摘要
地面沉降是地表高程缓慢下降的一种环境地质现象，地下水资源的过度开采是引起地面沉降的重要原因之一。东营市广饶县因不合理开采地下水而造成了一定的地面沉降及次生灾害，成为山东省最严重的沉降区之一，严重制约着城市的可持续发展。监测广饶县地面沉降现状，分析区域地下水流场动态演化规律，预测地面沉降发展演化趋势并提出针对性的地面沉降科学防治措施，对保证居民安全、水资源的可持续性及城市经济发展具有十分重要的意义。 针对区域地面沉降数值模拟应用较少和缺少对地下水位和地面沉降相关性分析的定量化研究的不足，本文以广饶县为研究对象，在充分搜集地下水和地面沉降监测数据的基础上，综合运用理论分析、数值模拟等手段，构建区域地下水三维渗流模型及地面沉降三维流-固耦合数值模型，分析地下水流场动态演化规律，还原广饶县地面沉降发展变化过程,预测不同地下水开采条件下的沉降趋势，并在空间尺度上量化了不同含水层的地下水位变化对地面沉降的影响，进而提出相应的地面沉降防治措施。本文的主要研究内容及成果如下: (1)利用地下水监测网及水准监测数据分析不同含水层的地下水漏斗和区域地面沉降的发展历史。基于GIS平台，采用SBAS-InSAR技术还原广饶地区2017～2021年的沉降演化规律，结合水准监测数据进行校核验证。进而根据区域地质背景和水文地质条件对地面沉降成因进行分析和总结，确定了诱发广饶县地面沉降的主要因素。 (2)基于研究区水文地质、工程地质等条件，结合水文监测网和卫星气象数据等建立研究区三维地下水流场模型，分析不同含水层的地下水空间分布特征及动态演化规律,预测不同开采方案下10年内(2021～2031年)地下水水位的变化趋势。建立广饶县地下水与地面沉降的三维流-固耦合数值模型，研究现状开采和减采地下水方案下的地面沉降差异性变化，分析预测地面沉降演化规律和发展趋势。 (3)基于InSAR遥感卫星数据及耦合模型校准后的年地下水水位和地面沉降数据,建立研究区地面沉降和地下水位变化的地理加权回归(GeographicallyWeightedRegression,GWR)和普通最小二乘法(OrdinaryLeastSquare,OLS)模型，分析不同含水层对地面沉降的贡献，总结地面沉降对不同含水层响应模式，以沉降速率为控制指标对沉降区进行分级划分，并探讨对不同地面沉降区的影响程度，提出相应的防控措施。
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