國際地面沉降與城市安全研究動態(tài)
——第一屆國際城市地質學術研討會綜述

楊天亮, 許 言

（1. 國土資源部地面沉降監(jiān)測與防治重點實驗室，上海 200072；2. 上海地面沉降控制工程技術研究中心，上海 200072；3. 上海市地質調查研究院，上海 200072）

國際地面沉降與城市安全研究動態(tài)
——第一屆國際城市地質學術研討會綜述

楊天亮1,2,3, 許 言1,2,3

（1. 國土資源部地面沉降監(jiān)測與防治重點實驗室，上海 200072；2. 上海地面沉降控制工程技術研究中心，上海 200072；3. 上海市地質調查研究院，上海 200072）

“第一屆國際城市地質學術研討會”2017年4月在上海召開，國內外百余位專家學者出席。本屆會議主題為“地面沉降與城市安全”，聚焦國內外城市化發(fā)展進程中遇到的突出環(huán)境地質問題。結合本次會議的大會報告和研討內容，綜述國內外地面沉降防治與城市安全保障的研究動態(tài)及關注焦點，為國內外地面沉降的調查和研究工作提供借鑒與參考。

地面沉降；城市安全；研究動態(tài)；進展綜述

地面沉降作為全球性地質災害，已經在世界各國產生了不同程度的危害。上海是中國最早發(fā)現(xiàn)地面沉降、受其危害最嚴重的城市，早在上世紀60年代即開展地面沉降研究和防治工作，經過50多年的努力，在地面沉降基礎理論和防治實踐方面積累了豐碩的成果和經驗。地面沉降造成的影響和破壞是多方面的，直接威脅著城市和地區(qū)安全，帶來難以估量的經濟損失。隨著國家生態(tài)文明建設的深入推進和“一帶一路”國家戰(zhàn)略的實施，地面沉降防治與城市安全保障任重道遠，城市地質工作面臨著良好的發(fā)展機遇和前景，同時也面臨著重大挑戰(zhàn)。

國際城市地質學術研討會是由上海市地質調查研究院發(fā)起，依托國土資源部地面沉降監(jiān)測與防治重點實驗室、中國地質調查局地面沉降研究中心、上海地面沉降控制工程技術研究中心等科研平臺主辦的系列學術會議，旨在提供城市地質新理論、新技術和新理念的國際學術交流平臺，深入探討、研究城市地質與城市安全領域的重點、熱點和前沿問題，為國內外城市及地區(qū)提升城市地質工作水平、實現(xiàn)城市經濟社會可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和技術支撐。國際城市地質學術研討會的舉辦，將進一步推進城市地質研究工作，并對國內外城市地質研究與管理工作產生更多積極、有益、深刻的影響。

1 會議概況

2017年4月10-12日，“第一屆國際城市地質學術研討會”在上海召開，本屆會議的主題為“地面沉降與城市安全”，共有來自意大利、墨西哥、中國香港和大陸等多個國家和地區(qū)的一百多位專家學者出席。大會主題報告與參會論文聚焦國內外城市化發(fā)展進程中遇到的突出環(huán)境地質問題，研究范圍涵蓋了地面沉降發(fā)育特征和變形機理、地面沉降監(jiān)測新技術研究與應用、地面沉降影響因素和防控措施、地下空間開發(fā)適應性等多個與城市安全相關的前沿科研領域。與會學者分享不同城市的發(fā)展經驗，為國內外城市化發(fā)展進程中遇到的環(huán)境地質問題，尤其是地面沉降防治提供了借鑒與思考。

2 研究進展概述

在本次國際研討會上，18位國內外城市地質領域的專家分別作了大會主題報告。主題報告內容分為4個專題，本文以此為基礎作簡要介紹。

2.1 地面沉降機理研究

（1）地下水滲流致災機理研究

地面沉降與地下水開采（深部地下水開采和淺部工程降水活動）具有較為直接的相關性，過量地下水開采活動將直接引發(fā)嚴重的地面沉降，當?shù)叵滤_采活動減緩時，地面沉降速率則快速降低甚至發(fā)生回彈。

聯(lián)合國教科文組織地面沉降工作組成員、南京大學葉淑君教授，通過評析已有地面沉降計算模型的不足，基于地下水運動與土體固結耦合的彈塑性、黏彈塑性本構關系，推導了適用于長江三角洲地區(qū)的地面沉降模型，并結合三維數(shù)值模擬研究了上海地區(qū)的地面沉降機制與規(guī)律，指出通過設置更合適的邊界條件以及利用InSAR監(jiān)測數(shù)據(jù)等手段，可提高變形預測的精度。

上海交通大學沈水龍教授以上海市地面沉降歷史與現(xiàn)狀為背景，從滲流機理的角度研究了地下水滲流與工程建設的相互關系，在地面沉降機理與預測模型、軟土地下空間開發(fā)工程安全與環(huán)境控制等方向取得了豐碩的成果，為地面沉降防治的工程實踐提供了重要的指導與借鑒。

（2）地裂縫致災機理研究

地裂縫是一種十分常見的地質災害，具有隨機性、突發(fā)性、隱蔽性和緩變性等特點，可直接或間接降低環(huán)境質量、危害城市安全。

長安大學彭建兵教授論述了汾渭盆地地裂縫形成的地質背景，系統(tǒng)總結了汾渭盆地地裂縫在拉張盆地區(qū)群發(fā)、沿活動斷裂帶集中、順地貌變異帶展布、在地面沉降區(qū)出露、在黃土濕陷區(qū)散布的發(fā)育分布規(guī)律，揭示了地裂縫的區(qū)域群發(fā)機制、盆地同生機制、斷裂共生機制和水動力再生機制，提出了構造控縫、應力導縫、抽水擴建和浸水開縫的地裂縫成因理論；揭示了工程建（構）筑物在地裂縫活動下的致災規(guī)律，提出了控制采水、合理避讓、適應變形、局部加固的減災技術；研究了高鐵與地裂縫相交以及地鐵與地裂縫小角度相交時的變形破壞特征及致災機理，提出了高鐵及地鐵工程的地裂縫減災技術體系。

聯(lián)合國教科文組織地面沉降工作組主席、墨西哥國立自治大學Dora Celia研究員系統(tǒng)分析了墨西哥城地面沉降災害的發(fā)展歷史和成因，以及所采取的防控措施，并提出地裂縫及地面沉降現(xiàn)象是多因素構成的，不能簡單歸結為地下水開采等單個原因；指出在各項機理研究中考慮到應力歷史等因素，對力學、水文地質參數(shù)進行動態(tài)修正是很有必要的。

墨西哥國立自治大學Mariano Cerca研究員論述了通過地質學、地球物理學以及巖土技術等方法與手段進行墨西哥地面沉降易發(fā)地區(qū)的地裂縫辨別和防治成效。

2.2 地面沉降監(jiān)測技術研究

聯(lián)合國教科文組織地面沉降工作組成員、意大利帕多瓦大學Teatini Pietro教授，對地面沉降監(jiān)測的發(fā)展歷程進行了總結，指出地面沉降監(jiān)測技術已由單一水準測量向合成孔徑雷達等衛(wèi)星測量技術發(fā)展，由單一經度軌道衛(wèi)星向多衛(wèi)星全方位技術發(fā)展，理論公式由一維、二維向三維模型發(fā)展，傳統(tǒng)水文地質的分析模式向蒙特卡洛等隨機分布模型理論技術發(fā)展，并認為有限元法在地面沉降領域將會有更加廣闊的發(fā)展前景。

武漢大學廖明生教授介紹了將高分辨率時間序列InSAR影像用于上海地區(qū)地面沉降與基礎設施變形監(jiān)測的相關成果，指出上海目前PS-InSAR地面沉降監(jiān)測達到了毫米級精度，其基于序列高分辨率SAR數(shù)據(jù)不僅可以監(jiān)測地面沉降，還可對大型單體建筑物及地鐵等線狀地物進行形變監(jiān)測。

香港中文大學史國強博士探究了密集高層建筑對地面沉降監(jiān)測的影響，并討論了Tomo PS-InSAR技術的應用前景。

2.3 地下空間開發(fā)關鍵技術研究

國際上地下空間開發(fā)利用起步較早，自1845年倫敦地鐵的興建到現(xiàn)在已有170多年。我國地下空間開發(fā)利用源于上個世紀50年代，目前處于快速發(fā)展階段。

中國地質大學（武漢）周順平教授簡述了城市地下空間三維建模與可視化在國內的典型應用情況，指出發(fā)達國家于上世紀90年代將GIS技術應用于地下空間信息管理，日本、荷蘭、美國等地建立了相應的信息系統(tǒng)，可以方便地查詢和調用地下管網信息。近10年來，北京、廈門、上海、杭州、南京、廣州等地相繼建立了地下空間綜合管理信息系統(tǒng)，具備數(shù)據(jù)加載、瀏覽定位、查詢統(tǒng)計、量算分析、輔助規(guī)劃、三維展示等功能。

上海市地質調查研究院史玉金教授級高工的報告指出：上海地下空間開發(fā)利用正向深層發(fā)展和延伸，而隨著地下空間開發(fā)深度的不斷加大，所面臨的地質環(huán)境條件越來越復雜，環(huán)境地質問題愈來愈突出。地下空間資源具有不可再生性和不可轉移性，必須科學、謹慎地規(guī)劃和開發(fā)，在其規(guī)劃和開發(fā)建設中需以地質環(huán)境條件和地質環(huán)境適宜性評價為依據(jù)。

上海地鐵維護保障有限公司李家平博士簡述了上海地鐵盾構隧道結構和構造設計、縱向變形分析和治理的經驗，指出軟土地區(qū)盾構隧道縱向變形是影響運營安全的重要因素，需引起足夠重視，盾構隧道縱向變形機理受自身構造、周邊各種外部條件影響，而雙液微擾動注漿工藝為隧道縱向沉降提供了一種解決方案。

同濟大學王建秀教授對多含水層—隔水層條件下的深基坑工程進行了研究，以上海地鐵9號線宜山路站為例進行了降水—帷幕一體化實踐，并探討了基坑降水逆回彈現(xiàn)象的機理。

2.4 地面沉降防治措施研究

上海市地質調查研究院楊天亮博士介紹了上海深基坑工程性地面沉降防治研究的相關成果與應用情況，通過以深基坑減壓降水地面沉降控制指標為控制依據(jù)，采用基坑圍護與工程降水一體化設計、地下水人工回灌、地面沉降監(jiān)測、降水運行優(yōu)化等技術（措施）對深基坑減壓降水引起的坑外水位降深和地面沉降進行控制。

中國地質環(huán)境監(jiān)測院郭海朋高工詳述了華北平原地面沉降現(xiàn)狀和機理，以及北京平原地下水資源調控的技術手段；為了評價北京平原不同開采方案的優(yōu)劣，建立了地下水開采方案評價指標體系，利用多目標模糊識別方法對提出的地下水開采方案優(yōu)劣進行了評估，最終確定最優(yōu)地下水開采方案。

天津市地質調查研究院王家兵教授級高工探討了依據(jù)地層前期固結應力和分層標組監(jiān)測資料確定臨界水位的方法，以及如何將其應用于地面沉降防治實踐。

江蘇省地質調查研究院龔緒龍高工對江蘇省地面沉降防治與地下水科學利用研究作了介紹，指出在江蘇沿海地區(qū)，以地面沉降為約束條件，劃定地下水位紅線。在此基礎上，針對目前水位埋深已超過或有可能超過水位紅線的地區(qū)，劃分地下水禁采區(qū)與限采區(qū)范圍，同時結合沿海地區(qū)超采區(qū)劃分，按照落實最嚴格水資源管理制度、加強地下水保護與超采治理的需要，進一步優(yōu)化沿海地區(qū)地下水開采布局，提出維持區(qū)域地下水系統(tǒng)良性運轉的合理開發(fā)利用和措施。

廣東省地質局第四地質大隊揭江高工對雷州半島地面沉降現(xiàn)狀、成因、發(fā)展趨勢預測和防治對策作了簡要介紹，指出地面沉降防治首先應進行地面沉降易發(fā)性及危險性分區(qū)，然后制定地面沉降防治區(qū)劃，再針對各區(qū)塊提出具體的防治措施。

3 結語

從本次國際研討會的研究成果看，國內外地面沉降研究在基礎理論探索和新技術新方法的應用實踐上都有了較大發(fā)展。本次國際會議的成功舉辦，為國內外在地面沉降防災減災和城市地質安全保障方面開展研究工作拓寬了思路?？山梃b的下一步地面沉降防治工作思路主要有以下幾方面：

（1）應加強城市地質領域基礎理論研究，尤其是地面沉降機理研究，為地面沉降防治措施的加強與制度的完善提供理論依據(jù)；

（2）華北平原、汾渭盆地和長江三角洲等受地面沉降影響相對較大的區(qū)域已形成了較為成熟的地面沉降防控機制，尤其是長三角地區(qū)在地面沉降防治方面的研究與實踐已處于國內前列；相對而言，珠三角地區(qū)的地面沉降調查、研究與防治工作仍有較大的提升空間，下一步應重點加強該地區(qū)的地面沉降防治工作；

（3）重點區(qū)域的地面沉降防治工作應結合已有工作進展，進一步加強區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控，擴大監(jiān)測網絡覆蓋范圍，將已取得的成果在全國進行推廣；

（4）應以學術研討會為契機，加強國際交流與合作，向建設有國際影響力的地面沉降監(jiān)測與防治領域科技創(chuàng)新平臺和高端人才培育基地的目標邁進。

Research trends in international land subsidence and urban security: An overview of the First International Symposium on Urban Geology

YANG Tian-Liang1,2,3, XU Yan1,2,3
(1. Key Laboratory of Land Subsidence Monitoring and Prevention, Ministry of Land and Resources of China, Shanghai 200072, China; 2. Shanghai Engineering Research Center of Land Subsidence, Shanghai 200072, China; 3. Shanghai Institute of Geological Survey, Shanghai 200072, China)

The First International Symposium on Urban Geology was held between April 10 and 12, 2017, in Shanghai, China. More than 100 experts and scholars from around the world gathered here to share the latest research achievements in the field of urban geology, according to the symposium theme of Land Subsidence and Urban Security. This article summarizes the research topics and trends regarding the prevention and control of land subsidence at home and abroad that were covered at the symposium, including the proceedings of the symposium, theme reports, and the full text of papers presented at the symposium. This article provides reference for the investigation and research of urban land subsidence.

land subsidence; urban security; research trends; progress review

P642.26

：A

：2095-1329(2017)02-0001-03

10.3969/j.issn.2095-1329.2017.02.001

2017-06-07

修回日期: 2017-06-20

楊天亮(1979-),男,博士,高級工程師,主要從事地面沉降研究.

電子郵箱: sigs_ytl@163.com

聯(lián)系電話: 021-56617605