地面沉降对地下水时空响应及其非工程控沉

针对潍北平原地面沉降问题,建立地面沉降流固耦合三维数值模型,从宏观的角度探讨潍北平原在未来一段时间内区域性地面沉降的发展规律,考虑到地下水开采与地面沉降的相互关系,量化地下水开采对其的负面影响.研究结果表明:潍北平原地区沉降漏斗中心主要分布在寿光市营里镇东部和广陵乡北部;保持2019年地下水开采量,潍北平原未来10年内的沉降仍呈继续发展和增加态势,2029年最大累积地面沉降量将高达565.42 mm,年均增长率为38.97 mm/a,沉降中心未发生转移;随着地下水开采量的减少,地面沉降发育程度明显得到缓解,随之持续减小,地面沉降的减缓趋势则会逐渐趋于平缓;当减采量控制在10%与30%之间时,地面沉降灾害的减缓效果较佳.     

苏州市地面沉降过程的模拟与预测

利用数理统计模型处理苏州市地面沉降观测数据,研究苏州市地面沉降在时空上的变化特征,并预测未来发展趋势。结果表明,苏州市地面沉降在空间上具有区域性特征,沉降幅度由北向南减小;在时间上有阶段性特征,沉降幅度逐渐变小。未来苏州市地面沉降将进一步趋缓。     

纳林河矿区地表沉陷SBAS-InSAR监测分析

纳林河矿区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗,属于我国大型煤炭基地,煤炭开采造成了严重的地表沉陷。本文利用13景Sentinel-1A数据,通过SBAS(小基线集)技术监测了该地区2016年10月至2017年2月间的地面沉降情况。结果表明,研究区南部最大沉降量高达33.99cm,最大沉降速率为-76cm/a,最大形变时间为2016年12月18日至2017年1月23日,且沉降中心不断向西移动。     

廊坊北三县地区地面沉降时空分布特征与成因分析

精确、高效的垂向形变监测与分析对地面沉降灾害防控与地球动力学研究均具重要意义。采用永久散射体干涉测量(PS-In SAR)技术获取廊坊北三县地区2007~2010年地面沉降时间序列信息,并结合地层岩性、活动构造、城镇化水平与地下水开采等形变影响因素,分析研究区沉降时空分布特征与成因。结果表明:研究区地面沉降非均匀性显著,且表现出季节性变动特征;厚度较大的冲积、湖积地层沉降较发育,沉降分布受构造控制明显,断层两侧形变速率差异大,局部区域人为诱因占主导;一般、严重沉降区分布与0IBI差值0.4区域具一定空间响应,且在典型区内与中、深层承压水位漏斗空间展布吻合较好,但沉降中心偏西北。     

基于小基线DInSAR技术的典型地区沉降监测

为了有效地监测城市地面沉降情况,以2003—2010年该区52景ASAR数据为研究对象,利用小基线DInSAR技术方法,通过连接、干涉、解缠、轨道精炼和去平、反演、二次反演、地理编码等步骤,对反演出的实验区2003—2010年的形变速率进行时序序列分析。结果表明:实验区地面抬升沉降主要分布在A区、B区、C区、D区(最大沉降速率达到每年11.1 mm),抬升区域主要分布在A区和D区(最大抬升速率达到每年9.2 mm),其余大部分地区的沉降和抬升速率不太明显。通过与以往的沉降研究成果进行对比,验证了该技术在地面表沉降监测中的可靠性和准确性,为后期研究及预测实验区地面沉降及抬升提供理论依据。     

基于SBAS和IPTA技术的京津冀地区地面沉降监测

京津冀位于华北平原北部地区,地下水的长期超量开采,造成了严重的区域地面沉降,对京津冀区域进行大范围地表形变监测已经成为一个值得关注的问题.基于相邻条带的RADARSAT-2数据,结合小基线集干涉测量技术和干涉点目标分析技术,获取京津冀地区2012-2016年地面沉降场时序信息.基于监测结果对研究区地面沉降发育情况进行初步探讨,并对沉降漏斗的时空演化特征进行分析.研究发现,京津冀地区发生地面沉降的区域较多,地面沉降不均匀性特征明显,地面沉降发育最严重的地区位于北京金盏一带,最大沉降速率达到130 mm·a~(-1);在多个沉降漏斗中,北京金盏沉降漏斗、天津王庆坨沉降漏斗发育最为严重,累计沉降量分别达到661 mm,658 mm.衡水市阜城县、景县沉降漏斗扩张趋势最为剧烈,累计沉降量大于200 mm的面积达到1494 km~2.     

江苏沿海地区地面沉降约束下的地下水可采资源量评价

地面沉降是制约江苏沿海地区发展最主要的地质环境问题.基于水文地质条件和土体力学特征综合分析,深入研究区域地面沉降特征和机理,建立区域尺度的地下水-地面沉降耦合模型.基于耦合模型,设置符合区域地面沉降发展规划的约束条件,推算沿海各县市地面沉降约束下的地下水可采资源量.结果表明,在2020年沉降中心的沉降速率控制在15 mm·a~(-1),其他地区控制在10 mm·a~(-1)以内的约束条件下,沿海地区深层地下水可开采资源量达1.33×10~8 m~3·a~(-1).研究成果为地方制定科学合理的地下水配置方案提供科学依据.     

基于永久散射体雷达干涉测量技术的北京市地面沉降研究

地面沉降是北京平原区主要地质灾害之一,在过去的几十年中,其沉降范围和幅度逐年扩大．文中采用永久散射体干涉测量技术（PS-InsAR）进行检测、监测该地区地表形变特征．通过分析时间序列的干涉测量结果发现,该地区地面沉降存在构：造控制的特性,尤其是在北部沉降区．揭示了北京市第四纪顺义凹陷与沙河凹陷地区地面沉降趋势及范围受黄庄-高丽营、南口孙河断层控制．同时将PS-InSAR提取的地面沉降等值线与粘性土厚度分区结果对比分析发现,该地区地面沉降多发生在粘性土厚度大于50m的地段范围内,沉降中心多数位于粘性土厚度大的地区．     

黄河三角洲深层地下水漏斗引发的地面沉降特征

利用GIS集成分析深层地下水、钻孔和水准观测等资料,揭示了黄河三角洲地区尤其南部广饶井灌区形成的大面积深层地下水水位降落漏斗时空演化规律及抽水引发的地面沉降特征.东营和广饶地面沉降漏斗与深层地下水降落漏斗分布相一致,中心沉降量和速率分别为155.1mm、28.2mm/a和356.0mm、64.7mm/a.在深层地下水下降速率为2m/a的情况下,运用土力学模型分层计算黄河三角洲沉降量,第二、三压缩层年最终压缩量分别为36—63mm和98—138mm,已成为黄河三角洲地面沉降主要贡献层.     

用SMB法确定中国土壤的营养氮沉降临界负荷

为了对中国的氮沉降控制提供依据,确定了土壤的氮矿化速率、反硝化速率和临界氮淋溶速率以及植被对氮的吸收速率等参数,运用简单质量平衡法(SMB)对营养氮沉降临界负荷进行了计算和区划。结果表明:中国土壤营养氮沉降临界负荷的分布总体上呈现自西向东逐渐增加的格局,青藏高原和内蒙西部、新疆东部等地区(温带、亚热带高寒草原、温带高寒矮半灌木荒漠和温带矮半灌木荒漠)临界负荷小于0.5kmol.hm-2.a-1,而超过国土面积2/3的大部分地区则大于1.0kmol.hm-2.a-1。     

廊坊城区地面沉降与地下水漏斗响应关系

通过收集廊坊城区水文地质条件、地面沉降监测等资料,分析地下水漏斗变化和地面沉降发展情况,研究廊坊城区地面沉降与地下水漏斗响应关系。首先,深层地下水是廊坊城区的主要水源,2001—2015年供水量呈整体上升趋势,其中生产用水和家庭用水占主要部分,长期开采深层地下水形成地下水漏斗,漏斗断面呈"V"字形。其次,基于合成孔径雷达干涉(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术,廊坊市城区大部沉降速率60 mm/a,局部达80 mm/a。再者,地下水漏斗变化和地面沉降响应关系显示,地下水漏斗与地面沉降中心基本吻合,地下水位开采量增加,造成深层水位下降,导致地面沉降速率不断变大,影响范围亦增大,地下水位下降成为该区地面层沉降主要影响因素,同时建筑群荷载增加对地面沉降亦产生不利影响。因此,开展地面沉降与地下水漏斗响应关系研究可为地面沉降灾害防治提供理论依据。     

基于InSAR的北京市平原区地下水动态监测

北京市平原地区由于长期的地下水开采,导致该地出现地表沉降的地质问题,为实现将InSAR技术应用于地下水的动态监测,采用北京市2007～2010年16景ENVISAT-ASAR数据,利用小基线集技术(small baseline subset,SBAS),得到北京市2007～2010年地表沉降信息,并结合地下水水位埋深数据构建了地下水监测的线性回归方程.得到以下结论:(1)2007～2010年期间,北京市平原区的沉降开始于朝阳区,向四周扩散,且一直在持续;(2)地下水开采与地面沉降正相关;(3)根据地下水与沉降信息构建的三次线性方程,相关性系数最高可到达0. 797;(4)沉降量与GRACE监测的地下水变化具有极高的相关性,因此可以根据GRACE反映的地下水的变化与累积沉降量的相关关系进行空间的降尺度,以提高GRACE数据反映地下水的空间分辨率。     

黄河中下游丘陵-平原过渡区乡镇土地利用相对可持续性评价

黄河中下游丘陵—平原过渡区是我国重要的商品粮生产基地,土地利用条件独特.以该区的孟州市为研究样区,从微观尺度出发,以乡镇为基本评价单元,基于多源数据,考虑空间异质性因素,结合"生态-经济-社会"和"生产性-安全性-保护性-经济性-社会性"指标方案,针对孟州市土地利用特点,构建了乡镇土地利用可持续评价的指标体系,并在此基础上,统一以某指标全市平均水平作为该指标评价的"阈值",给出了各乡镇土地利用相对可持续性的空间和时间尺度上的评价,指出了各乡镇土地利用过程中存在的相对障碍因素.获得如下主要结论:孟州市资源环境条件的空间分布表现为东北部较好,西部和南部的丘陵区、黄河滩区较差;生产性空间分布表现为东部平原区生产性强,西部丘陵区生产性弱;稳定性空间分布表现为东部平原区较稳定,西部丘陵区稳定性相对较差,南部黄河滩区最不稳定;保护性空间分布表现为南部较强,北部,尤其是东部平原人口稠密区较弱;各乡镇土地利用相对可持续性的基本空间格局表现为东部、南部相对可持续性强,西北部相对可持续性弱;最高值和最低值之间的相对可持续评价值1986年相差0.624,到2004年加大为0.889,两极分化明显.     

闽台土地利用时空格局对比研究

以闽台为研究对象，对两地土地利用时空格局进行对比研究，结果表明：从空间格局上看，闽台土地利用类型齐全，闽台两地皆以林地为主，耕地次之，各地类面积和区域差异较大.福建的林地、未利用土地面积比重高于台湾，耕地、建设用地相反.福建林地比重由西向东，由北往南逐渐减少，台湾反之，福建耕地及建设用地比重由西向东、由北往南逐渐增加，而台湾则由东向西，由南北往中部依次上升;从时间变化上看，闽台耕地均以递减为主，闽台建设用地均以递增为主.     

基于小基线集干涉测量的天津地区地表沉降时空分析

基于覆盖天津地区2017—2019年的30景Sentinel-1A影像数据,采用小基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)方法对研究区域进行地表沉降监测,获取了天津地区的年平均沉降速率和累积沉降,并与水准数据进行比对,最后分析了该地区的沉降时空特征。结果表明:2017—2019年大部分区域地表形变速率为-15.8～4.1 mm/a,最大沉降速率超过-130 mm/a,最大沉降中心位于天津市西青区王庆坨镇;基于SBAS-InSAR获取的沉降结果与水准测量结果比对,其精度达到2.96 mm;地表沉降受地下水开采、城市基础建设的发展以及工业用地量、人为活动等方面因素影响明显。     

基于OBIA的武汉城市圈1990年～2015年建设用地变化检测及时空特征分析

武汉城市圈是国家中部崛起战略和“两型社会”建设的重要支撑点,研究其建设用地扩张规律对区域城市规划及国家和区域经济发展政策的制定实施具有重要意义.该文以1990年～2015年的Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,采用面向对象的影像分析 (Object-Based Image Analysis, OBIA) 方法提取了武汉城市圈的建设用地信息,并用扩张面积、速度、强度以及紧凑度等指数分析了建设用地扩张的时空特征.结果显示：1)利用多种指数及SPM自动确定分类阈值,能较好地提取建设用地,分类总精度为94.3%;2)武汉城市圈建设用地呈逐步增加趋势,总扩张面积约251 893.96 hm2,前10 a(1990年～2000年)扩张缓慢,后15 a(2000年～2015年)的扩张面积、速度、强度分别是前10 a的6.98、4.08和4.65倍;3)各城市建设用地面积在1990年～2015年均呈上升发展趋势,各城市的空间形态呈现由北向南、由西向东趋于紧凑型的发展态势.     

天津沿海地区地面沉降及其影响因素

利用GIS空间分析方法, 以1980?2005年大地水准点测量数据为基础, 对天津沿海地区地面沉降的时空分布进行研究, 结果表明整体沉降速率逐渐降低, 并由海向陆递增。影响天津沿海地区地面沉降的主要人为因素是地下水超采, 主要自然因素是软土层次固结。严格限制开采地下水仍是未来一段时期控制地面沉降的有效措施。     

北京地区城市化对辐射强迫的影响估算

能引起城市区域辐射强迫的因素较多,但是目前城市化引起的辐射强迫的相关研究较少.本文利用GLASS 反照率遥感数据和CERES地表短波辐射数据计算了近10年来北京地区城市化过程引起的辐射强迫,讨论了辐射强迫 的空间分布规律及数量统计特征.基于2000、2010年2期的Globeland30土地分类数据提取了城市边缘区,并结合辐射 强迫遥感数据计算了主城核心区、內缘区、各级外缘区的辐射强迫,探究了土地覆盖变化强迫因子、气候等其他强迫因子 的相对贡献大小.结果表明:近10年北京市全区域的辐射强迫为2.52 W·m-2,表现为增温效应,其中土地覆被不变区 域产生的辐射强迫为2.51W·m-2,耕地、林地是2种主要辐射强迫源;土地覆被变化区域产生的辐射强迫为2.67 W· m-2,非植被类型之间的土地覆被变化引起的平均辐射强迫为2.23W·m-2,有植被参与的土地覆被变化区域产生的辐 射强迫为2.95W·m-2;主城核心区的辐射强迫为-1.16W·m-2,表现为降温效应;辐射强迫变化与距离主城区的距离 呈先增大后减小的变化趋势.研究结果可为城市区域的辐射强迫研究提供参考,有助于了解北京市区域气候分布差异      

基于Landsat TM的地表热环境对城市扩展的响应——以重庆市南岸区为例

重庆直辖以来,城市建设步入高速发展阶段,城市热岛效应已成为城市生态问题的热点。以重庆市南岸区为例,以1988、1993、2000、2007年和2010年5个时期的遥感和矢量数据为基础,在RS和GIS的支持下,通过对南岸区建设用地重心转移、地表温度变化、热岛中心转移进行动态研究,分析了研究区建设用地重心转移过程、地表温度空间分布差异以及热岛中心运动特点。结果表明:研究区在22年间,建设用地扩展明显,重心逐渐向东南方向转移,且转移速度逐年提高;地表温度空间分布格局变化明显,城市热岛现象日益显著;城市高温区下垫面多以建设用地为主,城市低温区下垫面多以水域和高植被覆盖为主;城市热岛中心空间变化与建设用地重心空间变化具有较高的一致性。研究成果可为城市规划与城市生态环境保护提供决策参考。