蚌埠市固镇县域地面沉降监测与分析

朱正华

摘要：近年来，地面沉降对城市带来的影响越来越大，地面沉降监测成为城市安全一项必不可少的工作。通过对蚌埠市固镇县域进行地面沉降监测，分析各区域沉降大小及沉降原因。由于监测区域内一等水准点被破坏而无法利用，本次监测选取三等水准点并通过联测的方式对沉降监测成果进行分析。结果表明选取的所有水准点地面稳定性良好，县域整体地面沉降变形较小。也说明针对地面沉降问题，该县近年来采取的地下水采集控制等系列保护措施有效，可以防止地面沉降。

关键词：城市安全；地面沉降；沉降监测；联测；沉降分析

地面沉降已成为世界各大城市面临的主要工程地质问题之一[1]。目前全球陆续出现大型地面沉降的主要城市已有150多个，如美国休斯敦、日本东京、泰国曼谷等城市以及我国的上海市、沧州市等均已陆续出现不同程度的地面沉降[2]。安徽省皖北片区的地面沉降一直以来比较严重[3、4]，其中就包括蚌埠市固镇县区域，上级人民政府及当地相关工业管理部门一直十分重视，究其原因是多方面的，其中地下水过度开采是产生地面沉降的主要原因之一，因此安徽省地质环境监测总站对该区域的地下水质量监测从未有过间断。但由于整体沉降地区监测范围较大，情况复杂，具体监测范围区域划分不清晰，长期以来一直未能形成统一的地面沉降监测系统。针对以上各种原因，本次监测项目依据实际工作情况，对蚌埠市固镇县地面沉降进行了新一轮的沉降监测与分析，为政府决策提供依据。

1.监测区概况及监测内容

1.1测区地理概况

蚌埠市（含辖县）位于安徽省北部，地处我国南北地理分界线秦岭—淮河一线，淮河中游，是京沪铁路和淮南铁路交会点，同时也是京沪高铁和京福高铁的交汇点[5]。本次监测区域是蚌埠市下辖县固镇，地处北纬33°10′～33°30′和东经117°02′～117°36′之间。

1.2技术方案

根据之前沉降观测资料，收集的两个一等水准起算点，但均被破坏。结合实际情况，采用沉降区边缘且保存完好的三等水准点Ⅲ2803高程作为起算，联测其他各监测点，测定各监测点高程，再与已有的国家三等水准点高程作比较。

2.沉降监测技术路线

2.1选取水准路线及观测仪器

此次沉降监测由7个国家三等水准点和9个沉降点共16个点组成一个二等水准闭合环的水准路线，总长约80km，地面沉降控制区划分及水准路线如图1所示。

测区使用Trimble DINI03电子自动安平水准仪，安平精度±0.2″，高程测量电子读数：0.3㎜，并经鉴定合格。水准标尺为Trimble厂生产的铟瓦合金钢带水准尺，经检定合格。二等水准主要技术指标如表1所示[6]：

水准仪的i角大小很大程度上影响到水准仪观测值的精度[7]，本次监测结合测区实际情况，在作业前、中、后分别进行检查，其值均小于15″，并记在电子水准手簿上备查区。

2.2基准点和监测点布设

基准控制点的选取原则[8]包括：①基准点的选择要远离施工区域以及周围软区域；②布设在紧密且不易沉降的地面；③分布应该合理，均匀分布于所测区域，且互相校验不应少于3个点组成的三角形。

监测点的布设原则[9]包括：①布设区域若有建筑物，则距离建筑物墙体10m～20m布设测点；②布设于地面坚实处且能反映监测区域总体沉降趋势；③与基准点之间通视良好、距离适中。

2.3水准测量方案

观测前，让水准仪与空气温度趋于一致；路线设计时选好立尺点并踩实尺垫，水准尺用尺撑支撑稳定并使水准气泡居中；在市区进行一、二等水准观测时，观察地面是否稳固，是否容易受行人和车辆干扰；作业中严格按照水准测量规范的观测顺序进行观测，并复核观测记录；水准测量观测视线长度、视距差、视线高度均符合规范和设计的要求。

本次观测全线往返实测为125.2km，首次观测时取三次数据的平均值作为初值，适当增加测量次数；定期校准水准点、测试点和仪器，保证测量的结果是连续且稳定的数值。本次观测使用Trimble DINI03电子自动安平水准仪进行观测，自动记录各项观测数据，各项改正自动计算完成，各项改正后的观测数据精度符合规范和技术设计书的要求。

2.4平差计算

平差计算采用清华山维软件进行数据处理。环线最长28.21km，观测测段数11个。

2.4.1平差精度

由于该测区为二等水准联测任务，结合实际每千米高差中数偶然中误差为：±0.802mm，限差1mm。最大闭合差1.09mm，限差±21.24mm。测段往返较差最大是10.31mm，限差±13.71mm。

2.4.2二等水准的精度统计

二等水准的精度统计如表2和表3所列：

3.成果分析

由于无相应等级水准点起算，根据实地情况，选定离城区较远且点位可靠的Ⅲ02803作为起算点，推算其他联测已知水准点高程，以两期水准高程差值来分析蚌埠市固镇县地面沉降情况。本次收集的三等水准点为安徽省第三测绘院于2005年施测的，经过单点起算并比较了联测的已知三等水准点后，得到本地区的明显沉降量。利用三等水准点与本次联测成果对比如下：

由表4可知，监测点最大沉降为3.7mm，最小沉降为0.3mm，蚌埠市固镇县地面整体沉降较小，说明固镇县近年来地面沉降保护工作措施做得较好。测绘成果所有内容，符合《测绘产品检查验收规定》要求，产品质量也满足《测绘产品质量评定标准》。

4.总结

本文基于精密水准测量技术对蚌埠十几年来的地面沉降进行了监测。在缺乏一等水准控制点的情况下，采取以一个相对准确的控制点为基准以联测的方式进行地面沉降监测，通过对监测成果进行分析所知该地区整体地面沉降变形较小，这说明针对地面沉降進行合理的地下水采集控制措施等可以有效地防止地面沉降。同时，通过本次监测需要注意到，沉降监测依赖于已知水准点，需要定期检查已知水准点是否稳定可靠，以便为沉降监测提供监测基础。本次沉降监测为蚌埠市固镇县区域基础建设和城市规划提供了基础数据支持。

参考文献：

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[2]王旭光，章启兵，张婷，等；安徽淮北地区地下水资源开发利用问题和保护对策[J].治淮， 2018（3）： 16-18.

[3]肖学年，姬恒炼，葛志成，等；国家一、二等水准测量技术标准修订若干技术问题的研究[J].工程勘察， 2006（06）： 41-43.

[4]岳建平，岳东杰，等；工程GPS水准测量的精度及其应用[J].测绘通报， 1999（11）： 27-30.

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[9]余银普.浅谈新旧《测绘产品检查验收规定》和《测绘产品质量评定标准》[J].四川测绘， 1998， 021（001）： 35-39.