郑州市地面沉降监测网建设工程综述

摘要：本文主要介绍了郑州市地面沉降监网建设情况，为监测网下一步运行维护提供参考。

关键词：地面沉降;监测网;建设;郑州市

中图分类号：X8 文献标识码：A 文章编号：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

郑州市位于河南省中部，北临黄河，西南部有黄土丘陵与嵩山相接。市区已发现明显的地面沉降现象，但此前对城市地面沉降并未进行长期系统的仪器监测，缺乏系列的监测资料，对发生地面沉降的原因、机制缺乏认识，不能为城市规划提供可靠的资料依据，不利于城市的可持续发展。为指导郑州市的城市发展规划、保护城市地质环境安全、规范市政设施和建筑物的设计与施工，开展了郑州市地面沉降监测网建设项目。

1 建设目标

在系统收集、综合分析郑州地面沉降相关地质调查成果的基础上，开展郑州环境地质调查，建立包括基岩标、地下水动态监测孔、水准测量标石、GNSS连续运行监测站等组成的较为完善的地面沉降监测网络，采取InSAR监测、水准测量、GNSS连续监测、地下水动态监测等空中、地面、地下立体手段，查明地面沉降分布状况。

2 监测网建设情况概述

郑州市地面沉降监测网建设主要包括水准监测网、GNSS监测网、地下水监测网及基岩标的建设。其中水准监测网建设是由本次新建水准监测点和工作区内收集的水准点共同组成;GNSS监测网建设采用GNSS监测点标准建设，满足观测要求;地下水监测网建设主要是结合现有监测网点，根据地面沉降监测需求，满足相关规范要求;基岩标作为郑州市地面沉降监测的参照点和水准路线的起测点，是郑州市地面沉降监测网建设项目的关键一部分。

2.1 水准监测网建设

水准监测点的选择按照保证埋设标志能充分体现沉降信息、安全和长久保存，并易于寻找，便于观测的原则进行，水准标石埋设后，经过一个雨季才进行观测。在完成水准标石埋设后，及时进行现场点之记制作，利用钢尺从标志中心量至临近固定地物测量距离，要求测量3个及以上边长，绘制详细位置图。填写点位所在地、交通路线和点位详细说明等信息。点之记测量平面采用2000国家大地坐标系，高程采用2000国家大地坐标系大地高。

本次共建设水准监测点280个，利用以往水准监测点201个，建网后在2017年10月开展了1次一等、二等水准测量工作，水准测量670km（一等水准370km、二等水准300km），并和2012年、2015年监测结果进行了对比，制作了地面沉降等值线图，该项工作完善了郑州市的地面沉降水准监测网。

2.2 GNSS连续运行监测网建设

根据郑州市地面GNSS连续运行监测站设计共建设了7座GNSS连续运行监测站，监测站观测墩高出地面3m;露天部分加装了防护层与隔热层，防止风雨与日照辐射对观测墩的影响;观测墩钢筋混凝土墩体埋于地面2m;观测墩浇筑安装强制对中标志，并整平，墩外壁预埋线缆进出的硬制管道，起到了保护线路的作用;观测墩与地面接合四周做了5cm的隔震槽，内填粗沙，可避免振动对GNSS的影响;观测墩具备完善的防雷设施，做好电力线、通信线、射频线等进入设备前的电涌保护，具有可靠的UPS电源。

2.3 地下水监测网点建设

地下水水位动态监测包括地下水水位统测和长期监测两部分，本次工作水位统测于4月份枯水期、8月份丰水期各开展1次，并在集中时间段完成;地下水水位长期动态监测（人工监测）周期为1～12月，频率为3次/月;地下水水位长期动态监测（自动监测）周期为1～12月，频率为1次/日。

地下水水位动态监测目的是分析地面沉降与地下水水位动态变化及地下水开采降落漏斗之间的关系。结合郑州市已有的地下水监测网点，依据建点原则对地下水监测网络进行了优化，扩大了监测范围、拓展了监测层位，使监测网络更加趋于合理，为地面沉降监测网建设奠定了监视的基础。优化情况如下：地下水水位长期监测点104个，其中新增26个;统测点300个，其中新增40个;地下水自动监测井26个，其中新增16个。

2.4 基岩标建设

基岩标作为郑州市地面沉降监测的参照点和水准路线的起测点，是郑州市地面沉降监测网建设项目的关键一部分。其工作目的是：通过地质鉴别取芯钻探施工和物探测井了解建设场地新生界的地层结构、厚度、岩性特征等;根据场地基岩面埋深情况，确定基岩标的建设参数;利用钻探钻孔将标杆安装镶嵌入稳定基岩，通过基岩标杆体构件将其引至地面，成为测量基准点;以稳定基岩面为参照，监测郑州地区松散层地面

沉降情况及其发展趋势，为郑州市地面沉降监测和预防控制服务，提供数据信息。

基岩标建设施工于2017年2月開工，5月完成标杆安装与标底浇注，并于8月完成静力水准仪开展自动监测。基岩标建标深度732.0m，保护管深度727.0m，进入基岩62.0m，采用中温高抗水泥和粘土球分段固井方式。标底镶嵌在三叠系泥质砂岩中，进入基岩67.0m。保护管、标杆采用优质石油套管，标底、扶正器、标头采用不锈钢材料定制，保护管内采用矿物质机油防腐防锈，材质满足设计要求。建标同时建设地面标（地面水准点）1座，建标深度2.0m。

2.5 信息管理系统建设

目的是为收集整理以往及本次郑州市各类地面沉降监测数据，分析后建立信息类别完备、伸缩性强的地面沉降数据库，并在此基础上设计可扩展的专题型GIS应用软件体系结构，建立地面沉降监测信息管理平台，为郑州市地质环境合理利用与保护提供科学依据和技术保障;积极探索GIS在地面沉降监测中的新模式，结合其强大的空间分析功能，提高地面沉降信息管理的整体技术水平与应用能力。

系统建设基于多层架构开发的理念，采用ArcGIS Server 10.2 + SQL Server +.Net平台软件开发模式搭建了一个浏览器/服务器（B/S）架构的信息管理系统。整个系统自下而上可分为数据层（数据库系统）、服务供给层（信息管理）和应用层（预测）三个部分。系统设计采用“周期法与原型法并行，面向对象设计法作为有效补充”的有所侧重、各展所长、相互促进、三位一体混合型设计开发工作模式，循环往复、螺旋上升、不断求精，全面推进数据库建设与信息系统开发工作。系统应用程序采用VisualStudio 2012为开发平台，C#为开发语言，EasyUI为界面库，ArcGIS Server为组件库搭建原型系统。

3 结论

本次工作共新建水准监测点280个，GNSS连续运行监测站7座，地下水水位长期监测点104个，基岩标一座（孔深732m）。地面沉降监测网主要由水准监测网、GNSS连续运行监测网、地下水动态监测、基岩标组成。建网后每年可采取InSAR监测、水准测量、GNSS自动连续监测、地下水动态监测等空中、地面、地下立体手段，查明地面沉降分布状况及危害，预测地面沉降的发展趋势，为郑州市地面沉降防治工作提供基础技术支撑。

参考文献

[1]潘登，王继华.郑州市地面沉降监测网建设报告[R].河南省地质环境监测院，2018.

[2]潘登，豆敬峰，孙淼.郑州市地面沉降监测网建设建议[J].环境与发展，2018（02）：139+141.

收稿日期：2019-07-23

基金项目：2015年河南省国土资源厅地质环境类项目，任务书编号（豫財环〔2015〕55号），“郑州市地面沉降监测网建设”。

作者简介：潘登（1985-），男，汉族，硕士研究生，工程师，研究方向为水工环地质。