降在时间上和空间上的相关性、一致性。研究表明,禁止开采后地面沉降发育程度具有明显的分区性。地下水补给条件好的地区地下水水位恢复快速,地面沉降减缓也很快,地面沉降滞后时间很短,不少地方甚至出现地面回弹现象,如广大的苏州东部地区和沿江地区。相反地下水补给条件差的地区,地下水位恢复很慢,虽然地面沉降速率也得到了显著控制,但沉降仍在继续,沉降具有明显的滞后作用,较为典型的是无锡西部地区和江阴南部地区。 2.比较系统地分析了苏锡常地区地下水位与地面沉降的相互关系,进一步证明了地面沉降临界水位的存在,提出了沉降临界水位与地层中的前期固结压力间的关系。地面沉降临界水位的提出对于科学合理开发地下水资源和控制地面沉降具有重要意义。 3.对苏锡常地区禁采地下水后的地面沉降机理进行了探讨,在对地面沉降与地质结构、水文地质条件的关系、沉降与土层承受过的应力历史的关系、沉降与水位关系的分析的基础上,提出了地面回弹概念,并指出地面回弹普遍发生在地下水位上升快速的区域,并且该处的地下水位埋深一般高于沉降临界水位。 4.利用大量的监测资料对苏锡常地区原有的地面沉降——地下水流耦合数值模型进行了修正,并分别以禁采和适度开采两种方案对该地区地面沉降进行了预测；以地面沉降控制为约束条件,通过数值模拟获得了该地区的地下水可采资源量,提出了该地区地下水科学开发利用方案,划出了地下水可采区、限采区和禁采区,为今后苏锡常地区地下水合理开发利用和管理提供了科学依据。