采煤地表沉陷区提取及水分反演研究 ——以石屏矿区为例

作     者：韩彤彤 

作者单位：西南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨斌;董延军

授予年度：2021年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：相干性 D-InSAR 矿区沉陷区 TVDI模型 水云模型 概率积分法 

摘      要：矿区开采不仅会造成地表开裂、下沉,也会引起采煤沉陷区内土壤水分的变化,进而破坏土壤生产力,造成水土流失等危害。以四川省泸州市石屏矿区为研究区,在搜集资料和野外调查的基础上,利用哨兵1号数据监测矿区形变,提取矿区沉陷区,并用GNSS实测值作趋势验证。通过Landsat8数据进行土壤水分反演,比较沉陷区与非沉陷区的水分差异,最后定量评估开采扰动对地表造成的破坏,探究开采活动对土壤水分的影响机理。文中主要研究内容及成果如下:（1）定量分析季节和时间基线对D-In SAR技术的影响。基于12组不同时间基线不同季节的差分干涉对,分析其相干性值,揭示时间基线和季节对相干性的影响。研究证明,当季节为春季和夏季,时间基线为36天,相干性最低,分别为0.286856和0.288054,此时植被最为茂盛。当季节为冬季,时间基线为12天时差分干涉对的相干性最高,为0.562701,此时地表受植被干扰相比其他季节较低。（2）基于D-In SAR技术提取2020年1月11日至2020年3月23日石屏矿区的沉陷区,并利用GNSS实测值对形变结果进行验证。监测点3、5、6、8结果均为In SAR监测形变量小于GNSS监测,趋势呈现一致性。利用D-In SAR提取的沉陷区最大沉陷值为50mm。（3）从矿区时间尺度分析土壤湿度变化,2013-2020年TVDI值整体先升高后降低,土壤湿度先降低后升高。土壤湿度水分由高到低为春季、冬季、秋季、夏季。从沉陷区和对比区的角度进行分析,在冬季,沉陷区与对比区的TVDI均值变化比为-6.9%和-18.21%,表明沉陷区的TVDI值小于对比区的TVDI值,则说明沉陷区的水分高于对比区的水分。（4）统计矿区可见裂缝数量与其形态。利用概率积分法计算11519工作面对地表的采动影响,计算结果对该工作面土地破坏程度等级表为中度破坏。从地裂缝、坡度、地陷坑探讨采煤引起的土壤湿度机理变化分析,分析了煤矿开采引起地表水分含量变化的原因。