基于LSTM与Transformer的地面沉降智能预测方法研究——以上海市为例

受地面沉降严重威胁到生命财产安全的人口已达19%,开展地面沉降模拟预测对防灾减灾具有非常重要的现实意义。针对现有地面沉降预测在模型参数难以获取、单一深度学习方法在预测精度低等方面的局限性,本文提出了集成大模型核心技术的地面沉降预测方法。首先,从地面沉降模拟预测的顶层设计,提出了基于深度学习的地面沉降预测包括算力层、数据层、模型层、评估层与应用层的总体架构;其次,基于LSTM与Transformer提出了地面沉降预测的实用方法;最后,利用上海的地面沉降数据进行了实验研究。结果表明:深度学习技术可以在地面沉降模拟预测中取得较好的结果,多模型法对地面沉降变化不大、回弹、变化较大均可进行预测,iTransformer模型对地面沉降变化较小的情况预测效果较好;在微量地面沉降时代,利用大模型的核心技术Transformer可以取得较高的精度。

上海地面沉降精准监测基准网构建关键技术研究

上海地面沉降进入微量沉降阶段,对地面沉降测量精度提出更高要求。本文基于40余年地面沉降测量数据,利用中误差、先验中误差、限差等测量误差理论,选取了连续观测时间较长、空间分布均衡的稳定基岩标组建成地面沉降监测基准网。将地面沉降水准网从一点起算的自由网优化为多点起算的附合网,避免了水准网“一点定向”的不足,有效减少了测量误差的积累,显著提升了地面沉降监测精度。自2008年实施以来,经14年的实践验证,构建的地面沉降监测基准网具有更强的稳定性和可靠性,成为微量地面沉降监测的重要测量基准。同时也成为上海轨道交通等城市生命线工程和城市基础设施正常运行安全监测的重要保障,并对长三角一体化地面沉降防控继续发挥引领作用。

越南红河三角洲地面沉降易发程度研究

通过开展地面沉降易发程度评价,研究越南红河三角洲地区地面沉降发生概率及其分布情况。分析梳理研究区地面沉降相关资料,选取了全新世潜水含水层厚度、全新世潜水含水层地下水溶解性总固体、全新世-更新世弱透水层厚度、更新世承压含水层厚度、更新世承压含水层地下水溶解性总固体等作为红河三角洲地面沉降易发性的主要评价指标。分别两两比较各评价指标的相对重要程度,并采用改进的模糊层次分析法,确定了评价指标权重,综合计算了易发程度,进行了分区评价。最终将全区易发程度划分为地面沉降高易发区、较高易发区、中易发区、较低易发区、低易发区等5个级别,并提出了地面沉降防治建议。

永久散射体雷达干涉技术监测上海地面沉降

在地下水开采以及工程建设活动的双重影响下,城市地面沉降问题突出。传统的地面沉降监测水准测量虽精度高,但点密度低、成本较高。永久散射体雷达干涉技术(PSInSAR)监测地面沉降,具有低成本、大面积和高精度特点。选用2003～2005、2007～2008、2008～2009年间覆盖上海城区的中等分辨率Envisat ASAR影像,获得上海不同时期沉降速率图。其中2003～2005和2007～2008年间的结果与水准数据进行了比较验证,达到了毫米级精度。利用2008～2010年间获取的TerraSAR-X影像得到的沉降速率图还表明:基于序列高分辨率SAR数据不仅可以监测地面沉降,还可对大型单体建筑物及地铁等线状地物进行形变监测,证实了PSInSAR方法的有效性和应用潜力。

上海地面沉降监测技术应用实践

地面沉降是全世界平原地区最主要和最突出的地质灾害之一,直接威胁着城市生态环境和重大基础设施安全,而沉降监测是地面沉降灾害防治中非常重要的一个环节。上海经过五十多年的探索与实践,已形成了较为系统的地面沉降监测网络。本文分析了国际地面沉降监测技术的应用现状,总结了上海市地面沉降监测网络建设概况与新技术的应用,分析了地面沉降监测技术的发展趋势,可为国内外地面沉降监测网络建设的发展提供借鉴与指导。

上海地面沉降防治分区管控方法研究

随着上海地面沉降由缓慢沉降阶段进入到微量沉降阶段,地面沉降防治管理进入了分区管控的新时期。结合当前地面沉降发育特征和主要影响因素分析,通过地面沉降防治管理区划,从区域地面沉降分区管控、地下水资源开发利用综合管理、工程性地面沉降防治等方面研究了地面沉降防治分区管控方法,为地面沉降防治管理提供科学依据。

深基坑减压降水地面沉降控制综合分区方法研究

深基坑工程减压降水引发的显著地面沉降问题已经成为当前城市安全和可持续发展的重要制约因素。以上海为代表的滨海平原地区,工程水文地质条件复杂,地面沉降易发。基于不同地层组合和深基坑工程特性分析,探索了深基坑减压降水引发的地面沉降控制分区方法研究,研究成果可为深基坑减压降水地面沉降防治提供基础依据和技术路径。

基于地面沉降控制的基坑围护与工程降水一体化设计方法与应用

以深基坑为代表的地下空间开发已成为巨厚松散层沉积区地面沉降的重要因素,显著的不均匀沉降直接影响着重大市政工程设施的运营安全。本文聚焦深基坑减压降水引发的不均匀地面沉降问题,提出了基于地面沉降控制的基坑围护与工程降水一体化设计方法,以上海某在建地铁车站基坑为例,从止水帷幕深度优化设计、减压降水过程优化控制、地面沉降综合监测及浅层地下水人工回灌等方面开展了示范应用探索,取得了较好的地面沉降控制效果,可为深基坑减压降水地面沉降控制提供解决方案。

上海市有效地面沉降容量研究

上海目前微量沉降及城市安全设防高要求的条件下,地面沉降的防治战略应综合考虑各种制约影响因素。由人类经济与工程等活动引发的地面沉降,具有可控性。有效地面沉降容量即城市环境承载与灾害防御可承受的最大允许沉降量。从上海城市雨水排涝入手,以两种排涝模式的主要设计标准为约束条件,探讨不同分区最大允许沉降量的确定方法,为地面沉降研究与防治提供借鉴。

中国上海与越南河内地面沉降发育背景对比研究

为掌握不同河口三角洲地区地面沉降的易发程度,针对中国长江三角洲的上海市、越南红河三角洲的河内市,开展了地面沉降发育背景对比研究。选取地形地貌、水文特征、第四纪地质条件、水文地质条件、工程地质条件等要素,进行地质背景条件对比;分析地下水开发利用、工程建设活动等诱发因素对两个城市地面沉降的影响。结果表明,上海市与河内市都是地面沉降易发地区,且受诱发因素影响,两个城市地面沉降长期发育。两个城市存在的共性和特性特征,可为三角洲地区地面沉降防治实践提供借鉴。

滨海地区深基坑减压降水地面沉降研究成果及应用——以上海市为例

针对地下空间开发中深基坑减压降水地面沉降发育特征、沉降机制及防治对策等研究进展,以上海市为例,总结了近年来滨海地区深基坑减压降水地面沉降研究取得的主要成果。建立了深基坑减压降水地面沉降防治综合分区方法,探索了深基坑减压降水地面沉降防治原型试验设计方法,掌握了上海市浅部承压含水层深基坑减压降水地面沉降规律,提出了深基坑减压降水地面沉降-地下水位双控模式及控制指标,提出了深基坑减压降水地面沉降防治措施,构建了深基坑减压降水地面沉降管控体系。这些研究成果在特大型城市安全管理、重大市政工程建设及运营服务中得到应用,对同类地区地面沉降研究和防治工作具有借鉴意义。

上海市外滩防汛墙的沉降监测分析

本文以上海市外滩防汛墙改建工程为依托,收集和整理了从1994年沉降监测以来,到2019年的结构沉降监测资料,然后采用外滩防汛墙墙顶高程测量结果统计分析的方法,归纳总结了其中心城区近三十年来地面沉降发育特征,并在此基础上,对外滩防汛墙不同阶段的沉降特征进行了预测。研究结果表明,该外滩防汛墙的墙顶标高满足黄浦江外滩防汛墙设计标高的要求。

考虑不可控因素下的地面沉降防治区划研究

在上海微量沉降和城市设防极高要求的今后一段时期内,海平面上升、基底沉降、欠固结土沉降等不可控因素是地面沉降防治必须要考虑的问题。文章从城市排涝角度研究估算了上海今后最大允许相对沉降量、各不可控因素引发的地面沉降量及有效地面沉降容量。以此为依据,在上海地面沉降三级管控分区的总体框架下,结合城市总体规划,进行了2016-2040年地面沉降防治区划划分,并综合确定各分区地面沉降管控指标,可以为地面沉降防治的精细化管理提供技术依据。

海平面上升影响下的上海地面沉降防治策略

本文将海平面上升作为上海地面沉降防治策略研究的一个考虑因素,主要通过分析对比黄浦江外滩防汛墙沉降监测结果与工程沿线区域地面沉降监测结果,以及海平面上升对防汛墙防御能力的影响,得到区域地面沉降对防汛墙沉降作用明显、地面沉降叠加了海平面上升因素将进一步降低城市防洪(潮)排涝能力。在此基础上,提出了考虑海平面上升因素下的未来地面沉降防治策略,包括重大市政工程地面沉降监测预警机制建设、实施地面沉降分区管控、加强地下水资源开发利用管理、建立完善地面沉降监测网络等。

国际地面沉降与城市安全研究动态——第一届国际城市地质学术研讨会综述

"第一届国际城市地质学术研讨会"2017年4月在上海召开,国内外百余位专家学者出席。本届会议主题为"地面沉降与城市安全",聚焦国内外城市化发展进程中遇到的突出环境地质问题。结合本次会议的大会报告和研讨内容,综述国内外地面沉降防治与城市安全保障的研究动态及关注焦点,为国内外地面沉降的调查和研究工作提供借鉴与参考。

上海市沿江沿海地区地面沉降特征及危险性评价

本文对上海市沿江沿海地区的地面沉降特征、现状及成因开展分析总结,并在Mapgis的技术支持下,采用模糊数学层次分析法和相应的指标体系,对上海市沿江沿海地区地面沉降危险性进行了评价。取得的评价成果可为区域防灾减灾工作和社会经济可持续发展提供技术支撑。

地面沉降风险多向性评估体系建立与全量化应用

地面沉降是世界范围较为普遍的地质灾害,目前已有超过100个国家和地区发生地面沉降。本文基于风险理论建立了适用于缓变性地质灾害地面沉降风险多向性评估体系,涵盖危险性和易损性两项评估内容。在评估指标选取时进行多方面多因素综合考量,将地面沉降发育与城市发展相结合,构建既包括地面沉降相关因素同时涵盖城市规划发展的多向性风险评估指标体系。根据地面沉降孕灾地质条件,选取地面沉降易发程度、发育程度、预测速率和地势高程作为危险性评估因子,根据承灾体遭受地面沉降灾害敏感程度及城市发展规划,选取人口密度、单位面积GDP、建设用地比重和重大线性工程密度等作为易损性评估因子。所建评估方法体系成功应用于上海市地面沉降风险性全量化评估工作中。

微量沉降背景下地面沉降GPS测量最佳观测时段研究

基于2009-2010年上海GPS CORS静态观测数据,编制14套不同时段长度计算方案,通过比较GPS基线垂向分量重复性,对最佳观测时段长度、最佳观测季节进行研究。研究表明:在基线平均边长47.0km地面沉降区域最佳观测时段长度选定为24小时比较适合,同时初步发现一年中第一季度地面沉降GPS测量垂向精度最高;多年GPS实测垂向精度±5mm左右的外符合精度一定程度上验证了24h垂向重复性±3.79mm内符合精度。文中研究了在上海微量沉降背景下开展GPS测量的策略,对融合北斗、GLONASS、Galileo等多星座GNSS数据处理方案、大汽对垂向精度影响、长三角地面沉降联防联控CORS骨干监测网建设进行探讨,研究方法和结论对相关研究有参考意义。

超深基坑减压降水引发地面沉降的估算及其影响因素分析

为了深入认识厚层软土地区超深基坑减压降水引发地面沉降的过程,并为地面沉降防治及基坑工程安全提供技术参考,以上海地区为例,从工程水文地质特性、影响因素、综合分区、沉降估算等方面开展了前瞻性研究.超深基坑减压降水需求估算结果表明,超深基坑减压降水将会涉及更多、更深的承压含水层;在分析总结超深基坑减压降水引发地面沉降的主要影响因素的基础上,进行了综合分区研究;基于数值计算和多元回归分析,提出了距基坑3倍开挖深度处降水目标含水层水位降深值及地面沉降量计算公式,并以上海某在建典型超深基坑工程为例进行了验算应用探讨.

上海轨道交通沉降风险评估

轨道交通沉降的风险评估和监测预警研究对轨道交通安全和城市规划建设具有重要意义。文章从上海轨道交通运营的地质环境出发,在总结工程地质条件和区域地面沉降特征的基础上,以3条轨道交通线路为例,分析了这3条线路地铁隧道运营期间的沉降规律特征。通过分析影响地铁隧道沉降的各风险因素与沉降变形之间的关系特征,建立了包括地质条件、区域地面沉降、周边工程建设、轨道交通结构差异、轨道交通沉降特征在内的轨道交通沉降风险评估指标体系,并以此为基础对3条线路进行了沉降风险评估。