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Assessing Potential Groundwater Storage Capacity for Sustainable Groundwater Management in the Transitioning Post-Subsidence Metropolitan Area
Water Resources Research ( IF 4.6 ) Pub Date : 2024-11-19 , DOI: 10.1029/2023wr036951 Shao-Hung Lin, Jyr-Ching Hu, Shih-Jung Wang
Water Resources Research ( IF 4.6 ) Pub Date : 2024-11-19 , DOI: 10.1029/2023wr036951 Shao-Hung Lin, Jyr-Ching Hu, Shih-Jung Wang
Many major cities worldwide have inevitably experienced excessive groundwater pumping due to growing demands for freshwater in urban development. To mitigate land subsidence problems during urbanization, various regulations have been adopted to control groundwater usage. This study examines the transition in the post-subsidence stage, especially in metropolitan areas, to adaptively adjust subsidence prevention strategies for effective groundwater management. Taking the Taipei Basin as an example, historical data reveals significant subsidence of more than 2 m during early urban development, with subsidence hazards largely mitigated over decades. However, the rising groundwater level poses a risk to the stability of engineering excavations. In this study, 29 X-band Cosmo-Skymed constellation (CSK) images were utilized with the Persistent Scatterer InSAR (PSInSAR/PSI) technique to monitor surface displacements during the construction of the Mass Rapid Transit system. Correlating groundwater levels helps identify the heterogeneous hydrogeological environment, and the potential groundwater capacity is assessed. PSI time-series reveal that approximately 2 cm of recoverable land displacements correspond to groundwater fluctuations in the confined aquifer, indicative of the typically elastic behavior of the resilient aquifer system. The estimated groundwater storage variation is about 1.6 million cubic meters, suggesting this potential groundwater capacity could provide available water resources with proper management. Additionally, engineering excavation safety can be ensured with lowered groundwater levels. This study emphasizes the need to balance groundwater resource use with urban development by adjusting subsidence prevention and control strategies to achieve sustainable water management in the post-subsidence stage.
中文翻译:
评估在过渡的沉降后大都市区进行可持续地下水管理的潜在地下水储存能力
由于城市发展对淡水的需求不断增长,全球许多主要城市不可避免地经历了地下水抽取过多的情况。为了缓解城市化过程中的地面沉降问题,已经通过了各种法规来控制地下水的使用。本研究考察了沉降后阶段的过渡,尤其是在大都市地区,以适应性地调整沉降预防策略以实现有效的地下水管理。以台北盆地为例,历史数据显示,在城市发展初期,沉降深度超过 2 m,沉降危害在几十年内基本得到缓解。然而,地下水位上升对工程挖掘的稳定性构成了风险。在本研究中,利用 29 个 X 波段 Cosmo-Skymed 星座 (CSK) 图像和持续散射体 InSAR (PSInSAR/PSI) 技术来监测大众捷运系统建设过程中的表面位移。将地下水位关联有助于识别非均质水文地质环境,并评估潜在的地下水容量。PSI 时间序列显示,大约 2 cm 的可采陆地位移对应于承压含水层中的地下水波动,这表明弹性含水层系统的典型弹性行为。据估计,地下水储量变化约为 160 万立方米,这表明这种潜在的地下水容量可以通过适当的管理为可用的水资源提供。此外,通过降低地下水位,可以确保工程开挖安全。 本研究强调需要通过调整沉降防控策略来平衡地下水资源利用与城市发展,以实现沉降后阶段的可持续水资源管理。
更新日期:2024-11-19
中文翻译:
评估在过渡的沉降后大都市区进行可持续地下水管理的潜在地下水储存能力
由于城市发展对淡水的需求不断增长,全球许多主要城市不可避免地经历了地下水抽取过多的情况。为了缓解城市化过程中的地面沉降问题,已经通过了各种法规来控制地下水的使用。本研究考察了沉降后阶段的过渡,尤其是在大都市地区,以适应性地调整沉降预防策略以实现有效的地下水管理。以台北盆地为例,历史数据显示,在城市发展初期,沉降深度超过 2 m,沉降危害在几十年内基本得到缓解。然而,地下水位上升对工程挖掘的稳定性构成了风险。在本研究中,利用 29 个 X 波段 Cosmo-Skymed 星座 (CSK) 图像和持续散射体 InSAR (PSInSAR/PSI) 技术来监测大众捷运系统建设过程中的表面位移。将地下水位关联有助于识别非均质水文地质环境,并评估潜在的地下水容量。PSI 时间序列显示,大约 2 cm 的可采陆地位移对应于承压含水层中的地下水波动,这表明弹性含水层系统的典型弹性行为。据估计,地下水储量变化约为 160 万立方米,这表明这种潜在的地下水容量可以通过适当的管理为可用的水资源提供。此外,通过降低地下水位,可以确保工程开挖安全。 本研究强调需要通过调整沉降防控策略来平衡地下水资源利用与城市发展,以实现沉降后阶段的可持续水资源管理。