沧州地面沉降预测预报研究

【摘要】： 地面沉降是指在自然或人为因素影响条件下地面出现高程降低的现象。作为自然灾害,地面沉降的发生有着一定的地质原因。但是,随着人类社会经济的发展、人口的膨胀,地面沉降现象越来越频繁,沉降面积也越来越大。人为因素对地面沉降发生发展的贡献已大大超过了自然因素,在人口密集的城市,地面沉降灾害尤为严重。 我国东部沿海平原地区经济发达,人口稠密,对水资源的需求量大,该地区长期开采地下水,已造成大面积地面沉降。沧州位于华北平原,华北平原包括北京市、天津市、河北平原和山东鲁西北地区,总面积近140,000km2,是我国地面沉降连片分布范围最大的地区,其中又以沧州地区表现最为突出。地面沉降直接导致沧州滨海低平原地区地面高程资源损失,造成铁路路基下沉、风暴潮灾害加重。在分析沧州地区地面沉降机理的基础上,通过整理该地区相关的多年监测数据,对地面沉降做出预测与预报,对于华北平原区地面沉降的预测与预报工作具有典型意义。本文通过分析1995至2005年研究区相关监测数据,确定水文地质参数,利用PMWIN(Modflow)建立三维地下水流与地层压缩的地面沉降预测预报耦合模型,并运用此模型预测了三个开采方案下研究区流场及地面沉降的变化趋势。①维持1995年开采水平条件下预测2020年的水头及沉降变化。预测的2020年累积地面沉降量普遍大于600mm,最大沉降中心在沧州市区,累积沉降值可达3-4m。②在南水北调和其它水利工程实现条件下的水资源利用模式优选方案,地下水开采强度比1995年有所减小,对2020年累积地面沉降量进行预测,最大地面沉降量在4m以内,沧州大部累积沉降量1-2m。③在没有南水北调情况下实现最佳开采方案,预测结果表明,沧州市区、河间至任丘一带有较大幅度沉降发展,研究区一半地区累积地面沉降量大于1m,沧州沉降中心可达到4m以上。 最后,通过分析不同开采条件下地面沉降的发展趋势,提出优化的地下水开采方案,并对沧州地面沉降的防治措施提出了科学的建议。