[发明专利]一种基于岩溶水动态的岩溶地面塌陷预测预报方法

说明书

本发明提供了一种基于岩溶水动态的岩溶地面塌陷预测预报方法，涉及预测预报技术领域，该方法实现了岩溶地面塌陷危险区域内短时间、小范围及高精度的预测预报。方法具体包括，建立岩溶水的水位水质动态监测网格，对岩溶水位、水量、浊度及主要化学组分等指标进行实时动态监测，即可结合由水位线平面图确定的岩溶水运动方向，通过水位水质联合追溯方法分析岩溶地面塌陷的孕育过程，并根据上述信息及时准确地划定可能塌陷范围。本发明提供的预测预报方法简单有效，对提高岩溶地面塌陷预报的精度及准确性具有重要的实用价值。

技术领域

本发明涉及预测预报技术领域，尤其是一种基于岩溶水动态的短时、高精度岩溶地面塌陷预测预报方法。

背景技术

岩溶地面塌陷是岩溶地区因岩溶作用而产生的地面变形现象，是岩溶洞隙上方的岩土体在自然或人为作用下发生变形破坏、并导致地面形成塌陷坑洞的一种岩溶地质现象。该灾害具有突发性、隐蔽性、破坏性强的特点，而且对生命财产安全以及公路等基础设施安全造成了严重威胁，因此准确地预测预报岩溶地面塌陷具有重要的经济价值和社会价值。

岩溶地面塌陷产生的基本要素有：下部可溶岩发育岩溶洞穴，上部存在可塌陷主体。由此可将可产生岩溶地面塌陷的地区划分为裸露性、覆盖型和埋藏型3类。裸露型是岩溶发育的可溶岩直接裸露地表，覆盖型是岩溶发育的可溶岩上部覆盖有厚度不大(不超过30-50m)的松散堆积物，而埋藏型则是岩溶发育的可溶岩上覆巨厚的松散堆积物或成岩的非可溶岩。岩溶洞穴之上塌陷主体为可溶岩或固结成岩的岩层，即在裸露型和埋藏型分布区域产生的岩溶地面塌陷，可称作岩质塌陷，目前所见到的巨大的“天坑”及煤矿区分布的部分“陷落柱”应该属于此类；而覆盖型分布区岩溶地面塌陷可称之为土质塌陷，其塌陷主体是松散堆积物。有人又根据松散堆积物类型将覆盖型岩溶地面塌陷分为沙漏型、土洞型和泥流型3种。通常，在土质塌陷分布区，松散土体不会太厚，可溶岩与土体接触面上的岩溶洞穴开口大小所对应的土体洞顶拱失效才产生岩溶地面塌陷；当岩溶洞穴上覆土体厚度大到可以形成稳定的洞顶拱时，就不会产生岩溶地面塌陷了。由于松散土体的可破坏性强，因而覆盖型碳酸盐岩岩溶发育区是岩溶地面塌陷发生最严重的区域，其往往源于岩溶水开采量变化引起的岩溶水位的变化，先在覆盖层形成土洞，之后快速发展成为地面塌陷。

目前，在岩溶地面塌陷预测预报方面，存在利用GIS空间预报法预测潜在塌陷点，以及利用层次模糊数学方法划分稳定区与非稳定区的方法；还有通过预埋光纤，监测土洞发育引起的光纤形变来预测塌陷，或者通过运用异常数据分析法进行岩溶塌陷预警的方法。上述方法大多在宏观区域中应用，但是仍然有一定的局限性，例如宏观区域上的岩溶塌陷预测预报在评价因子的选取、权重赋值等方面主观性较高；或者计算方法太复杂，或者需要提前预埋光缆，泛化性不高，不宜推广和实际应用等。此外，上述的方法大多是基于地质条件的分析，预测了可能产生岩溶地面塌陷的区域范围，这个范围通常较大，甚至与可溶岩分布区相一致，至少也不小于岩溶强发育区与第四系松散堆积物厚度较小的分布区的重合区域，导致防范或避让岩溶地面塌陷灾害的可操作性低，无法实现对数十至数百米范围这样的小区域或者是单个塌陷发生的预测预报，更不能进行短时间尺度，如几天甚至更短时间的预测预报，也就是说，上述方法尚无法做出何时在何地会产生岩溶地面塌陷的预测预报。因此，需要寻找一种有效的、具有可操作性的基于水位与水质动态监测数据的、可以实现实时(短至几天或几小时)的、较准确定位(预测预报精度小于观测井群间距)的岩溶地面塌陷的预测预报方法。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种有效的、具有可操作性的、基于水位与水质动态监测数据的、可以实现实时的、较准确定位的岩溶地面塌陷的预测预报方法，本发明提供了如下技术方案。