这是一份基于遥感技术的权威研究成果
如今,一支由中外学者组成的七人研究团队在国际顶级期刊《遥感科学》(《Remote Sensing》)杂志上发表了一份根据卫星影像分析得出的最新研究成果,参与人包括首都师范大学副教授陈蜜、英国纽卡斯尔大学的李振洪和西班牙阿利坎特大学的罗伯托·托马斯(Roberto Tomas)等七人。


成果显示,由于过度抽取地下水导致北京地下结构出现塌陷,北京部分地区特别是中央商务区,每年下沉多达11厘米。北京的沉降区主要分布在朝阳区、通州区,还有昌平区及顺义区的部分地区。其中,又以朝阳区境内的咸宁侯─双桥地区的沉降现象最为严重。该研究发现,咸宁侯─双桥地区在2003–2010 年间的最大沉降速率,达到每年约11厘米左右。
《遥感科学》是遥感与摄影测量协会(RSPSoc)的正式期刊,主要刊登有关遥感科学技术与遥感数据在各领域的应用等方面的文章,主题包括:数据收集、分析、解释与展示,空间调查、大气调查与水资源调查,传感器,图片处理,遥遥数据利用等。据悉,这份关于北京地表下沉的文章是基于合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)而完成的。合成孔径雷达干涉测量技术是一种监测陆地高程变化的雷达技术。基于合成孔径雷达干涉测量技术,这是一种监测陆地高程变化的雷达技术。
地面下陷问题由来已久,影响开始显现
实际上,以北京为代表的华北平原地面下陷已不是新鲜事。中国早已认识到地面沉降的问题。早在2003年,国土资源部2003因不合理开采地下水,已有46个城市发生地面沉降。受影响面积7万余平方公里,占华北平原一半以上,其中以北京、天津、塘沽和沧州等地最为严重。
从科学角度来说,造成地面沉降的原因有很多,如地壳运动、土壤自然压实等自然原因,也有开采石油天然气的人为因素。而对华北平原而言,公认的罪魁祸首是过度汲取地下水。
研究报告中还提到,持续的下沉对这座人口超过两千万的城市构成安全威胁,其中一个预测就是“将对铁路运营造成很大影响”。上世纪90年代以来,朝阳区繁荣发展,高楼大厦和环路不断涌现。研究人员说,一些地区下沉不均匀的特性会对建筑物和其他基础设置造成威胁。
目前,建筑、道路和基础设施相当密集的北京城区受沉降影响已逐渐显现,其中,地下管道面临着最大挑战,易弯曲、变形甚至破裂。拿自来水管来说,2000年以来,超过1/3的北京市自来水供水管线破损开裂是由地基下沉引起的,而且水管破损现象多集中在地面沉降发育较严重的朝阳区和东城区。其他如燃气管破损、路面塌陷等市政设施的破坏事件,也有地面沉降的潜在影响。
实际上,地面沉降,与我们每个人息息相关,无论你是北京数以百万计的地铁大军中一员,还是每天都少不了拥堵在二环、三环的私家车主,一旦发生大规模地面下陷,后果不堪想象。
如何减缓地面下沉的局面?
既然地下水过度抽取带来了地面下陷的恶果,那么缓解地面下沉局面的关键就在于遏制地下水的继续开采。
作为世界上少有的以地下水为主要水源的城市,北京有超过一半的用水来自地下水,北京市的人均水资源量,远远低于世界平均水平。如今,为了缓解北京的用水紧张,已开展了南水北调工程的建设。
这样的做法或将缓解地面下沉的程度,因为早有先例。如今,上海已在每日用水上转向河水,从而减缓了地面下沉速度,从1950到1960年代的每年11厘米减至如今的1厘米。此外,鉴于下沉对建筑物和铁路系统的影响,为防止列车脱轨,高铁轨道旁严禁打井。
还有什么技术能监测地表下陷?
利用合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)监测地面下陷工作,能够得到非常准确的监测结果,适用于长期监测,但时效性并不强,因此,具备实时监控能力的监控手段也应纳入到监测工作中来。自动形变监测正是这样一种重要的技术手段。
自动化变形监测技术可以实现自动监测、自动分析、智能预警。其中,变形监测包括基坑监测、边坡监测、建筑沉降监测、路基沉降监测、水库大坝变形监测等方面,尤其能够为地震危险区划分及预报提供可靠的判定依据。
随着测绘仪器及相关软件的发展,地下建筑施工工程提出了实时化的监测要求,自动化、智能化监测是地下施工建设项目安全监测的主要发展方向,能弥补卫星影像分析地表下陷问题的时效性不足的难题,从而及时保障地下项目的安全建设与运营,以及地表上民众的生命财产安全。
实际上,地面下沉现象岂止是中国特色?全球有数十个城市都面临地表沉降问题,伴随着海平面的升高,人们也越发认同解决这一问题的紧迫性,是时候,我们要为减缓或停止这一趋势做出必要的改变了。(文|泰伯网 龙薇)

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