抽水导致区域性地面沉降的相关规律研究

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1、抽水导致区域性地面沉降的相关规律研究StudyonRelatedRulesofRegionalLandSubsidencefromGroundwaterWithdrawl工程领域：建筑与土木工程作者姓名：霍王文指导教师：杨建民副教授企业导师：韩俊杰高级工程师天津大学建筑工程学院二零一七年十一月摘要抽水造成的地面沉降已成为一种全球性的地质灾害。目前研究地面沉降的方法主要采用经验模型、理论模型和数值模型进行预测和反演，或是采用监测技术进行实测。采用这些方法，可以实测或计算地面某一点以及多点沉降值，但是目前还缺少对地面沉降等值线空间几何形状特征和规律的研究。本文基于区域性地

2、面沉降符合s-lnr线性规律，进行了一系列相关方面的研究，有助于更深入全面认识地面沉降及其发展规律，有助于遥感监测数据的转化和应用。规则的地面沉降漏斗，即圆形沉降漏斗符合s-lnr线性关系的规律已被验证，除圆形沉降漏斗之外，另一种更为常见的、形状比较规则的是椭圆形地面沉降漏斗。渗透系数各向异性对抽水造成的地面沉降漏斗具有显著影响，铅垂面内渗透系数各向异性会影响地面沉降漏斗中漏斗面的坡度，水平面内渗透系数各向异性会影响地面沉降漏斗的形状趋于椭圆。本文从抽水所产生的水位降深等值线呈椭圆形分布的机理论证椭圆形地面沉降漏斗的函数特征，并通过国内外监测数据对该函数特征进行验证。

3、基于单井抽水造成地面沉降符合s-lnr线性关系，应用积分的方法，对线状和面状群井抽水产生的地面沉降进行推导，得出群井抽水导致地面沉降的积分公式。对于场外远处，对沉降积分公式进行简化，仍可得到场外地面沉降呈s-lnr线性关系的结果，并选取第三方文献中的理论解、数值解和工程实例对以上研究成果进行拟合验证。根据之前研究成果，进一步研究c与c之间的函数关系，进而通过确定c、121c取值，可确定不同距离r处的地面沉降值s。该规律的确定，从单一径向直线2上的沉降规律推进到各角度径向直线构成的沉降漏斗面上的沉降规律，进一步揭示了区域性地面沉降漏斗性质，对于预测地面沉降具有广泛应用价

4、值。利用s-lnr推导过程中c1、c2的具体表达式，提出c1、c2分别与抽水量Q具有线性关系，并经过两个工程实测数据得到了良好验证。进一步，基于以上一系列规律，简单推导了圆形地面沉降漏斗和椭圆形地面沉降漏斗的体积公式，并经过简化初步得出规则圆形地面沉降漏斗体积V与抽水流量Q符合线性关系，该成果简便实用，进而为未来地面沉降预测和地下水开采规划提供参考和依据。关键词：抽水，沉降，渗透性，各向异性，椭圆形，方位角，线性IABSTRACTLandsubsidencefromgroundwaterwithdrawalhasbeenaglobalgeologicalhazard.

5、Atpresent,themethodsofstudyinglandsubsidenceincludeempiricalmodel,thetheoreticalmodel,thenumericalmodelforpredictionandinversionandmonitoringtechnique.Thesemethodscanbeusedtomeasureorcalculateacertainpointontheground.However,therearenonestudyonspatialgeometryfeaturesandlawsonlandsubside

6、ncecontours.Basedonthelinearlawofs-lnr,aseriousofrelatedlawshasbeencarriedandprovedbyseveralmeasureddata.Theserulesoflandsubsidencewillhelptounderstandthelandsubsidenceanditsdevelopmentmoredeeplyandhelpthetransformationandapplicationofremotesensingmonitoringdata.Theruleofthegroundsubsid

7、encefunnel,thatis,thecircularsettlementfunnelhasbeenverifiedtoconformtothelawofthelinearrelationships-lnr.Inadditiontothecircularsubsidencefunnel,amorecommonandregularfunnelisellipsesubsidencefunnel.Permeabilitycoefficientanisotropyhasasignificanteffectonthegroundsubsidencefunn