用于地面沉降监测的GPS
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用于地面沉降监测的GPS

印尼地下水过度开采

由于万隆盆地地下水开采过度,导致地下水位迅速下沉,被认为是地面沉降的主要原因。在2000年2月至2005年6月期间进行的定期GPS调查未能完全证实这一假设,可能是由于未登记的地下水开采或水文地质因素。

研究地面沉降的方法主要有地下水位观测、引伸计和压电测量等水文地质方法,以及找平、GPS和干涉合成孔径雷达等大地测量方法。这里的重点是使用周期性GPS测量监测。

沉降史
万隆盆地的地面沉降可能由地下水开采、建筑荷载、冲积土的自然固结和大地构造力等多种现象引起。然而,其详细的特征和机理仍相对未知。由于人口增长和万隆盆地地区的工业活动,过量的地下水开采被假设为主要原因。采出量的增加导致了油井产量的下降以及地下水运动速度和方向的急剧变化。20世纪80年代,地面平均年降水量为1米,采掘量大的地区,年降水量高达2.5米,1980 - 2004年25年期间降水量为2米~ 1米。

全球定位系统(GPS)
GPS监测网由21个历史遗址组成,这些历史遗址都是由GPS精确定位的,相对于一个稳定的参考点,即位于ITB校园的PSCA站(图3)。PSCA站的坐标是由印度尼西亚的一个IGS站计算出来的,该站位于Bogor市的Cibinong,名为Bakosurtanal。在2000年2月21日至24日、2001年11月21日至30日、2002年7月11日至14日、2003年6月1日至3日及2005年6月24日至27日期间,利用双频大地测量型GPS接收机进行了五次测量,确定了这些古迹的精确坐标。GPS测试持续10到12小时。每隔30秒采集一次数据,所有站点的高程掩模设为15o。通过研究一次测量到另一次(时代)的高度分量的特征和变化率,得出了地面沉降特征。GPS数据处理采用了SKIPro商用软件,从PSCA站以径向模式进行。所有计算都使用了精确的星历表和Saastamoinen对流层模型。将信号L1和L2的整型歧义固定后,利用无电离层线性组合信号估计最终坐标。对于地面沉降监测,仅使用椭球高度,其标准偏差似乎在几毫米水平,表明良好的GPS数据处理。

地理的万隆
西爪哇万隆省的首都(见图1),位于上部的排水区河Citarum火山高地所包围,其中一些仍然活跃的(图2)。intra-montane盆地的中心区域的高度约665米,而山海拔2400米;盆地和山区总面积达2300平方公里。该盆地包括三个行政单位:万隆市,一个81平方公里的城区,万隆摄政和苏梅当摄政的一部分。万隆市的人口从1906年的不到4万增加到1961年的近100万,1995年又增加到250万。制造业和纺织业的扩张以及相关的城市化使万隆盆地的人口到1995年已超过500万。

结果
根据估计的椭圆高度,可以计算出两次连续测量的高度差(历元)。沉陷值的显著性采用一致性检验进行统计检验。除了2001年11月至2002年7月的GDBG和KPO2站以及2003年6月至2005年6月的GDBG站外,所有4个时代的观测站均有明显沉降。统计检验仅适用于高度差的负值。因此,在最后一个周期,MJL1、UJBR和CPRY站没有进行测试。在99%的置信水平上,大部分测点在4个时期内都观测到了下沉。万隆的地面沉降具有时空变化特征(图4)。地面沉降速率为2-20mm/月或2-24cm/年;而CMHI、DYHK、RCK2、GDBG、BM9L和BM18L等站点的沉降速率较高,分别为1-2cm/月和12-24cm/年。CMHI、DYHK、RCK2和GDBG站位于纺织工业地区,预计会有过量的地下水开采,而BM9L和BM18L站位于Citarum河岸边。从图4可以看出,沉降速率并不总是线性的。 Several stations show a slowing down of subsidence. Indeed, the mechanism of land subsidence in Bandung basin is not simple and may have several causal factors.

弱相关
假设地面沉降是由浅井和深井泵过度抽取地下水引起的。大多数浅井用于家庭用途,而深井则由地区水务当局或私营公司(如纺织业、制造公司和酒店)经营。188asia备用网址但这一假设并不总是能得到证实;图5显示了在古迹半径1公里范围内,地面沉降与地下水开采的相关性,只有CMHI站表现出良好的相关性。此外,利用Spearman秩相关系数(R)进行的统计检验表明,在99%的置信水平下,2000年2月至2002年7月期间,地面沉降与地下水开采之间没有显著的相关性。其他因素,如大量未登记的地下水开采、建筑荷载、自然固结和大地构造现象,也可能在地面沉降中发挥作用。

结束语
万隆盆地地面沉降现象的真正机制和模式有待进一步研究。为此,GPS测量应与其他监测技术相结合,如水准测量、干涉合成孔径雷达(InSAR)和自动水位记录仪。

确认
感谢Heri Andreas, M. Gamal和D. Darmawan。

进一步的阅读
《都市抽水竞赛的治安:印度尼西亚工业地下水的过度开采》,《世界发展》,第25卷第2期,199-210页。

Dam, M.A.C., Suparan, P., Nossin, J.J., Voskuil, r.p.g.a., and GTL Group, 1996,大万隆地区地貌发展的年表,西爪哇,印度尼西亚,东南亚地球科学学报,第14卷,第1-2期,pp 101-115。

Wirakusumah, a.d., 2006,大万隆的地下水,(印度尼西亚文),环境地质中心在“2005年万隆标准用水要求的实现”研讨会上发表的论文,2006年2月28日,万隆。

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