鄭州市地面沉降監測網建設工程綜述

摘要：本文主要介紹了鄭州市地面沉降監網建設情況，為監測網下一步運行維護提供參考。

關鍵詞：地面沉降;監測網;建設;鄭州市

中圖分類號：X8 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）10-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.136

Abstract：This paper mainly introduces the construction of the ground subsidence supervision network in Zhengzhou City， and provides reference for the next operation and maintenance of the monitoring network.

Key words：Land subsidence;Monitoring network;Construction; Zhengzhou City

鄭州市位于河南省中部，北臨黃河，西南部有黃土丘陵與嵩山相接。市區已發現明顯的地面沉降現象，但此前對城市地面沉降并未進行長期系統的儀器監測，缺乏系列的監測資料，對發生地面沉降的原因、機制缺乏認識，不能為城市規劃提供可靠的資料依據，不利于城市的可持續發展。為指導鄭州市的城市發展規劃、保護城市地質環境安全、規范市政設施和建筑物的設計與施工，開展了鄭州市地面沉降監測網建設項目。

1 建設目標

在系統收集、綜合分析鄭州地面沉降相關地質調查成果的基礎上，開展鄭州環境地質調查，建立包括基巖標、地下水動態監測孔、水準測量標石、GNSS連續運行監測站等組成的較為完善的地面沉降監測網絡，采取InSAR監測、水準測量、GNSS連續監測、地下水動態監測等空中、地面、地下立體手段，查明地面沉降分布狀況。

2 監測網建設情況概述

鄭州市地面沉降監測網建設主要包括水準監測網、GNSS監測網、地下水監測網及基巖標的建設。其中水準監測網建設是由本次新建水準監測點和工作區內收集的水準點共同組成;GNSS監測網建設采用GNSS監測點標準建設，滿足觀測要求;地下水監測網建設主要是結合現有監測網點，根據地面沉降監測需求，滿足相關規范要求;基巖標作為鄭州市地面沉降監測的參照點和水準路線的起測點，是鄭州市地面沉降監測網建設項目的關鍵一部分。

2.1 水準監測網建設

水準監測點的選擇按照保證埋設標志能充分體現沉降信息、安全和長久保存，并易于尋找，便于觀測的原則進行，水準標石埋設后，經過一個雨季才進行觀測。在完成水準標石埋設后，及時進行現場點之記制作，利用鋼尺從標志中心量至臨近固定地物測量距離，要求測量3個及以上邊長，繪制詳細位置圖。填寫點位所在地、交通路線和點位詳細說明等信息。點之記測量平面采用2000國家大地坐標系，高程采用2000國家大地坐標系大地高。

本次共建設水準監測點280個，利用以往水準監測點201個，建網后在2017年10月開展了1次一等、二等水準測量工作，水準測量670km（一等水準370km、二等水準300km），并和2012年、2015年監測結果進行了對比，制作了地面沉降等值線圖，該項工作完善了鄭州市的地面沉降水準監測網。

2.2 GNSS連續運行監測網建設

根據鄭州市地面GNSS連續運行監測站設計共建設了7座GNSS連續運行監測站，監測站觀測墩高出地面3m;露天部分加裝了防護層與隔熱層，防止風雨與日照輻射對觀測墩的影響;觀測墩鋼筋混凝土墩體埋于地面2m;觀測墩澆筑安裝強制對中標志，并整平，墩外壁預埋線纜進出的硬制管道，起到了保護線路的作用;觀測墩與地面接合四周做了5cm的隔震槽，內填粗沙，可避免振動對GNSS的影響;觀測墩具備完善的防雷設施，做好電力線、通信線、射頻線等進入設備前的電涌保護，具有可靠的UPS電源。

2.3 地下水監測網點建設

地下水水位動態監測包括地下水水位統測和長期監測兩部分，本次工作水位統測于4月份枯水期、8月份豐水期各開展1次，并在集中時間段完成;地下水水位長期動態監測（人工監測）周期為1～12月，頻率為3次/月;地下水水位長期動態監測（自動監測）周期為1～12月，頻率為1次/日。

地下水水位動態監測目的是分析地面沉降與地下水水位動態變化及地下水開采降落漏斗之間的關系。結合鄭州市已有的地下水監測網點，依據建點原則對地下水監測網絡進行了優化，擴大了監測范圍、拓展了監測層位，使監測網絡更加趨于合理，為地面沉降監測網建設奠定了監視的基礎。優化情況如下：地下水水位長期監測點104個，其中新增26個;統測點300個，其中新增40個;地下水自動監測井26個，其中新增16個。

2.4 基巖標建設

基巖標作為鄭州市地面沉降監測的參照點和水準路線的起測點，是鄭州市地面沉降監測網建設項目的關鍵一部分。其工作目的是：通過地質鑒別取芯鉆探施工和物探測井了解建設場地新生界的地層結構、厚度、巖性特征等;根據場地基巖面埋深情況，確定基巖標的建設參數;利用鉆探鉆孔將標桿安裝鑲嵌入穩定基巖，通過基巖標桿體構件將其引至地面，成為測量基準點;以穩定基巖面為參照，監測鄭州地區松散層地面

沉降情況及其發展趨勢，為鄭州市地面沉降監測和預防控制服務，提供數據信息。

基巖標建設施工于2017年2月開工，5月完成標桿安裝與標底澆注，并于8月完成靜力水準儀開展自動監測。基巖標建標深度732.0m，保護管深度727.0m，進入基巖62.0m，采用中溫高抗水泥和粘土球分段固井方式。標底鑲嵌在三疊系泥質砂巖中，進入基巖67.0m。保護管、標桿采用優質石油套管，標底、扶正器、標頭采用不銹鋼材料定制，保護管內采用礦物質機油防腐防銹，材質滿足設計要求。建標同時建設地面標（地面水準點）1座，建標深度2.0m。

2.5 信息管理系統建設

目的是為收集整理以往及本次鄭州市各類地面沉降監測數據，分析后建立信息類別完備、伸縮性強的地面沉降數據庫，并在此基礎上設計可擴展的專題型GIS應用軟件體系結構，建立地面沉降監測信息管理平臺，為鄭州市地質環境合理利用與保護提供科學依據和技術保障;積極探索GIS在地面沉降監測中的新模式，結合其強大的空間分析功能，提高地面沉降信息管理的整體技術水平與應用能力。

系統建設基于多層架構開發的理念，采用ArcGIS Server 10.2 + SQL Server +.Net平臺軟件開發模式搭建了一個瀏覽器/服務器（B/S）架構的信息管理系統。整個系統自下而上可分為數據層（數據庫系統）、服務供給層（信息管理）和應用層（預測）三個部分。系統設計采用“周期法與原型法并行，面向對象設計法作為有效補充”的有所側重、各展所長、相互促進、三位一體混合型設計開發工作模式，循環往復、螺旋上升、不斷求精，全面推進數據庫建設與信息系統開發工作。系統應用程序采用VisualStudio 2012為開發平臺，C#為開發語言，EasyUI為界面庫，ArcGIS Server為組件庫搭建原型系統。

3 結論

本次工作共新建水準監測點280個，GNSS連續運行監測站7座，地下水水位長期監測點104個，基巖標一座（孔深732m）。地面沉降監測網主要由水準監測網、GNSS連續運行監測網、地下水動態監測、基巖標組成。建網后每年可采取InSAR監測、水準測量、GNSS自動連續監測、地下水動態監測等空中、地面、地下立體手段，查明地面沉降分布狀況及危害，預測地面沉降的發展趨勢，為鄭州市地面沉降防治工作提供基礎技術支撐。

參考文獻

[1]潘登，王繼華.鄭州市地面沉降監測網建設報告[R].河南省地質環境監測院，2018.

[2]潘登，豆敬峰，孫淼.鄭州市地面沉降監測網建設建議[J].環境與發展，2018（02）：139+141.

收稿日期：2019-07-23

基金項目：2015年河南省國土資源廳地質環境類項目，任務書編號（豫財環〔2015〕55號），“鄭州市地面沉降監測網建設”。

作者簡介：潘登（1985-），男，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向為水工環地質。