第２６卷第３期

２００６年８月

防灾减灾工程学报

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＭｉｔｉｇａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｖ０１．２６Ｎｏ．３

Ａｕｇ．２００６

地下水开采引起地面沉降预测方法的现状与未来＋

许烨霜１，余恕国２，沈水龙１

（１．上海交通大学船舶海洋与建工学院土木工程系，上海２０００３０；２．江西省建筑设计研究总院，南昌３３００４６）

摘要：地面沉降作为一种广泛的地质灾害，不仅对地面设施造成很大的破坏作用，而且也会使地下环境发生变化，给工业生产、城市建设和人们生活带来的影响是深刻和巨大的。本文首先分析了地下水开采引起地面沉降的机理；然后根据运用的理论将目前由于地下流体资源开发引起地面沉降的预测方法归纳为５种：数理统计法、早期的数值计算法、准三维计算法、基于真三维水流模型的计算法及三维完全耦舍模型，并将之分类总结，概括其优缺点。重点介绍了当前运用最多的准三维预测方法，以及１种基于真三雏水流模型的计算方法，该方法曾经成功地分析了日本房总半岛由于地下水抽取引起的地面沉降。

关键词：地下水开采；地面沉降；沉降模型；预测水平中图分类号：ＴＵ４３３

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２—２１３２（２００６）０３一０３５２一０６

Ｏ

引言

地面沉降是在自然条件和人为因素作用下，由

１地面沉降的机理及影响因素

影响地面沉降的因素包括自然因素和人为因素刚。自然因素包括黄土类土的湿陷性压密、有机质土排水固结、岩溶塌陷、盐矿塌陷、盆地沉积物的压实、构造沉降；人为因素包括地下矿体、地下流体的开采。其中地下水的开采是引起地面沉降的主要原因（文献［２，３］）［７￣９］。

根据太沙基提出的有效应力的概念，作用于含水层中某一平面上的土和水的全部重量形成的总压力同土骨架应力ｄ７和水的压力户相平衡（图１）。

ｄ一盯７＋户

（１）

于地壳表层土压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质现象。地面沉降是一种缓慢的地基压缩变形过程，这种现象常在那些新近沉积的正在发生固结的地方发生。地面沉降作为一种广泛的地质灾害，造成地下管道扭曲折断、道路起伏不平、海水倒灌，建筑物产生裂缝甚至倒塌，不仅对地面设施产生很大的破坏作用，而且也会使地下环境发生变化，给工业生产、城市建设和人们生活带来的影响是深刻和巨大的。

１个多世纪以前，国外就发现由于地下水抽取引起的地面沉降。意大利比萨平原现在的地面沉降速率为自然沉降的２～５倍，对深度达２５０ｍ的主要含水层水位的监测表明，地下水位呈总体下降趋势；伊朗Ｅｓｆａｈａｎ南部因地下水开采也产生严重地面沉降，并发生了几条地裂缝［１］。在我国也有许多地方由于地下水的开采而引起地面沉降，如上海［２’３］、天津［４］、太原［５］等地。在世界许多城市，尤其是沿海地区，地面沉降已经成为一个严重的问题。如何正确描述地下水渗流，确立地面沉降模型，并以此来预测地下水可开采量及地面沉降量，这对控制地面沉降的发展至关重要。

式中叮为由覆盖层荷载产生的总应力。

图１含水层中压力和粒间应力

Ｆｉｇ．１

Ｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄ

ａｇｇｒｅｇａｔｅｓｔｒｅｓｓ

ｉｎａｑｕｉｆｅｒ

上覆荷载改变时，盯７和户亦会随之改变。

ｄ盯＝ｄ盯７＋ｄ夕

（２）

假若保持盯一常数，只改变水的压力，例如从含水层中抽水或进行人工补给时，就存在

收稿日期：２００５—１０一１８；修回日期：２００５—１２—１１

基金项目：南京水利科学研究院开放流动研究基金项目（ＹＫ９０５０５）资助

作者简介：许烨霜（１９７８一），女，硕士研究生。主要从事地面沉降研究。Ｅｍａｉｌ：ｘｕｙｅｓｈｕａｎｇ＠ｓｉｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ