海河流域重点区域地面沉降研究

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1、海河流域重点区域地面沉降研究【摘要】海河流域地处京津及华北大部地区的咽喉要地,河流错综复杂,各地区沉降不一致,产生了河道淤塞、扭曲。海河流域区域经济发展迅猛快速,地面沉降给国民经济的发展和人民生产安全带来了严重的隐患。为此,研究河流和水工建筑物的沉降规律以及地区区域性的沉降特点十分重要。本文根据三期针对于海河流域重点区域的统一高程测量数据,进行分析统计,找出沉降变化规律,为水利规划设计,水利工程建设、管理和防洪抗灾提供重要的基础数据。【关键词】地面沉降;高程测量;变化规律1、前言地面沉降会给人类工程经济活动和生存

2、环境产生极大的危害,也会给水利工程造成极大的危害。河流和水闸跟随地面一同下沉,下沉速率不一样,大大降低了河流的泄洪功能和抗风暴潮能力,造成堤防和闸体的水位和过水能力变化,影响堤防和闸体的防洪和抗灾能力。根据海河流域1989年与2002年以及2010年三期水准测量资料对比,天津、沧州、德州三地区均存在地面沉降,产生了很明显的沉降漏斗。定期对河流、堤防、水闸进行沉降监测,为水利规划设计,水利工程建设、管理和防洪抗灾提供重要的基础数据。2、沉降分析资料2.1资料来源海河流域高程测量主要分为三个阶段:第一阶段是海河水利委

3、员会于1983年决定在国家一、二等水准网的基础上,进行海河流域的水准测量,将全流域的高程系统统一到1985国家高程基准。测量工作从1985年5月〜1989年5月完成,共施测二等水准路线562km,施测三等水准支线281条计1141.3km,连测了227个水文站、152座大中型水工建筑物的基本水准点。将国家在海河流域布设的133条二等水准路线的观测资料和其他系统48条二等以上水准路线资料,在国家一等水准网10个环内分别组成10个结点平差单元和11条附合路线,进行二等水准的平差计算,形成一个海河流域二等水准点成果。根

4、据国家一、二等水准点和海河流域已测二等水准点成果,组成22个结点平差单元和96条附合路线,进行三等水准的平差计算。此项工作建立了海河流域1985国家髙程基准的髙精度高程控制网系统。简称1989年高程。第二阶段为2000-2002年布设的海河流域京津沉降区及漳卫南运河系堤防水准测量,测量范围主要包括京津沉降区的北运河系、永定河系、子牙河系及漳卫南运河系等的主要河段,共施测水准路线4490kmo本次测量使得海河流域平原地区的部分河道第一次获得了宝贵的沉降资料,初步掌握了河道的沉降状况,为河道整治、水工建筑物运行管理、

5、规划设计提供了科学依据。简称2002年高程。第三阶段是2009-2010年。对于已布设的水准路线,尽量沿原路线布设,新增路线尽量沿河道或堤防布设。为了资料的完整和延续,此次测量还增加了1989年已做的滦河系、徒骇马颊河系。海河流域重点区域高程测量包括海河、滦河和徒骇马颊河三大水系,滦河、北三河、永定河、大清河、子牙河、漳卫南运河和徒骇马夹河七大河系,10条骨干河流,二等水准线路44条,三等水准线路1条。二等水准路线总长度7070Km,引测检测54公里。三等水准路线总长度74Kmo简称2010年高程整个海河流域经过

6、这三阶段的高程测量,基本完善了海河流域各河系和水工建筑物的高程资料,丰富了沉降分析的对比成果。2.2联测的闸站库情况水准路线沿靠近河道的道路及村庄布设,河道上的水文站、闸管所等水工建筑物的高程基准点都连测于水准路线中。为了观察水工建筑物的沉降情况,第三期连测的水准点尽量与1985年至1989年连测的一致。新增的水文站、闸等一并连测于路线中。2.32010年至2002年至1989年三期统计2010年至2002年至1989年三期海河流域高程测量,历经21年,本次沉降分析工作尽量收集和查找原水准埋石点的数据和实地点位,

7、保证水准点高程成果的比对。然而经过21年的变化发展,很多地方发生了变化,很多点也被破坏。经过查找,2010年第三期高程测量沿用了原1989年所做高程测量中95个点,根据各河系沿用的相同的点进行比对,可以绘制出2010年至2002年至1989年三期水准点沉降图和高程比较表。3、沉降分析3.1沉降分析图3.2一等水准点沉降分析分布在测区内的国家一等点的沉降变化量不一致。1989-2010期间最大年沉降量43毫米,平均年沉降量17毫米。2010-2002最大年沉降量47毫米,平均在1989-2010期间年沉降量28毫米

8、。有明显的下沉加速趋势。最大沉降点是I石济56基,年沉降量43毫米。平均年沉降量14毫米。2010年与2002年比较还是I石济56基沉降最大,最大年沉降量40毫米。平均年沉降量14.5毫米。如下表1和表2表统计结果。3.3河道沉降变化量大小区间分析1989-2010年21年间,有很多水准点已经被破坏,或者丢失,相同点较少,可比较的点的数量有限,根据统计找到9条河系中的95

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