唐山沿海地区地面沉降渗流固结耦合模拟研究.pdf

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1、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报１００４－９６６５／２０１５／２３（１）０１０５０６ＤＯＩ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１５．０１．０１５唐山沿海地区地面沉降渗流固结耦合模拟研究①②①①李铎刘洋方晓峰（①石家庄经济学院石家庄０５００３１）（②河北省水资源可持续利用与开发重点实验室石家庄０５００３１）摘要唐山沿海地区经济在迅速发展，沿海地区城市化规模在扩大，地下水开采量增大，地面沉降加剧。文中分析了唐山沿海地区的水文地质条件，概化为３个含水层、

2、３个弱透水层，共６个压缩层。建立了三维地下水流和垂向一维压缩完全耦合模型。采用２５ａ的观测资料校正模型，计算值与实测值拟合较好，模型具有较高的仿真性和适用性。预测了１０ａ末的地面沉－１降；当地下水以现有开采量开采时，沉降中心累计达１１９２３ｍｍ，１０ａ沉降３５２３ｍｍ，沉降速率为３５２３ｍｍ·ａ；当地下水的开－１采量在现有开采量的基础上增加１０％时，沉降中心累计达１２６０８ｍｍ，１０ａ沉降４２０８ｍｍ，沉降速率为４２０８ｍｍ·ａ；当地下－１水的开采量在现有开采量的基础上减小１０％时，沉

3、降中心累计达１０８８７ｍｍ，１０ａ沉降２４７９ｍｍ，沉降速率为２４７９ｍｍ·ａ。增大１０％的地下水开采量，１０ａ地面沉降量增加６８５ｍｍ；减少１０％的地下水开采量，１０ａ地面沉降量减少１０４４ｍｍ。因此，控制地下水开采量是控制地面沉降的有效方法。关键词唐山地面沉降耦合模型释水系数中图分类号：Ｐ６４２．２６文献标识码：ＡＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＬＡＮＤＳＵＢＳＩＤＥＮＣＥＩＮＣＯＡＳＴＡＬＡＲＥＡＳＯＦＴＡＮＧＳＨＡＮＷＩＴＨＡＳＥＥＰＡＧＥＣＯＮＳＯＬＩＤＡＴＩＯＮＣＯＵＰＬＩＮＧＭＯ

4、ＤＥＬ①②①①ＬＩＤｕｏＬＩＵＹａｎｇＦＡＮＧＸｉａｏｆｅｎｇ（①ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００３１）（②ＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｕｓｔａｉｎｅｄＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００３１）ＡｂｓｔｒａｃｔＡｃｃｏｍｐａｎｙｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｅｃｏｎｏｍｉｃｇｒｏｗｔｈａｎｄｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎｅｘｐａ

5、ｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏａｓｔａｌａｒｅａｓｏｆＴａｎｇｓｈａｎ，ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｈａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｌａｎｄｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｈａｓａｇｇｒａｖａｔｅｄ．Ｗｅａｎａｌｙｚｅｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｔｈｉｓｒｅｇｉｏｎ，ａｎｄｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｓｉｔｉｎｔｏｓｉｘｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｌａｙｅｒｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｒｅｅａｑｕｉｆｅｒｓａｎｄｔｈｒｅｅａｑｕｉｔａｒｄｓ．Ａｆｕｌｌｙｃｏｕｐｌｉｎｇ

6、ｍｏｄｅｌｏｆｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｆｌｏｗａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｏｎｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄａｔａ，ｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｍｏｄｅｌｃａｌｉｂｒａｔｅｄｗｉｔｈａ２５ｙｅａｒｓｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｌｄａｔａ，ａｒｅｆｉｔｔｅｄｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｓ，ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｍｏｄｅｌｖａｌｉｄｉｔｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｏｕｒｐｒｅｄｉ

7、ｃｔｉｏｎ，ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｍｏｕｎｔｉｎｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｃｅｎｔｅｒｗｉｌｌｂｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙｕｐｔｏ１１９２３ｍｍａｆｔｅｒ１０ｙｅａｒｓ．Ｔｈｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｏｖｅｒ－１ｔｅｎｙｅａｒｓｗｉｌｌｒｅａｃｈ３５２３ｍｍａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｒａｔｅｗｉｌｌａｔｔａｉｎｔｏ３５２３ｍｍ·ａｕｎｄｅｒｐｒｅｓｅｎｔｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ．Ｉｆｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｉｎｃｒｅ

8、ａｓｅｓ１０％ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｍｉｎｉｎｇｑｕａｎｔｉｔｙ，ｔｈｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｍｏｕｎｔｉｎｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｃｅｎｔｅｒｗｉｌｌａｃｈｉｅｖｅ１２６０８ｍｍ．Ｔｈｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｍｏｕｎｔｉｎｔｅｎｙｅａｒｓ收稿日期：２０１４－０６－０４；收到修改稿日期：２０１４－１２－２８．基金项目：国家９７３计划项目（编号：２０１０ＣＢ４２８８０５），河北省水资源可持续利用与开发重点实验室项目（编号：Ｗ１００７）资助．第一作者简介：李铎（１９６