检索结果-南通市图书馆

近20年海河流域陆地水储量变化与水量平衡分析

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南水北调与水利科技(中英文) 2025年

作者：沈浩楠张翀潘云首都师范大学资源环境与旅游学院水资源安全北京实验室地面沉降机理与防控教育部重点实验室

南水北调中线工程自2014年底起向海河流域供水，流域水量平衡是否发生以及发生了怎样的变化，是一个新的问题。为此，本研究基于重力卫星数据分析了2003—2023年南水北调工程中线调水前后海河流域陆地水储量与水量平衡变化，同时结合层... 详细信息

南水北调中线工程自2014年底起向海河流域供水，流域水量平衡是否发生以及发生了怎样的变化，是一个新的问题。为此，本研究基于重力卫星数据分析了2003—2023年南水北调工程中线调水前后海河流域陆地水储量与水量平衡变化，同时结合层次划分分析法探究了调水前后流域水量平衡因子对陆地水储量变化的影响程度与贡献率。结果表明：海河流域陆地水储量在南水北调前（2003—2014年）以－17.04mm/a的速率持续下降，调水后（2015—2023年）转变为＋4.8mm/a的上升趋势，这主要因为2021年强降水补给和南水北调的共同影响。降水量是主导海河流域水储量变化的首要因素，其次为蒸散量、径流量和调水量。上述四个因子对陆地水储量变化的平均贡献率分别为57.0%、34.0%、7.4%和1.6%，但在南水北调之后，径流和调水量的贡献率有所增大，降水和蒸散量的贡献率有所减少，显示了南水北调后海河流域水量平衡的新变化。研究凸显了强降水对海河流域水储量变化的显著影响，以及跨流域调水在流域水量平衡中的调节作用。

关键词：重力卫星陆地水储量变化南水北调海河流域水量平衡

近场动力学与深度学习相结合的地面沉降建模和模拟方法

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地球信息科学学报 2025年

作者：成思远管志波宫辉力李小娟张可王彻吕明苑郭琳王霖刘一哲首都师范大学资源环境与旅游学院首都师范大学地面沉降机理与防控教育部重点实验室北京市水科学技术研究院防灾科技学院地球科学学院

【背景】近场动力学等物理模型方法具备无需先验知识与连续性假设的优势，已在地面沉降建模中得到一些应用。然而，此类模型方法的模拟精度受地下空间结构与边界条件等多方面因素的制约，地下水位变化、建筑静载荷以及道路动载荷等会对... 详细信息

【背景】近场动力学等物理模型方法具备无需先验知识与连续性假设的优势，已在地面沉降建模中得到一些应用。然而，此类模型方法的模拟精度受地下空间结构与边界条件等多方面因素的制约，地下水位变化、建筑静载荷以及道路动载荷等会对模拟结果产生显著影响。物理模型与深度学习存在天然的互补优势，二者的耦合是极具前景的发展方向，有望获取更为精确的模拟结果。【方法】本文提出了一种将基于近场动力学的物理模型与深度学习相结合的地面沉降建模和模拟方法，在利用近场动力学描述区域地面沉降物理过程的基础上，采用神经网络和高斯过程回归的深度学习方法，构建符合时序发展变化的各类边界条件信息，实现近场动力学地面沉降模型的边界条件优化。【结果】通过对2021年9月—2023年5月北京市通州区实验区地面沉降的建模与模拟，结合深度学习的近场动力学地面沉降模型的训练集、测试集模拟结果 RMSE分别为6.25mm、7.71 mm，比未使用高斯过程回归方法的模拟结果 RMSE(22.62 mm)减少了72.37%、65.92%。【结论】实验表明，近场动力学与深度学习相结合的地面沉降建模与模拟方法能够显著提高沉降结果精度，物理模型与人工智能相结合的思路与方法在区域地面沉降研究中具有良好的适用性与应用前景。

关键词：近场动力学物理模型深度学习地面沉降建模参数优化

近场动力学理论在区域地面沉降建模中的应用研究

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地球信息科学学报 2023年第1期25卷 49-62页

作者：张可宫辉力李小娟朱琳王彻陈蓓蓓和继军郭琳吕明苑闫倩蒙李江涛首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 首都师范大学地面沉降机理与防控教育部重点实验室北京100048 河北沧州平原区地下水与地面沉降国家野外科学观测研究站沧州061000

地面沉降是由自然和人类活动共同作用导致的缓变性地质灾害,是区域可持续发展的重要影响因素。以往地面沉降在建模时需要地裂缝等不连续结构的位置、走向、深度等信息,在构建微分方程模拟时需假设模型连续,这对开展地面沉降-地裂缝-地... 详细信息

地面沉降是由自然和人类活动共同作用导致的缓变性地质灾害,是区域可持续发展的重要影响因素。以往地面沉降在建模时需要地裂缝等不连续结构的位置、走向、深度等信息,在构建微分方程模拟时需假设模型连续,这对开展地面沉降-地裂缝-地面塌陷一体化模拟带来一定的局限性。于2000年出现的近场动力学理论提出以积分形式描述材料受力过程,方法具有无需先验知识与连续性假设的优点,在材料的疲劳、损伤、断裂等模拟研究中展现出良好的应用前景。本文综述了其在岩石水力压裂、滑坡、饱水岩土材料等领域的研究进展;提出了应用近场动力学进行区域地面沉降建模求解的一般方法;结合InSAR技术获取的沉降信息、三维地震频谱谐振勘探技术获取的地下结构与密度信息等,提出了模型的反演调参与优化方法。以北京东部梨园-台湖镇-张家湾镇区域为实验区,建立了其4 km×6 km范围、0.2 km深度的近场动力学地面沉降模型,以实验区地下水位月均下降速率为边界条件,对2007—2010年地面沉降过程进行模拟。模拟结果与实测值的平均绝对误差为18 mm,表明近场动力学在地面沉降建模中有较好的适用性。

关键词：近场动力学地面沉降地裂缝积分建模 InSAR技术三维地震频谱谐振勘探技术

南水北调前后京津城际铁路北京段地面沉降演化特征

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武汉大学学报（信息科学版） 2023年第12期48卷 1959-1968页

作者：鲁朝朝陈蓓蓓宫辉力周超凡史珉曹锦首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 首都师范大学地面沉降机理与防控教育部重点实验室北京100048 首都师范大学水资源安全北京实验室北京100048 京津冀平原地下水与地面沉降国家野外科学观测研究站北京100048

京津城际铁路北京段全长50 km,铁路线穿越北京东八里庄-大郊亭沉降区,沿线不均匀沉降给高速铁路的安全运行带来一定威胁。南水北调工程给北京带来了新的水源,平原区地下水开采减少,地面沉降发展态势有所减缓。以京津城际铁路北京段为研... 详细信息

京津城际铁路北京段全长50 km,铁路线穿越北京东八里庄-大郊亭沉降区,沿线不均匀沉降给高速铁路的安全运行带来一定威胁。南水北调工程给北京带来了新的水源,平原区地下水开采减少,地面沉降发展态势有所减缓。以京津城际铁路北京段为研究区,选取雷达卫星二号(Radarsat-2)(2011—2015年)与哨兵一号(Sentinel-1)(2016—2019年)卫星影像,采用永久散射体干涉测量(permanent scatterer interferometric synthetic aperture radar,PS-InSAR)技术获取铁路沿线及其附近区域的时序沉降信息。重点分析了研究区南水北调前后铁路沿线沉降演化的差异性。在此基础上,结合铁路沿线地质资料和地下水动态监测数据,分析可压缩层厚度差异、地下水位变化与地面沉降的响应关系。结果表明:南水北调前(2011—2014年)铁路沿线年沉降量大于30 mm区域长度的均值为13.25 km,占北京段全长约26.50%,南水北调后(2015—2019年)已减少至8.87 km左右,占北京段全长约17.74%;同样地,铁路沿线年沉降极值的均值由105 mm减小至78 mm,极值位置有明显东移,由DK17处右移至DK20附近。铁路沿线的沉降与区域沉降漏斗的发展趋势较为一致,主要受地下水长期超量开采带来的地下水位下降和可压缩层厚度影响。京津城际铁路的正常运行与铁路沿线沉降之间未见明显相互影响。

关键词：地面沉降永久散射体干涉测量京津城际铁路南水北调

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水文时间序列分析方法研究进展

地球信息科学学报 2024年第4期26卷 927-945页

作者：李路宫辉力郭琳朱琳陈蓓蓓首都师范大学水资源安全北京实验室北京100048 首都师范大学资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048 首都师范大学城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 首都师范大学地面沉降机理与防控教育部重点实验室北京100048

水文时间序列分析领域的发展对于有效管理和利用水资源至关重要。本文基于WoS核心合集数据库和CNKI数据库,采用文献计量学方法和CiteSpace软件,揭示国内外水文时间序列分析领域的发展脉络、研究热点及发展方向。首先从水文时间序列的随... 详细信息

水文时间序列分析领域的发展对于有效管理和利用水资源至关重要。本文基于WoS核心合集数据库和CNKI数据库,采用文献计量学方法和CiteSpace软件,揭示国内外水文时间序列分析领域的发展脉络、研究热点及发展方向。首先从水文时间序列的随机性、非线性、不确定性等出发,结合机器学习、神经网络等新兴方法,将水文时间序列分析领域的相关进展分为6个方面。然后,对各方面开展了详细介绍,并与传统方法作对比,总结了传统方法的缺陷;最后,指出提高水文时间序列分析结果准确性的方向,主要包括:(1)在时空尺度上进行建模,并融合多元数据进行分析;(2)将物理机制融入机器学习模型,提高模型的可解释性和泛化能力;(3)在研究过程中考虑气候变化(极端天气事件)和水文过程的耦合;(4)将多个复杂特性综合进行研究,并提高每个复杂特性的研究水平。通过揭示国内外水文时间序列分析领域的发展脉络、研究热点及发展方向,我们能够更好地理解和应对气候变化、极端天气事件以及人类活动对水资源的影响,提高我们对水文过程的认识,为水资源规划、水灾风险管理和可持续发展提供科学依据。

关键词：水文时间序列分析 CiteSpace 机器学习非线性不确定性非平稳性耦合

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城市建筑垃圾填埋区地下水水质对比和溯源

中国环境科学 2024年第7期44卷 3843-3857页

作者：魏晓倩姜建芳冯肖嘉文许明明李蒴刘冰白凯文侯丽丽赵文吉首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 首都师范大学地面沉降机理与防控教育部重点实验室北京100048 首都师范大学水资源安全北京实验室北京100048 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院湖北武汉430074

从我国两个典型中小型城市各选取一处建筑垃圾填埋场,采用熵权指数法(EWQI)对两场地周边地区地下水水质进行综合评价分析,基于聚类分析等手段进行初步污染源识别,并在此基础上采用正定矩阵分解(PMF)模型进行源解析计算,定量解析和对比... 详细信息

从我国两个典型中小型城市各选取一处建筑垃圾填埋场,采用熵权指数法(EWQI)对两场地周边地区地下水水质进行综合评价分析,基于聚类分析等手段进行初步污染源识别,并在此基础上采用正定矩阵分解(PMF)模型进行源解析计算,定量解析和对比两处建筑垃圾填埋场地对周边区域地下水水质变化的贡献.结果表明,建筑垃圾的填埋处理可能会引起周边地下水水质恶化,其影响程度与场地性质、填埋历史、介质防污性能等因素有关.两处研究场地中,场地1周边地下水水质恶化情况更严重,有7种检测组分的浓度超过了地下水质量标准(GB/T 1448-2017)中的III类标准限值,而场地2有1种组分超标.对地下水化学组分进行源解析的结果表明,两处场地均识别出岩土矿物溶解、溶质运移、农业、建筑垃圾和工业活动这5种自然和人为来源,场地1周边区域各来源贡献占比分别为18.2%、18.0%、25.9%、19.5%、9.8%,场地2占比分别为19.8%、23.5%、18.9%、12.6%和15.1%.人类活动和建筑垃圾填埋污染对场地1周边地下水的影响大于对场地2的影响.

关键词：源解析相关性分析 EWQI PMF 层次聚类

衡水市分层沉降演化特征及对环境因子的响应机制

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地质科技通报 2024年

作者：王琴宫辉力田雨陈蓓蓓周超凡朱琳首都师范大学资源环境与旅游学院首都师范大学地面沉降机理与防控教育部重点实验室

受气候变化及人类活动的影响，衡水地区地下水资源常年处于超采状态，从而直接诱发了严重的地面沉降，这已成为该地区主要的地质灾害问题之一。【目的】本文以分层标监测获取的衡水市主城区2009年1月-2022年12月的累积沉降量作为基础，... 详细信息

受气候变化及人类活动的影响，衡水地区地下水资源常年处于超采状态，从而直接诱发了严重的地面沉降，这已成为该地区主要的地质灾害问题之一。【目的】本文以分层标监测获取的衡水市主城区2009年1月-2022年12月的累积沉降量作为基础，对三个压缩层位(从浅至深依次为F1、F2、F3层)的地面沉降机理进行分析和研究；【方法】首先用Gompertz模型分别拟合三个压缩层位的累积沉降量，对拟合结果进行一阶求导得到各层位的沉降速率，并以0.5mm作为阈值，得到各层位沉降发生、沉降速率快速增长、沉降速率递减及沉降趋于稳定的时段；然后采用零生长(ZG)模型将各层位的沉降量区分为不可逆的沉降期(GRC)序列和可逆的回弹期(SWD)序列，分析沉降期和回弹期的波动特征；最后，采用线性混合模型(LMM)分析降水、蒸散发、浅层地下水位和深层地下水位等环境因子对各层位沉降期压实沉降 (GRC＿rate)的贡献。【结论】结果表明：(1)各层位的累积沉降量拟合曲线均呈“ S”形，沉降速率曲线呈单峰模式，并表现出“慢-快-慢”的趋势，各层位的主要沉降期开始时间、结束时间、累积沉降量和沉降速率均有所差异；(2)在累积沉降量和月沉降增量幅度上，整体呈现出F3层＞F2层＞F1层，在回弹幅度上，总体呈现F1层＞F2、F3层；(3)蒸散发和浅层地下水位对F1、F2层的压实沉降贡献最大，浅层地下水位和深层地下水位对F3层的压实沉降贡献最大。

关键词：分层沉降沉降期回弹期贡献

Sentinel-1A京津冀平原区2016—2018年地面沉降InSAR监测

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自然资源遥感 2021年第4期33卷 55-63页

作者：史珉宫辉力陈蓓蓓高明亮张舜康首都师范大学地面沉降机理与防控教育部重点实验室北京100048 首都师范大学水资源安全北京实验室北京100048 首都师范大学北京市城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048

京津冀地区是我国地面沉降发展最迅速,影响面积最大的地区。地面沉降已成为京津冀协同发展中不容忽视的地质问题。文章利用多时相合成孔径雷达干涉测量(multi-temporal interferometric synthetic aperture Radar,MT-InSAR)技术对2016年... 详细信息

京津冀地区是我国地面沉降发展最迅速,影响面积最大的地区。地面沉降已成为京津冀协同发展中不容忽视的地质问题。文章利用多时相合成孔径雷达干涉测量(multi-temporal interferometric synthetic aperture Radar,MT-InSAR)技术对2016年1月—2018年10月覆盖京津冀地区的多轨Sentinel-1A数据进行处理,经水准数据验证和相邻轨道数据结果交叉验证后,对多轨SAR数据结果进行融合获取了京津冀平原2016—2018年间的地面沉降结果。InSAR监测结果表明,监测时段内京津冀平原最大沉降速率达164 mm/a,研究区内地面沉降分布广泛,且空间分布不均。对京津冀地区地面沉降时空变化特征进行分析发现,2016—2018年间唐山—秦皇岛地区地面沉降呈不断加剧趋势;其余地区地面沉降发展较为稳定。研究表明了InSAR技术在大区域地面沉降监测中的可靠性,研究结果为区域沉降防治提供重要依据,为京津冀特大城市群建设提供科学保障。

关键词：地面沉降京津冀平原区 InSAR Sentinel-1A

AM-LSTM网络的北京平原东部地面沉降模拟

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遥感学报 2022年第7期26卷 1302-1314页

作者：曹鑫宇朱琳宫辉力郭琳尉毓姣郭涛陈蓓蓓王海刚李蕙君首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 首都师范大学水资源安全北京实验室北京100048 首都师范大学城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 首都师范大学地面沉降机理与防控教育部重点实验室北京100048 四川省农业科学院遥感与数字农业研究所成都610066 中国地质环境监测院北京100081 自然资源部京津冀平原地下水与地面沉降野外科学观测研究站北京100081

基于传统数值方法构建的地面沉降模拟预测模型需要大量的水文地质数据和实测数据,对于地质条件复杂地区的形变模拟预测难度大。本文基于PS-InSAR技术获取的北京平原东部地区的地面沉降信息,综合考虑不同层位地下水水位对沉降的影响,采... 详细信息

基于传统数值方法构建的地面沉降模拟预测模型需要大量的水文地质数据和实测数据,对于地质条件复杂地区的形变模拟预测难度大。本文基于PS-InSAR技术获取的北京平原东部地区的地面沉降信息,综合考虑不同层位地下水水位对沉降的影响,采用基于注意力机制的长短时记忆网络(AM-LSTM)对不同沉降发育地区典型位置处的地面沉降进行模拟。结果表明:(1)研究区地面沉降空间差异性明显,2010年11月—2016年8月最大沉降速率约153 mm/a,累计沉降量达到1063 mm,位于朝阳区三间房乡附近;(2)基于AM-LSTM模型的模拟精度优于传统LSTM模型,本次模拟精度最高提升了22%;(3)AM-LSTM模型注意力权重表明,第二承压含水层水位对地面沉降贡献最大。本次研究能够为地面沉降防控提供可靠的技术支撑。

关键词：遥感地面沉降 AM-LSTM 模拟预测不同层位地下水水位注意力权重