国内外地面沉降研究综述

袁铭，白俊武，秦永宽

（1.苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏苏州215009；2.苏州市规划局，江苏苏州215002）

国内外地面沉降研究综述

袁铭1，白俊武1，秦永宽2

（1.苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏苏州215009；2.苏州市规划局，江苏苏州215002）

根据近年来发表的地面沉降研究成果以及2014年11月在西安召开的第四届全国地面沉降防治学术研讨会相关论文，对近年来国内外地面沉降的研究进展进行综述。简要介绍了近年来地面沉降现状和研究内容，地面沉降监测技术，特别是长江三角洲地区地面沉降特征，以及地面沉降防治与管理方面的研究动态。

地面沉降；进展综述；监测技术

地面沉降是世界各地城市化进程中普遍存在的环境地质问题，已成为影响社会经济可持续发展的重要因素。2012年2月20日，国务院审批同意由国土资源部、水利部会同国家发改委、财政部等十部委联合编制的中国首部《全国地面沉降防治规划（2011-2020）》颁布实施，国家层面的地面沉降防治工作全面展开。为应对我国长江三角洲、华北平原、汾渭盆地等地日趋严重的地面沉降灾害，我国将实施地面沉降调查、地面沉降监测、地下水控采与超采区治理、地面沉降防治技术创新等四大工程，最大限度地减少地面沉降灾害对经济社会造成的损失。中国首部地面沉降防治规划的颁布实施，对于全面部署和推进地面沉降防治工作，促进资源、环境和经济社会协调发展，具有十分重要的指导意义[1－2]。

笔者介绍了近年来国际地面沉降研究现状，我国地面沉降研究进展，地面沉降防治的有关方针政策，为研究人员和相关管理人员进一步开展地面沉降防治工作提供参考。

1　国际地面沉降研究

地面沉降是全球性的环境地质问题，伴随着工业革命和城市化进程，地面沉降迅速发展并逐步蔓延。地面沉降在世界各地广泛分布，遍布50余个国家和地区，在沿海地区尤为突出，成为重要的地质灾害，经济损失巨大、社会影响深远。

地面沉降受到国际组织高度重视。1964年，国际水文十年（IHD）即后来的国际水文计划（IHP）把地面沉降问题纳入该组织的研究领域[3]。

联合国教科文组织（UNESCO）专门成立了地面沉降工作组，每年召开工作组会议，定期召开学术研讨会，对全球地面沉降的研究与防治发挥了重要作用。

国际地面沉降学术研讨会是一个重要的交流平台，为世界各国开展和深化地面沉降研究与防治工作提供了重要的学术研讨与技术交流途径，产生了广泛和深远的社会影响，有效促进了全球地面沉降研究与防治实践的进步和发展。

UNESCO地面沉降工作组至今已组织召开了八届国际地面沉降学术研讨会：2000年9月，“第六届国际地面沉降学术研讨会”在意大利举行；2005年10月，“第七届国际地面沉降学术研讨会”首次在中国举行，由上海市举办；2010年10月，在墨西哥召开了“第八届国际地面沉降学术研讨会”；“第九届国际地面沉降研讨会”将于2015年11月15-19日在日本名古屋举行[4－5]。

每届国际研讨会的主要议题有所不同，其中“第八届国际地面沉降学术研讨会”的主题为“地面沉降——开发自然资源引发的灾害及其影响”，主要议题包括[6]：（1）地面沉降的自然地质作用；（2）抽汲地下流体引发的地面沉降；（3）开发固体矿产导致的地面沉降；（4）地面沉降的地球化学过程；（5）地裂缝、断裂、岩石破碎引发的地面沉降；（6）地面位移与沉降变形的监测技术；（7）地面沉降及其灾害的模拟；（8）地面沉降治理与缓解措施；（9）社会、文化、经济对资源管理决策的影响；（10）拉丁美洲案例研究。

中国的主要组织者和参与方是中国地质调查局地面沉降研究中心及相关的大学和科研单位。

近年来地面沉降研究有很大发展，主要表现在以下几个方面[6－7]：（1）在基础理论和技术方法上都有较大发展，更注重理论模型的深入探索和新技术新方法的广泛实践。（2）在灾害类型上，由以往单一的地面沉降灾害扩展到与地面沉降问题密切相关的地裂缝、地面开裂、塌陷等灾害问题的研究。（3）在灾害发育分布上，由以往的沿江沿海地区扩展到内陆地区。（4）在理论研究上，由以往的机理研究扩展到多种模型研究。（5）在调查方法上，由以往的单一地质方法扩展到地质、地球物理、测量、水力等多种技术综合应用。（6）在监测技术上，由以往较单一的水准测量扩展到InSAR、GPS及多种岩土量测仪器等技术研发，尤其是InSAR技术在地面沉降监测方面得到了快速发展和应用。（7）地面沉降的社会经济影响和法规对策等方面日益得到重视，作出了较多探索和实际应用。

目前国外地面沉降研究更多地是侧重于地面沉降的机理、监测与模拟研究，且主要集中在高校和科研机构，而对地面沉降的防治因缺乏相应的法规及政府的有效管理，难以体现实效。

2　我国地面沉降研究现状

我国各级政府和研究机构高度重视和强化地面沉降防治工作，放眼全局、注重长远，不断建立和完善长效与常态管理机制，体现出我国独特优势与显著特点。

2.1地面沉降防治重要会议与政策法规

2001年以来召开的地面沉降防治重要会议有[6]：

（1）2001年5月，国土资源部原副部长蒋承菘在上海宣布成立“中国地质调查局地面沉降研究中心”，中心基本职能：综合，攻关，指导，提高。

（2）2004年5月，国土资源部在上海召开“长江三角洲地区地面沉降防治工作座谈会”，寿嘉华副部长作主题报告，建立了长三角地面沉降防治工作联席会议制度。

（3）2004年7月，国土资源部原副部长寿嘉华出席“北京市地面沉降监测网站预警预报系统”启动仪式。

（4）2007年6月18日，国务院批准建立“全国地面沉降防治部际联席会议制度”。

（5）2009年1月9日，全国地面沉降防治部际联席会议第一次会议在京召开，汪民副部长主持会议并讲话。

（6）2011年8月31日，全国地面沉降防治部际联席会议第二次会议在京召开，汪民副部长主持会议并讲话，强调要通过区域联防和部门联动，从监测走向强化源头防控和灾害治理。会议审议通过了《全国地面沉降防治规划（2011-2020）》。

（7）2013年10月25日，“长江三角洲地面沉降防治省际联席会议”在上海召开。国土资源部地质环境司、中国地质调查局、江苏省、浙江省和上海市国土资源管理部门领导及地面沉降防治单位相关科技人员共50余人参加。会上报告了2012年长江三角洲地区地面沉降防治工作进展情况，审议通过了《长江三角洲地面沉降防治规划（2014-2020年）编制纲要》，《长江三角洲地面沉降信息系统建设工作方案》以及上述工作的推进方案[8]。

2.2我国地面沉降基本状况及研究现状

2014年11月6-8日在西安举办了“第四届全国地面沉降防治学术研讨会”。会议介绍了全国地面沉降灾害的基本情况、研究现状、地面沉降的监测技术以及今后的研究方向，特别是对长三角地区工程性地面沉降，GPS、InSAR等空间地面沉降监测技术等主题进行了深入研讨。

目前全国遭受地面沉降灾害的城市超过50个，分布于北京、天津、上海、江苏、河北、山西、内蒙古等20个省区市。地面沉降造成地面标高损失，城市内涝，建筑物受损，大规模市政基础设施破坏，威胁高速铁路、南水北调、西气东输等重大工程安全运营。

其中，北京市2012年地面沉降量大于10 mm的有3 000 km2以上，天津市2012年地面沉降量大于26 mm的有10 000 km2以上[9－10]。粗略统计，我国地面沉降造成的经济损失平均每年超过100亿元，累计超过6 000亿元。

据粗略统计，我国地面沉降造成的经济损失平均每年超过100亿元，累计超过6 000亿元。

我国对地面沉降问题历来高度重视，防治工作不断加强，理论研究逐步深入，控制成效日益显现，探索出了一条具有中国特色的地面沉降防治之路，目前已形成地面沉降的立体监测网络。监测技术包括：GPS、In-SAR（空间技术）；水准测量网，连通管测量（地面技术）；基岩标、分层标、地下水监测等（地下技术）[10－11]。

主要工作区包括长江三角洲、华北平原和汾渭盆地、珠江三角洲、下辽河平原，调查面积约24.0万km2，监测网覆盖面积约11.0万km2。

截止2014年，投入资金3.14亿元，基本查明了地面沉降发生的地质条件和分布特征，初步建立了空间数据库和信息管理系统。

3　长江三角洲地区地面沉降特征

根据《全国地面沉降防治规划（2011-2020）》的计划安排，我国将以长江三角洲地区、华北地区、汾渭盆地为主要目标区，用10年时间，查明全国地面沉降灾害现状、发展趋势、形成原因及分布规律，建立重点地区地面沉降监测网络，建立健全政府主导、部门协同、区域联动的地面沉降防治工作体系，形成适合国情的地面沉降防治与地下水控采技术方法体系[12]。

这里重点介绍长江三角洲地区的地面沉降现状。

21世纪以来，长三角地区的地面沉降防治工作有效开展。2004年起建立了长三角地区地面沉降防治工作联席会议制度。江苏省按照省人大常委会《关于在苏锡常地区限期禁止开采地下水的决定》要求，2003年前苏锡常地区地下水超采区实现禁止开采地下水，2005年前全面禁止开采地下水[13]。这些措施使得长三角地区地面沉降明显趋缓，防治成效显著，地面沉降防治工作取得明显效果，沉降区域已由过去的连片分布转化成零星岛状分布。2012年沉降速率普遍小于10 mm，沉降速率大于20 mm的地区仅占总面积的0.7%，分布于江苏常州南部、江阴南部、吴江南部、上海局部地区。例如多年前地面沉降严重的苏州市，目前市区已经没有明显的地面沉降，周边的地面沉降也得到有效控制[14-17]。其中上海市2004-2012年间，沉降速率逐渐减小，2012年全市平均沉降速率为5.6 mm。但因深基坑降排水引起的局部地面沉降漏斗有所增多。

苏锡常地区地面沉降速率进一步趋缓，区域上只存在常州南部、江阴南部、吴江南部三大沉降漏斗区。最大沉降速率区位于江阴南部，沉降速率大于20 mm的面积约为108 km2。

浙江省2008-2012年平均沉降速率小于5 mm/a，2012年沉降速率大于20 mm的面积已消失，大于10 mm的面积约为15 km2。

目前，长江三角洲地区主要的基础监测设施有：基岩标72座；分层标113组；地裂缝监测点8处；GPS监测点555个；GPS固定站12座；自动化监测点323处[10]。

4　防治对策与展望

我国的地面沉降防治工作在监测手段、理论研究方面已经取得长足进步，控制成效也日益显现，地面沉降的立体监测网络已经形成，包括了GPS、InSAR、水准测量，基岩标、分层标、地下水监测等手段，监测对象也开始实行面、线、点监测，这里“面”是指InSAR技术和精密水准的全面和重点监测；“线”指的是线状区的监测，例如高铁、地铁、高速、高架桥等基础设施；“点”是指重点部位，例如重要文物区、重点项目或高大建筑集中区等。通过多种技术、不同监测方法之间的相互配合，达到地面沉降监测多手段、大范围、高精度、高效益的要求[18-19]。在这方面，上海市先行了一步。上海市对地面沉降防治分区管控方法进行了研究[20]。2013年，上海市对市内的轨道交通、城市高架路、桥梁、隧道、堤防设施、市政管网、磁悬浮等7项重大市政工程设施的监测体系进行研究，建立起全市统一的沉降监测技术体系，并利用多种手段对这些设施进行了长期监测和分析[21-25]。

根据相关部门的工作安排，国家层面的地面沉降防治研究工作主要包括：地面沉降与地下水耦合模型研究，地下水回灌技术研究，地面沉降探测与监测的新技术研究，基坑降排水引发地面沉降机理及防治措施研究以及地裂缝工程效应与防治研究等[10]。

将继续开展全国地面沉降状况摸底调查，继续完善重点地区地面沉降监测网络，典型区地面沉降精细地质填图，构建全国地面沉降防治信息化平台。主要内容有：

（1）采用InSAR技术，完成全国地面沉降状况摸底调查，1∶25万InSAR调查监测面积约40万km2。目前InSAR技术已经成为监测地面沉降的重要手段[26-31]。其中，2004年开始的国际科研合作，地学领域的“龙计划”项目，4年1期，目前已经开始第3期。参与的中国的科研院所有30家，合作方欧空局有14个国家数十个单位参加，共涉及各领域科研项目50个。李德仁院士领衔的地形量测是与意大利科学家罗卡教授合作，用PS-Insar的方法，把上海的地面沉降作为第一个研究目标。第二个研究目标是三峡坝区的稳定性研究，包括整个库区的监控[32]。

（2）选择典型区域（年沉降速度较大值区、地裂缝密集区），开展以地层结构、含水层结构等为主的综合水文地质工程地质调查，查清地面沉降地裂缝地表变形及破坏特征，查明地层结构、地下水开采强度、隐伏断裂等控沉、控裂条件，进行三维（四维）地质填图，提高地面沉降预测与防治能力。

（3）调整地下水开采方式（层位，开采量）与缓解地面沉降地裂缝发展趋势的定量化研究。

（4）地面沉降地裂缝约束条件下的地下水“安全开采量”的确定。

（5）形成地面沉降、地裂缝调查技术标准。

[1]国土资源部地质环境司.关于贯彻落实《全国地面沉降防治规划（2011-2020年）》的通知[EB/OL].[2012-07-03].http：//www.mlr.gov.cn/zwgk/ zytz/201207/t20120706_1118659.htm.

[2]陶庆法.解读全国地面沉降防治规划[EB/OL].[2012-02-24].http：//www.gtzyb.com/guoturenwu/20120222_3686.shtml.

[3]张阿根，杨天亮.国际地面沉降研究最新进展综述[J].上海地质，2010（4）：57-63.

[4]龚士良.“第九届国际地面沉降学术研讨会”将于2015年11月在日本名古屋举行[J].上海国土资源，2014，35（4）：159-158.

[5]叶淑君.联合国教科文组织地面沉降工作组2013年会简报[J].上海国土资源，2013，34（4）：108.

[6]张阿根.国际地面沉降研究综述[C]//第四届全国地面沉降防治学术研讨会.西安：长安大学，2014.

[7]DEVIN L G.The current situations and developing trend of international land subsidence research[J].Shanghai Land&Resources，2014，35（2）：1-8.

[8]杨天亮，朱万明.“2013年长江三角洲地面沉降防治省际联席会议”在沪召开[J].上海国土资源，2013，34（4）：109.

[9]国土资源部，水利部，发改委，等.2011年-2020年全国地面沉降防治规划[M].北京：国土资源部，2012.

[10]曹佳文.中国地面沉降状况与对策[C]//第四届全国地面沉降防治学术研讨会.西安：长安大学，2014.

[11]张勤.基于多维空间技术的地裂缝地面沉降高精准监测与发展展望[C]//第四届全国地面沉降防治学术研讨会.西安：长安大学，2014.

[12]中国地质调查局地面沉降研究中心，长安大学地质工程与测绘学院.上海国土资源卷首语[J].上海国土资源，2014（4）：卷首页.

[13]袁铭，严勇.苏州市地面沉降现状分析[J].自然灾害学报，2010，19（1）：0127－0131.

[14]袁铭.苏州市地面沉降现状及其防治[J].中国地质灾害与防治学报，2001，12（1）：93-95.

[15]袁铭，周维你.苏州市地面沉降灾害及其成因分析[J].地质灾害与环境保护，2001，12（2）：21-24.

[16]袁铭，严勇，陈继山.苏州相城区地面沉降现状分析[J].苏州科技学院学报（工程技术版），2010，23（4）：45-47，60.

[17]袁铭，严勇，陈继山.地面沉降分析中的几个技术问题[J].苏州科技学院学报（自然科学版），2011，28（3）：66-69.

[18]苏州市规划局.2012年苏州市地面沉降信息通报[M].苏州：苏州苏州市规划局，2012.

[19]刘明坤，贾三满，褚宏亮.北京市地面沉降监测系统及技术方法[J].地质与资源，2012，21（2）：0244-0249.

[20]杨天亮，王寒梅，焦珣.上海地面沉降防治分区管控方法研究[J].上海国土资源，2014，35（4）：105-109.

[21]熊福文，杨建刚，王书增，等.上海市重大市政工程变形监测技术体系建设研究[J].上海国土资源，2014，35（4）：81-84.

[22]廖明生，裴媛媛，王寒梅，等.永久散射体雷达干涉技术监测上海地面沉降[J].上海国土资源，2012，33（3）：5-10.

[23]葛大庆，张玲，王艳，等.上海地铁10号线建设与运营过程中地面沉降效应的高分辨率InSAR监测及分析[J].上海国土资源，2014，35（4）：62-67.

[24]蒋亚楠，杨梦诗，廖明生，等.应用时间序列InSAR技术监测上海磁悬浮列车专线形变[J].上海国土资源，2013，34（4）：17-20.

[25]杨梦诗，蒋亚楠，廖明生，等.基于高分辨率SAR影像的上海临港新城沉降格局分析[J].上海国土资源，2013，34（4）：12-16.

[26]罗海滨，赵显富.基于PS-DInSAR技术监测盐城地面沉降的结果与分析[J].测绘通报，2012（11）：35-37.

[27]殷小庆，段怡红，严竞新.InSAR用于地理国情监测中地面沉降监测的现状及分析[J].测绘标准化，2013，29（2）：11-13.

[28]杨艳.北京地面沉降InSAR监测效果分析[J].上海国土资源，2013，34（4）：21-24.

[29]LIAO M S，WEI L H，BALZ T，et al.Application of TomoSAR in urban deformation surveillance[J].Shanghai Land&Resources，2013，34（4）：7-11，16.

[30]孙广通，刘小阳，张永红，等.小基线DInSAR技术在城市地面沉降监测中的应用研究[J].测绘通报，2013（10）：91-94.

[31]李黎.GPS技术在变形监测中的应用及发展趋势[J].勘察科学技术，2012（2）：42-45.

[32]李德仁.InSAR技术进步与地面沉降监测应用[J].上海国土资源，2013，34（4）：1-6.

A review on land subsidence research

YUAN Ming1，BAI Junwu1，QIN Yongkuan2
（1.School of Environmental Science and Engineering，SUST，Suzhou 215009，China；2.Suzhou Planning Bureau，Suzhou 215002，China）

According to land subsidence research results published in recent years and the related papers from The Fourth National Conference on Prevention and Control of Land Subsidence held in November 2014 in xi'an, we reviewed land subsidence research at home and abroad.Land subsidence situation and research contents,especially the ground subsidence monitoring technology were briefly introduced.Furthermore,both the characteristics of land subsidence in the Yangtze River delta region and the prevention and control of land subsidence were analyzed.

land subsidence；progress review；monitoring technology

P642.26

A

1672－0687（2016）01－0001－05

责任编辑：谢金春

2015－04－14

住房与城乡建设部科学技术计划项目（2014-K8-053）

袁铭（1955-），男，江苏常熟人，教授，研究方向：测绘工程，地理信息系统应用。