石家庄市区地面沉降监测与分析论文

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1、石家庄市区地面沉降监测与分析李杰1*，段金增2，侯树慧1*，李慧1(1.石家庄市勘察测绘设计研究院，河北石家庄050019；2.河北省测绘产品质量监督检验站，河北石家庄050031)摘要：地面沉降监测与分析工作对于促进区域和谐发展具有重要作用，受到城市管理者越来越多的重视。本文结合石家庄市区地面沉降监测与分析项目，重点介绍资料搜集、水准施测和数据分析等方面的内容及具体做法，并总结了项目特点与经验，以期对同行有所借鉴。关键词：地面沉降；监测；分析1引言地面沉降是在自然和人为因素作用下，由于地壳表层土体压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质现象[1]。地面沉降具有生成

2、缓慢、持续时间长、影响范围广、成因机制复杂和防治难度大等特点，是平原地区主要的地质灾害，成为制约社会、经济可持续发展的重要灾种之一。为监测地面沉降，石家庄市城建管理部门曾于1988年在主城区范围内，布设了市区首级高程控制暨地面沉降监测网，并先后于1988年、1999年、2001年、2011年和2014年完成5期观测[2]。2012年3月，国务院批准《2011年至2020年全国地面沉降防治规划》；2014年6月，河北省政府批准《河北省地面沉降防治规划（2012-2020年）》，规定了河北省地面沉降防治规划目标：2015年，沉降速率控制在每年30mm以内，沉降中心沉降速率

3、控制在每年50mm以内；2020年沉降速率控制在每年20mm以内，沉降中心沉降速率控制在每年30mm以内。2014年9月23日，石家庄市部分行政区划调整，市区面积扩大，迫切需要掌握新市区地面沉降情况。基于维护石家庄城市高程控制网现势性以及对地面沉降监测评估的需要，经石家庄市人民政府批准，开展了石家庄市区地面沉降监测与分析项目。2完成的主要工作项目前后历时7个月，主要完成了以下工作：（1）多数据源资料的梳理与整合搜集了石家庄市区的地质、水文以及测绘等多方面资料，对各监测点位埋设的地质条件进行了普查。对历次水准成果进行统一处理，如点号统一（新旧点号对应）、高程基准统一（部

4、分点高程具有大沽高程系成果，均统一到1985国家高程基准）、水准等级统一（部分点同时具有不同年代多个等级的成果）和点之记样式统一等，便于今后统筹使用。（2）开展了新一期地面沉降监测工作结合新市区范围，对原有高程控制网进行了扩测，采用数字水准仪完成新一期地面沉降监测网点观测，取得石家庄市区最新的高程控制成果，满足了《石家庄市测绘地理信息管理办法》的有关规定。（3）完成地面沉降分析与对策研究对新市区范围地面沉降进行了定性与定量分析，通过构造TIN完成地面沉降模拟，建立了数字沉降地面模型，基本摸清新市区全域地面沉降情况，为市政府地面沉降灾害防治统一部署和决策奠定基础。完成了

5、中心城区和组团区县的分政区地面沉降分析，为各区应对地面沉降提供数据支撑。3工作实施地面沉降监测与分析工作涉及多个学科和多种技术，在实施过程中需要融合地质、岩土、气象、测绘、计算机以及地理信息等方面的知识。3.1资料搜集资料搜集对于地面沉降分析具有重要意义，搜集资料要注意其时效性和权威性，一般遵循“权威部门权威数据”的原则。本项目搜集的资料有：当前国际国内研究现状、区域地质概况资料（含地形地貌、区域地质构造、地震和气象等）、工程地质资料、水文地质资料（含水文地质分区、含水岩组划分、地下水埋深分布规律、地下水动态数据和地下水下降漏斗资料等）、市区多年城建规模以及历次高程控

6、制测量数据。地质资料用于定性分析自然客观因素对地面沉降的影响，地下水用补量、降水量与城市建设资料可用于定性分析人为因素对沉降的影响，两者缺一不可。在定性分析的基础上，结合多期水准点高程数据，进行定量分析，可以对地面沉降地质灾害进行准确量化评估，划分出可能的地质灾害级别。3.2水准观测现势性强且具有丰富历史数据的高程资料对于地面沉降定量分析至关重要。当前技术条件下，确定地面高程的方式有多种，以精密水准测量最为可靠和准确。为此，本次地面监测项目同时布设了一、二等精密水准网，其中一等水准105km、二等水准1269km。根据沉降点埋设的地质条件，结合观测点周边沉降源（如邻近

7、的高大建筑、水源影响等）评估点位稳定性，为沉降分析奠定基础。3.3已有水准数据简要分析石家庄市区有过多期精密水准测量资料，但其控制面积差异较大，技术手段也不尽一致。市区最早的精密水准施测始于1953年，采用光学水准仪观测，控制面积仅有80km2；最新的2014年高程控制网采用数字水准仪观测，控制面积3200km2，范围扩大了40倍；期间穿插了3次控制网扩测与复测。由于水准点年代跨度久，单纯依靠点号信息已无法完成新旧高程匹配。为此，制作了高程控制点ArcGISShapefile数据，通过空间位置匹配完成新旧点号对应。3.4地面沉降分析为便于沉降数据分区