论文摘要
北京市的地面沉降主要发生在平原地区。目前全市沉降面积已达1800km~2,累计最大沉降量已超过925mm,直接或间接地给经济建设与发展造成了一定的危害。截止到2009年,大兴新城区累计地面沉降量为40‐560mm。总体看,从西北的狼垡到南部的庞各庄一带,沉降量由40mm增至550mm。大兴地区地面沉降快速发展的主要原因是由于超量开采地下水引起地下水位大幅度下降而引发的。大兴北部地区由于土体以单一结构的砂卵石层为主,随着地下水位的升降,其主要表现为弹性变形特征,尽管该地区超采地下水引起地下水位大幅下降,但砂卵石层释水压缩量很小,因此地面沉降表现不明显,大兴中部至南部地区土层逐渐过渡为多层中细砂、薄层砂卵石层与多层粘性土,并以粘性土为主的多层土体结构类型。随着土层粘土含量和厚度的增加,地下水开采引起的土层释水压缩量也逐渐增大,故本区地面沉降在空间分布上呈现出南部大于北部的态势。目前,国内外对于地面沉降预测模型的研究主要集中在以太沙基一维沉降固结理论为基础的准三维模型(包括两步模型和部分耦合模型),这些模型主要存在的不足有难以精确刻画由弱透水层释水引起的地面沉降;把弱透水层处理为均质各向同性,与中国多个地区冲积成因的弱透水层各向异性的实际不符。本文利用MODFLOW及IBS软件包对大兴区地面沉降进行数值模拟。根据大兴新城规划区水文地质资料分析深层地下水的开发利用现状、地下水水位动态变化及降落漏斗的分布特征,研究深层地下水降落漏斗的扩展规律;建立地下水系统数值模型,预测现状开采条件下地下水的动态变化和降落漏斗未来发展趋势;分析研究地下水开采与地面沉降的相互关系;根据研究区内地面沉降程度、水文地质及工程地质条件等进行地面沉降综合分区,采用定性和定量相结合的分析方法,构建地面沉降分析模型;应用地面沉降水土耦合分析模型,定量地预测新城建成后开采条件下大兴区地面沉降的发展趋势;根据地面沉降特点以及发展趋势,提出地面沉降防治措施及新城建设的建议。