本项目以北京平原区为研究背景区,以地下水超量开采降落漏斗为典型研究区,系统研究地下水降落漏斗区动静载荷演化诱发形变机理。在传统水准网、GPS(全球定位系统)网、地下水监测网等基础上,采用多基线、多模式、多视角相位组分分解InSAR(合成孔径雷达干涉测量)技术,获取高精度区域三维形变场信息,提高动静载荷作用下的区域地面沉降监测的能力与精度;在系统研究地下水流场系统演化与地面沉降响应的基础上,结合土工实验、地球物理勘探等手段,揭示地下水降落漏斗区动静载荷(城市密集建筑群、立体交通网络设施)演化模式下的地面形变场响应机理;为区域地面沉降调控提供理论依据及技术方法。
land subsidence;InSAR;Dynamic and static load;groundwater;evolution
地面沉降是一种不可补偿的永久性环境和资源损失,是地质环境系统破坏所导致的区域地质灾害,并可以诱发一系列其它环境灾害,形成灾害链。开展地面沉降机理与监控方法研究,对于预防、控制和减缓地面沉降的发生、演化,理论与现实意义重大。本项目以北京平原区为研究背景区,以地下水超量开采降落漏斗为典型研究区。有机集成空中、地面、地下监测网络,结合InSAR等先进的地面形变监测技术,优化多模式、多视角相位组分分解算法,融合小基线、永久散射体技术的干涉测量方法,基于Envisat ASAR数据获取地面三维形变信息;以京津城际铁路为研究对象,开展高分辨率SAR邻近轨道、临近图幅基准转换及数据拼接方法研究,提高高分辨SAR监测城市重大交通线设施的能力。结合地下水动态长期观测网数据,基于InSAR提取三维形变信息与GIS空间分析技术,结合长时间序列的监测资料,揭示了北京地区地下水漏斗的形成及动态变化,阐明地面沉降漏斗的形成与演化,进行区域地下水流场与地面沉降三维数值模拟,分析地下水流场系统演变及地面沉降响应特征。从应力场与应变场互馈作用机理出发,研究含水层系统释水形变机理,不同地下水开采强度、变化水位模式下的土体变形特征,揭示区域不均匀沉降的形成、演化机理。在地下水超量开采降落漏斗区域,针对同一区域水文地质体,综合研究其地下水流场演化与建筑集群、立体交通设施时空变化对地面沉降的影响。