谈国际地面沉降研究综述(3)
2013-06-08 02:45
导读：加拿大的R.A.Freeze利用决策分析的概念建立了评价地面沉降问题的原则框架。他认为，防治地面沉降的决策制订环境相当复杂，虽然要依赖于技术分析结果
加拿大的R.A.Freeze利用决策分析的概念建立了评价地面沉降问题的原则框架。他认为，防治地面沉降的决策制订环境相当复杂，虽然要依赖于技术分析结果，但是会受到社会、经济、法律和政治问题的严重影响，因此，他强调防治地面沉降的决策制订需要从技术、社会、经济、法律和政治等多方面的综合考虑。最终是利益冲突各方通过谈判来解决地面沉降问题。他介绍了5个方面的内容:①地面沉降原因与影响;②防治地面沉降的可行策略;③决策分析原则框架;④地面沉降经济成本和风险;⑤多重利益方案社会调查的途径和障碍。
6地面沉降测量与监测
本次大会在地面沉降测量与监测方面成果最为丰富，共有22篇论文，涉及到土层压缩性测试、放射性分层标监测技术、星载合成孔径雷达千涉监测技术、GPS测量技术及GIS技术等，其中星载孔径雷达干涉监测技术格外引人注目。
6.1土层压缩系数研究
英国的G.Cassiani和意大利的C.Zoeoatelli通过对实验室测定的松散土岩压缩系数Cm和在波河三角洲天然气田用放性分层标测定的野外压缩系数进行了分析对比，发现实验室压缩系数要比现场压缩系数大几个数量级，因此，他们认为使用现场测定的压缩系数进行地面沉降预测更为可靠。
意大利的G.Brighenti等对现场测定的波河天然气田土层压缩性进行了分析和模拟研究，他们认为压缩性的现场测定技术还不完全成熟，也不完全可靠，因为保护钻孔的套管、钻孔和套管之间浇注固结类型以及钻孔周围地层的预先压缩都会影响到压缩性测定的准确性。
美国的T.Hueckel等研究认为，在有限应力范围内土层的压缩性会持续减小。在数学模型中能反映，沉积土层通过较不稳定矿物的溶解和沉淀反应而发生次生微结构变化。
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6.2放射性分层标技术《RadioaetiveMaRkerTeehnique》
据意大利的S.M.Deloos，放射性分层标技术用于土层压密测量己超过25年。根据意大利P.Macini和E.Mesini的介绍:这种技术就是将放射性弹分层固定放人开采液气的土层中，使用的放射性物质是Cs团或Co印，它们都有较长的半衰期，大致为5年。每个放射标的位置可用专门的金属线咖玛射线记录仪来进行探测，探测仪在标点之间运行时间的长短可以用来估算出标点之间距离的变化，由此得到标点之间土层的变形量，分层压缩量的总和即为所测总土层的总压缩量。某时段内的土层压缩量与相应的土层孔隙液(气)压力降低值之比即为土层垂向一维压缩系数Cm。这种技术己应用在意大利、荷兰、北海和墨西哥湾。由此所得的垂向一维压缩性系数是预测开采液(气)产生地面沉降大小的极为重要的依据。
6.3星载合成孔径雷达干涉监测技术(Insa:)
利用空间遥感技术测绘地面沉降的
论文有4篇，各种相关介绍材料(如展版、光盘等其它宣传品)也格外突出。根据瑞士U.Wegmuller等，意大利A.Ferretti等、美国D.L.Galloway等及英国R·Capes，这种技术是利用不同时间测得的卫星合成孔径雷达地面图象相重叠而形成的微分干涉图象，图像中一个相干颜色条纹循环代表一定数量的地面变形变量(如IO0mm、28mm等)，并通过对比地面变形实测值来确认，再利用
计算机处理形成地面变形等值线图。在理论条件下，其监测的地面变形精度为5一10nlm。目前应用的地方有德国的Ruhrgebiet(采矿沉降区)、墨西城(地下水开采沉降区，19%年l月。1996年5月最大沉降速率40cm/a)、意大利的Bologna(1992一1996年)和Euganean地热盆地(地下热水开采沉降区，1991一1995年最大沉降速率4mm/a)、法国的巴黎(1992年一1999年沉降区沉降速率约4mln、美国的圣.克拉流域(地下水开采沉降区，1992年9月一1997年8月测出5一10mm沉降量)、拉斯维加斯(地下水开采沉降区，1992年4月一1997年12月测出沉降量最大达19Omm)、A，ltel()pe流域及Jerse村庄等。
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6.4GPs和GIS在地面沉降监测中的应用
据加拿大的S.M.Mousavi等和伊朗的A.Sham-sai，在伊朗Rafsanjan平原地区地面沉降最大，沉降原因主要是抽取地下水，首起布设了35个GPS地面沉降观测站，分别于1998年8月和1999年4月进行了两次GPS大地高检测，8个月的地面沉降在不足IOmm一80nlm左右之间，其测量精度在5一smm之间。另据斯洛伐克的V.Sedlak，斯洛伐克东部近期的地质构造运移也用GPS进行了监测，从1997年起，每年在春季和秋季各进行一次测量，使用的仪器是双频GpS接收机SokkiaGRs2200。
据日本的S.Murakami等，他们用GIS技术描述了日本kamt。平原北部地区的地面沉降现状，并预测了其
发展趋势，且在图上实现了可视化成果，如地面沉降目标区图、沉降与地下水位历时曲线图、实测沉降与计算沉降历时比较图和散点相关图、预测沉降分区图、土地利用图、地面沉降潜在危害程度分区图等C
7地面沉降计算理论与模拟
地面沉降计算理论与模拟方面的论文共有巧篇，概括起来主要体现在四个方面:地下水开采地面沉降预测、固体矿产开采地面沉降计算、天然气开采地面沉降预测和潜水变化地面沉降计算。
7.1地下水开采地面沉降预测
7.1.1应力一应变滞后环路及隔水层沉降计算
根据分层标土层变形监测资料和观测孔水位资料可以绘出应力一应变曲线图。美国的T.J.Burbey对于有上覆巨厚隔水层存在的承压含水层系统在反复抽水作用下产生应力一应变滞后环路问题，利用垂向应变和体积应变数值模拟方法进行了研究，认为;①隔水层延迟给水的存在就会产生滞后环路，反映含水层系统在反复抽水过程中要经历具有弹性恢复的非弹性压缩;②单纯的垂向压缩假定倾向于高估沉降量和给水系数，尤其是靠近抽水井处;③体积应力模型对给水系数的估算反映了水平应变和变形的存在。
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另外，美国的M.Sneed建立了模拟含水层系统中隔水层延迟给水和残余压密的一维非稳定数值模型，并应用在内华达州的拉斯维加斯地面沉降计算。我国顾小芸提出了考虑流变的三维一藕合沉降计算模型。
7.1.2含水层储采沉降计算问题
为了满足供水需水或改善水质，含水层储采(AsR)技术被广泛地在美国应用，如德克萨斯、新墨西哥、内华达、亚雷桑纳、加利福利亚、佛罗雷达等。美藉华人李江和美国的D.C.Helm推导了对夹有隔水层的上下含水层系统在储采条件下的地面沉降非线性粘性解析解;李江还推导了其非线性弹性解析解。
7.13意大利Bologna面沉降数学模拟
