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自然资源遥感  2025, Vol. 37 Issue (2): 108-116    DOI: 10.6046/zrzyyg.2023367
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基于InSAR评估地下水位回升对太原市地面沉降的影响
唐伟1(), 闫壮壮2, 王一鸣1(), 徐方芳1, 吴烜宇1
1.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083
2.武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉 430079
Land subsidence caused by groundwater level recovery in Taiyuan City
TANG Wei1(), YAN Zhuangzhuang2, WANG Yiming1(), XU Fangfang1, WU Xuanyu1
1. School of Geoscience and Surveying Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China
2. State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan University, Wuhan 430079, China
全文: PDF(7238 KB)   HTML  
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摘要 过去几十年中,太原市地下水的过度开采导致地下水位大幅下降,造成严重的地面沉降。近年来,太原市大力实施严格的地下水资源管理措施和“引黄入晋”引水工程项目,极大地缓解了地下水超采现状,地下水位逐步回升。因此,需要科学评估地下水位回升对地面沉降的影响效应。研究利用ENVISAT 2003—2010年和Sentinel-1 2017—2021年2个时间段的合成孔径雷达(synthetic aperture Radar,SAR)数据,基于永久散射体干涉测量技术(persistent scatterer interferometric SAR,PS-InSAR)提取太原市2个时段的地面沉降信息,以此比较不同历史时段地面沉降的演变情况,并结合太原市地下水开采量、“引黄入晋”引水量以及地下水位数据进行对比分析。结果表明: 太原市地面沉降得到极大缓解,城区已由地面沉降转为地面抬升; 在沉降最为严重的小店区,地面沉降面积增大,但整体地面沉降速率减弱,沉降中心发生南移; 太原地面沉降减缓甚至地面抬升的主要原因是地下水开采量的逐年减少和引水工程导致的地下水位持续回升。研究成果可以为太原市地下水位回升条件下地面沉降精细化防控和地下水管理提供科学依据。
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唐伟
闫壮壮
王一鸣
徐方芳
吴烜宇
关键词 地面沉降沉降速率时间序列地下水时空演变    
Abstract

Over the past few decades, excessive groundwater exploitation has led to a significant decrease in the groundwater level and serious land subsidence in Taiyuan City. In recent years, Taiyuan has vigorously implemented strict groundwater management measures and the project of water diversion into Shanxi from the Yellow River, substantially alleviating groundwater overexploitation and gradually recovering groundwater levels in the city. Therefore, it is necessary to scientifically assess the effect of groundwater level revovery on land subsidence. Based on 2003—2010 synthetic aperture radar (SAR) data from ENVISAT and 2017—2021 SAR data from Sentinel-1, this study extracted the land subsidence information of Taiyuan City of both periods using persistent scatterer interferometric SAR (PS-INSAR). Accordingly, this study compared and analyzed the temporal evolution of land subsidence during the two periods by combining the groundwater extraction volumes, water volumes diverted from the water diversion project, and data on groundwater levels. The results show that the land subsidence in Taiyuan City has been significantly mitigated, with the urban area having shifted from subsidence to uplift. In the Xiaodian area, which underwent the most serious land subsidence, the subsidence area expanded. Nevertheless, the overall land subsidence rate decreased, and the subsidence center has moved southward. The main cause for the slowdown of the land subsidence and even the land uplift in Taiyuan is the continuous groundwater level recovery attributed to the reduced groundwater exploitation and the water diversion project. The results of this study provide a scientific basis for fine-scale land subsidence prevention and groundwater management in Taiyuan City under conditions of groundwater level recovery.

Key wordsland subsidence    subsidence rate    time series    groundwater    spatiotemporal evolvement
收稿日期: 2023-11-29      出版日期: 2025-05-09
ZTFLH:  TP79  
基金资助:国家自然科学基金面上项目“综合多源大地测量研究汾河流域地下水位回升对区域地面沉降的调控作用机制”(42374023)
通讯作者: 王一鸣(2001-),男,硕士研究生,主要从事InSAR数据处理与形变解译分析研究。Email: 1272054220@qq.com
作者简介: 唐 伟(1987-),男,博士,副教授,主要从事雷达遥感InSAR地面沉降监测研究。Email: weitang@cumtb.edu.cn
引用本文:   
唐伟, 闫壮壮, 王一鸣, 徐方芳, 吴烜宇. 基于InSAR评估地下水位回升对太原市地面沉降的影响[J]. 自然资源遥感, 2025, 37(2): 108-116.
TANG Wei, YAN Zhuangzhuang, WANG Yiming, XU Fangfang, WU Xuanyu. Land subsidence caused by groundwater level recovery in Taiyuan City. Remote Sensing for Natural Resources, 2025, 37(2): 108-116.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2023367      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2025/V37/I2/108
Fig.1  太原市光学影像图
Fig.2  太原市地下水位图
Fig.3  太原市水文地质剖面及沉降中心剖面图
Fig.4  两个时段的太原市地面沉降速率图
Fig.5  GNSS与InSAR对比结果
Fig.6  2个时段5个沉降中心的沉降时间序列
点号 地区 V 1 /
(mm·
a-1)
V 2 /
(mm·
a-1)
ΔV/
(mm·
a-1)
状态变化
P1 西张-北固碾村 +22.21 -0.97 -23.18 抬升→稳定
P2 万柏林-良源小区 -42.28 +13.18 +55.46 沉降→抬升
P3 下元-华景苑 -38.23 +7.83 +46.06 沉降→抬升
P4 吴家堡-悦泉苑 -51.06 +1.37 +52.43 沉降→抬升
P5 小店-富士康
科技园
-66.53 -39.34 +27.19 沉降速率减小
Tab. 1  5个沉降中心在2个时间段的年平均沉降速率及变化
Fig.7  太原市地下水开采量、“引黄入晋”引水量和地下水位
Fig.8  太原市地下水位与地表形变对比
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