王 琰，吕 航，谷复光*

(1.吉林建筑大学测绘与勘查工程学院，吉林 长春 130118；2.吉林大学新能源与环境学院，吉林 长春 130021)

随着工业发展和城市化进程的逐步推进，地面沉降在全世界范围内普遍发生，引发了建筑物开裂破坏、城市内涝、防潮抗洪能力降低等各种灾害。经过众多学者多年来的监测、分析与模拟研究，认为地下水开采是引发大面积地面沉降的主要原因，特别是在第四纪松散沉积层分布的地区，由地下水水位急剧、广泛下降引起的地面沉降问题日趋严重。如何基于描述地下水流场的变化，确立准确、高效的地面沉降计算和预测方法，对于控制地面沉降的发展至关重要。

国内外许多学者基于各地区水文地质条件以及地下水水位和地面沉降量的动态监测结果，提出了一些地下水开采引起地面沉降的预测方法，主要包括数值计算法和数理统计法两大类。数值计算法主要有两步计算模型(如Gambolati等最早提出两步计算模型)、部分耦合模型(如Fokker等在两步计算模型的基础上，结合地下水流方程和Terzaghi固结理论，建立了模拟多层含水层系统的地下水流和总沉降量的数学模型)、考虑三维渗流与一维固结模型(如薛禹群等建立了三维变系数渗流模型和垂向一维沉降模型，分析了长江三角洲南部区域的地面沉降问题)和三维渗流与三维固结完全耦合模型(如Luo等、徐成华等在黏弹塑性比奥固结理论的基础上建立的地下水开采与地面沉降全耦合模型)，该方法相对来讲具有计算复杂、占用计算空间大、耗时多、许多参数难以确定等缺陷，采用数值计算方法进行地面沉降量的计算和预测时需花费大量的时间和人力进行模型建立和参数识别，计算速度相对较慢。……