[00766427]区域地面沉降模拟及其应用

国内外原有地面沉降模型只能模拟几十平方公里小范围内的地面沉降，而中国区域地面沉降面积达几万平方公里，沉降区内土层变形复杂，变形特征各异。如此大区域的地面沉降在模拟时有两个问题必须解决：一个是能刻画各种变形特征的区域地面沉降模型的建立；另一个是大型区域地面沉降模型的求解。对于上述两个问题国内外原有地面沉降模型和数值方法都难以甚至无法解决。为满足区域性地面沉降的模拟和预警预报，经研制课题组提出“区域地面沉降模型”，它能满足下列要求：适用于复杂各向异性越流系统；能刻画随着不断沉降、渗透系数等参数能随时间不断变化的三维变系数水流模型；能刻画在复杂反复抽、灌水条件下弹性变形、塑性变形并有蠕变以及迟后现象的沉降模型；实现两个模型的真正耦合；组成刻画大区域地面沉降的全新地面沉降模型。同时为精确快速有效地求解区域地面沉降模型，课题组突破同一单元内只有一个参数值的传统有限单元方法，研制出在同一单元内能刻画渗透系数等参数变化(包括突变)的适用于求解大容量问题的新的数值方法-多尺度有限单元法，解决了区域地面沉降模型求解困难的问题。中国东、中部地区16个省市出现地面沉降，总沉降面积达9万平方公里，年损失以亿元计，制约着当地国民经济的发展，迫切需要制定防治对策，作出预警预报。课题组的“区域地面沉降模拟和预警预报”技术为达到这一目的提供了有力手段，有着广泛的应用前景。