湖州市东部平原区地面沉降易发性及风险评价.pdf

Advances in Geosciences 地球科学前沿地球科学前沿,2023,13(7),692-698 Published Online July 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/ag https:/doi.org/10.12677/ag.2023.137066 文章引用文章引用:杜尊龙,张俊,樊小军,何晓雪.湖州市东部平原区地面沉降易发性及风险评价J.地球科学前沿,2023,13(7):692-698.DOI:10.12677/ag.2023.137066 湖州市东部平原区地面沉降易发性及风险评价湖州市东部平原区地面沉降易发性及风险评价 杜尊龙杜尊龙1，张，张 俊俊2*，樊小军，樊小军1，何晓雪，何晓雪3 1浙江久核地质生态环境规划设计有限公司，浙江 湖州 2宿州学院资源与土木工程学院，安徽 宿州 3浙江省核工业二六二大队，浙江 湖州 收稿日期：2023年5月22日；录用日期：2023年7月4日；发布日期：2023年7月12日 摘摘 要要 随着城市化水平的不断提高，地下水超采、工程建设等人类活动逐渐加剧，使得地面沉降现已成为我国随着城市化水平的不断提高，地下水超采、工程建设等人类活动逐渐加剧，使得地面沉降现已成为我国城市主要的地质灾害之一。文章城市主要的地质灾害之一。文章综合考虑软土层厚度、松散层厚度、含水层数量、含水层厚度、地下水综合考虑软土层厚度、松散层厚度、含水层数量、含水层厚度、地下水开采强度、多年平均沉降速率等因素开采强度、多年平均沉降速率等因素对对湖州市东部平原区地面沉降易发程度湖州市东部平原区地面沉降易发程度进行进行分区分区，同时，同时，结合地面结合地面累计沉降量、地面沉降速率、地面高程、城市人口密度、建设用地累计沉降量、地面沉降速率、地面高程、城市人口密度、建设用地占比占比等评价指标，采用定性与定量相等评价指标，采用定性与定量相结合的方式进行地面沉降风险区划分结合的方式进行地面沉降风险区划分。结果可知，湖州市东部平原区无地面沉降高易发区，有地面沉降。结果可知，湖州市东部平原区无地面沉降高易发区，有地面沉降中易发区中易发区2个、地面沉降低易发区个、地面沉降低易发区1个、地面沉降不易发区个、地面沉降不易发区1个；全域无地面沉降高风险区，中风险区主个；全域无地面沉降高风险区，中风险区主要集中在南浔区南浔镇北东部，面积要集中在南浔区南浔镇北东部，面积34.28 km2，占地面沉降易发区面积的，占地面沉降易发区面积的2.72%；低风险区主要集中；低风险区主要集中在吴兴区基岩山区外全部区域、南浔区西侧大部、德清县全部，面积在吴兴区基岩山区外全部区域、南浔区西侧大部、德清县全部，面积1223.91 km2，占地面沉降易发区，占地面沉降易发区面积的面积的97.28%。研究结果对于指导湖州市国土空间科学规划，提高城市应急管理水平具有积极的现实。研究结果对于指导湖州市国土空间科学规划，提高城市应急管理水平具有积极的现实意义。意义。关键词关键词 地面沉降地面沉降，易发性评价易发性评价，风险性评价风险性评价，湖州市湖州市 Susceptibility and Risk Assessment of Land Subsidence in the Eastern Plain of Huzhou City Zunlong Du1,Jun Zhang2*,Xiaojun Fan1,Xiaoxue He3 1Zhejiang Jiuhe Geo-Ecological Environment Planning and Design Co.,Ltd.,Huzhou Zhejiang 2School of Resources and Civil Engineering,Suzhou University,Suzhou Zhejiang 3Zhejiang Nuclear Industry Group No.262,Huzhou Zhejiang *通讯作者。杜尊龙 等 DOI:10.12677/ag.2023.137066 693 地球科学前沿 Received:May 22nd,2023;accepted:Jul.4th,2023;published:Jul.12th,2023 Abstract With the continuous improvement of urbanization level,human activities such as groundwater overexploitation and engineering construction have gradually intensified,making land subsi-dence one of the major geological disasters in Chinas cities.This paper comprehensively consid-ers the thickness of soft soil layer,the thickness of loose layer,the number of aquifers,the thick-ness of aquifers,the intensity of groundwater exploitation,the average annual settlement rate and other factors to divide the land subsidence prone degree in the eastern plain area of Huzhou City.At the same time,combined with the cumulative ground subsidence,land subsidence rate,ground elevation,urban population density,construction land proportion and other evaluation indica-tors,the land subsidence risk area is divided by combining qualitative and quantitative methods.The results show that there is no high land subsidence prone area in the eastern plain area of Huzhou City,and there are 2 middle land subsidence prone areas,1 difficult land subsidence prone area and 1 low land subsidence prone area.There is no high-risk area of land subsidence in the whole region,and the medium-risk area is mainly concentrated in the northeast of Nanxun Town,Nanxun District,with an area of 34.28 km2,accounting for 2.72%of the area prone to land subsidence.The low-risk areas are mainly concentrated in all areas outside the bedrock moun-tainous area of Wuxing District,most of the west side of Nanxun District,and all of Deqing County,with an area of 1223.91 km2,accounting for 97.28%of the area prone to land subsidence.The re-sults of this paper have positive practical significance for guiding the scientific planning of land and space in Huzhou and improving the level of urban emergency management.Keywords Land Subsidence,Susceptibility Evaluation,Risk Assessment,Huzhou City Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.前言前言 随着城市化水平的不断提高，地下水超采、工程建设等人类活动逐渐加剧，使得地面沉降现已成为我国城市主要的地质灾害之一1。地面沉降风险评价是指评价一定空间尺度内的地面沉降灾害对社会经济所造成危害的大小及其可能性2 3 4，包括地面沉降发生的可能性(即易发性或危险性)和造成的后果(即易损性)两个方面5。王齐鑫等6结合阜阳市地质条件，从地面沉降现状、自然因素与人类活动三个方面建立地面沉降危险性评价指标体系，从地面高程等 4 个方面建立易损性评价指标体系共同组建风险性评价指标体系，引入层次分析法综合指数法完成阜阳市地面沉降风险评价。郭福强等7通过对地下水开采、粘性土厚度、城市建筑荷载与地面沉降的关系分析，结合小店区实际情况，选取地面沉降速率、累计沉降量等 8 个评价因子，进行地面沉降风险评价及风险区划，并提出相应的管控措施。近年来，诸多学者对于湖州市地面沉降等地质灾害问题开展了大量研究工作，并取得丰硕成果8 9 10 11 12。佘孟信等对太湖地区地面沉降给水文资料带来的误差以及如何改正进行探讨13；沈慧珍等在浙江省地面沉降风险区划的基础上，开展地面沉降风险管控分析，为今后开展地面沉降精细化防控Open AccessOpen Access杜尊龙 等 DOI:10.12677/ag.2023.137066 694 地球科学前沿 工作奠定了基础14。纵观现有研究，对湖州市域范围的地面沉降情况尚未有文献报道，然而湖州市全域面积为 5820 km2，其中可能引发地面沉降的软土平原面积达 1766.71 km2，其中，累计沉降量 0100 mm的区域位于湖州市西侧大部，面积为 1278.64 km2；累计沉降量 100200 mm 区域为湖州市东部织里镇、南浔镇、练市镇以及德清县的练市镇、禹越镇，连片成面，面积为 290.0 km2；累计沉降量 200300 mm区域为德清县禹越镇北东侧局部，面积为 2.13 km2，年沉降量均低于 5 mm。湖州市地面沉降对境内水利、市政、铁路等方面都产生了诸多不利影响。因此，对湖州市开展市地面沉降调查并进行易发性和风险性评价研究，对于指导湖州市国土空间科学规划，提高城市应急管理水平具有积极的现实意义。文章首先综合考虑软土层厚度、松散层厚度、含水层数量、含水层厚度、地下水开采强度、多年平均沉降速率等因素对湖州市东部平原区地面沉降易发程度进行分区研究。然后结合地面累计沉降量、地面沉降速率、地面高程、城市人口密度、建设用地占比等评价指标，采用定性与定量相结合的方式进行湖州市地面沉降风险区划分，以期为湖州市及周边地区地面沉降这类缓变型地质灾害的风险性评价提供参考。2.研究区概况研究区概况 湖州市位于浙江省北部，东邻嘉兴，南接杭州，西依天目山，北濒太湖，与无锡、苏州隔湖相望，东西长约 126 km，南北宽约 90 km，总面积 5820 km2，下辖吴兴(含南太湖新区)、南浔两区和德清、长兴、安吉三县，2020 年末全市常住人口 336.8 万人。境内地势处于丘陵山地和平原交接地带，总体地势由西南向东北倾斜，地貌类型多样，西北部及西南部为中、低山区，最高峰为安吉县境内的龙王山顶，海拔 1587 m；中、西部为丘陵地区，东部为水网平原区。年均气温 15.516，月均气温 24.6。雨水充沛，年均降雨日 142155 d，年均降水量 1273.7 mm；湖州市东部地区为水网平原耕地，以水田为主。3.地面沉降易发性评价地面沉降易发性评价 湖州市东部平原区地面沉降易发程度分区以湖州市地质灾害“十四五”防治规划15中的“湖州市地质灾害易发程度分区图”为基础，综合考虑软土层厚度、松散层厚度、含水层数量、含水层厚度、地下水开采强度、多年平均沉降速率等因素进行编制。地面沉降易发程度，采用地面沉降综合分值进行判别。综合分值按式(1)估算：61iiiA=(1)式中：A综合分值；i、i分别为地面沉降第 i 项影响因素相应的标度分值和相应的权重，可按表1 取值。Table 1.Quantitative index assignment and weight table of influencing factors of land subsidence prone areas 表表 1.地面沉降易发区影响因素量化指标赋分及权值表 影响因素 权重 i 标度分值(i)一级 二级 三级 四级 条件 序号 i 指标 10 6 3 l 地质 1 软土层厚度(m)0.20 30 100150 1020 150 100150 50100 60 3060 1030 5 35 13 40 2040 520 6 46 24 2 湖州市东部平原区地面沉降易发性分区情况如图 1 所示。由图可知，湖州市无地面沉降高易发区，有地面沉降中易发区 2 个、地面沉降低易发区 1 个、地面沉降不易发区 1 个。Figure 1.Land subsidence susceptibility zoning map in the eastern plain of Huzhou City 图图 1.湖州市东部平原区地面沉降易发性分区图 地面沉降中易发区：共划定 2 个片区，面积 500.74 km2，主要分布于吴兴区织里镇东部、南浔区南浔镇旧馆镇东部双林镇东部练市镇东部一带和德清县新市镇东部禹越镇新安镇东部一带。区内因历史上大量开采地下水而引发区域性地面沉降，现状区域性地面沉降总体趋缓，局部高强度城市建设工程性地面沉降问题较为突出。地面沉降低易发区：共划定 1 个片区，总面积 757.46 km2，主要分布于湖州市吴兴区、南浔区中部及德清县新市镇西部新安镇西部雷甸镇等区域。因历史上大量开采地下水引发局部区域性地面沉降，现状区域性地面沉降总体趋缓，局部高强度城市建设工程性地面沉降问题仍有存在。地面沉降不易发区：共划定 1 个片区，总面积 508.53 km2，主要分布于湖州市山前冲洪积平原一带。杜尊龙 等 DOI:10.12677/ag.2023.137066 696 地球科学前沿 4.地面沉降风险性评价地面沉降风险性评价 4.1.评价方法评价方法 地面沉降风险评价是在地面沉降易发区划分的基础上，结合地面累计沉降量、地面沉降速率、地面高程、城市人口密度、建设用地占比等评价指标，采用定性与定量相结合的方式进行地面沉降风险区划分，具体评价过程依据浙江省地质环境监测中心提出的方法进行13。根据全省沿海平原区域地面沉降形成机理，结合多年来地面沉降监测成果，采取“经验总结及专家打分”相结合的方法综合确定各评价指标权重，并依据上述单因素评价分级进行赋值。各项指标权重及等级划定见下表 3。Table 3.Weights of influencing factors and classification table of land subsidence risk zoning 表表 3.地面沉降风险区划分影响因素权重及分级表 影响因素 权重(aj)影响因素分级及分值(bj)3 2 1 地质条件 地面高程(m)0.2 4 易发程度 0.1 高易发 中易发 低易发 沉降特征 地面累计沉降量(mm)0.2 1000 5001000 40 2040 0.2 0.10.2 60%30%60%4 m 内插成三级辅助等高线。杜尊龙 等 DOI:10.12677/ag.2023.137066 697 地球科学前沿 3)地面沉降现状 利用收集的累计地面沉降量、地面沉降速率监测数据，绘制等值线图。累计沉降量等值线图按 050 mm、50100 mm、100200 mm、200300 mm级别划分，地面沉降速率等值线图按 05 mm/y、510 mm/y、1020 mm/y、2030 mm/y、3040 mm/y级别划分。4)经济社会发展指标 主要包括城市人口密度、建设用地所占比等。城市人口密度建议按照 00.1 万人/km2、0.10.2 万人/km2、0.2 万人/km2三个级别进行评分。建设用地所占比建议按照 0%30%、30%60%、60%进行评分。4.3.评价结果评价结果 湖州市东部平原区地面沉降风险评价结果如图 2 所示。由图可知，湖州市东部平原区全域无高风险区，地面沉降中风险区主要集中在南浔区南浔镇北东部，面积 34.28 km2，面积占地面沉降易发区面积的2.72%；低风险区主要集中在吴兴区基岩山区外全部区域、南浔区西侧大部、德清县全部，面积 1223.91 km2，面积占地面沉降易发区面积的 97.28%。Figure 2.Risk assessment results of land subsidence in Huzhou City 图图 2.湖州市地面沉降风险性评价结果图 5.结论结论 1)考虑软土层厚度、松散层厚度、含水层数量、含水层厚度、地下水开采强度、多年平均沉降速率等因素对湖州市地面沉降易发程度进行分区，湖州市东部平原区无地面沉降高易发区，有地面沉降中易发区 2 个、地面沉降低易发区 1 个、地面沉降不易发区 1 个。2)结合地面累计沉降量、地面沉降速率、地面高程、城市人口密度、建设用地占比等评价指标，采杜尊龙 等 DOI:10.12677/ag.2023.137066 698 地球科学前沿 用定性与定量相结合的方式进行地面沉降风险区划分。湖州市东部平原区全域无地面沉降高风险区，中风险区主要集中在南浔镇北东部，面积 34.28 km2，占地面沉降易发区的 2.72%；低风险区主要集中在吴兴区基岩山区外全部区域、南浔区西侧大部、德清县全部，面积 1223.91 km2，占地面沉降易发区的 97.28%。基金项目基金项目 宿州学院 2022 年博士(后)科研启动基金项目(编号：2022BSK010)，矿井水资源化利用安徽普通高校重点实验室(宿州学院)开放课题(编号：KMWRU202104)。参考文献参考文献 1 王寒梅.上海地面沉降风险评价及防治管理区建设研究J.上海地质,2010,31(4):7-11+17.2 段梅.广东珠海坦洲地区地面沉降风险评价J.中国地质灾害与防治学报,2017,28(2):69-77.3 莫莹.基于时间序列 InSAR 技术的南昌市地面沉降监测及风险评估D:硕士学位论文.南昌:东华理工大学,2020.4 郑渊茂,王翠平,王豪伟,等.厦门市地面沉降影响分析与风险评价J.生态学报,2021,41(1):388-400.5 刘苏平,施斌,张诚成,等.连云港徐圩地面沉降 BOTDR 监测与评价J.水文地质工程地质,2018,45(5):158-164.6 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