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地面沉降数学模拟及其应用的研究

赵全

  地下水的不合理开采,必然打破地下水系统的水量均衡、水盐均衡和岩土力学平衡。地下水系统将会通过水位、水量、水质和含水介质发生一系列响应变化与外部环境之间实现新的平衡。由此引发的很多环境地质变化对人类生存和社会经济发展而言是灾害性的,地面沉降是其中有代表性的和普遍的问题。本课题以天津市塘沽区为研究区域,根据历史观测数据的实际情况,建立了地面沉降预测BP神经网络模型,应用模型对地下水开采可能引起地面沉降进行预测,为控制本区地面沉降提供了对策和建议。在收集和整理塘沽区历史数据的基础上,利用空间聚类和标准差分析优化地面沉降监测网络。以塘沽区城区、农区地下水年分层开采量作为模型的输入变量,优化后的地面沉降监测网络中监测点的年沉降量作为模型输出变量建立神经网络模型。模型的预测能力通过了回归显著性检验,预测结果对观测值有充分的解释能力,预测年等值线图能反映塘沽区地面沉降的空间分布模式。根据模型计算,塘沽区平均背景沉降速率为9.47 mm/ a。各个监测点对同一含水组开采量变化具有基本一致的响应。各含水层对地面沉降过程的贡献程度依第Ⅳ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅱ含水组的顺序减弱。地面沉降量随整体开采量的增加而增加,开采量的平面空间分布情况对整体地面沉降过程的影响不及开采总量显著。在目前情况下,整体开采量为845.63万m~3/ a、1691.26万m~3/ a和2697.75万m~3 /a时,预测塘沽区年地面沉降均值分别为16.8 mm、30.9mm和45.7mm。为了在控制地面沉降的发生和发展的同时,充分利用深层地下水的自我更新和修复能力,提出对策及建议包括:压缩总开采量;调整开采层次;开展水文地质详查和开源节流。……   
[关键词]:地下水开采;深层含水组;地面沉降;神经网络模型;塘沽区
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:天津大学2005年