下沉的印度特大城市：地面沉降加剧建筑损伤风险的空间观测与预测

《Nature Sustainability》：Building damage risk in sinking Indian megacities

本研究针对印度五大特大城市（德里、孟买、班加罗尔、金奈和加尔各答）因地下水过度开采引发的地面沉降问题，利用2015–2023年Sentinel-1卫星雷达干涉测量（InSAR）技术，首次实现了百万栋建筑级别的差异沉降量化评估。研究发现当前已有2,406栋建筑处于高损伤风险，若沉降持续50年，风险建筑数量将激增至23,529栋。该研究为城市规划者提供了高精度风险图谱，强调将沉降监测纳入建筑安全框架的紧迫性，对全球快速城市化地区的韧性基础设施建设具有重要警示意义。

　　

在全球快速城市化的背景下，建筑倒塌事件频发，造成大量人员伤亡和经济损失。传统上，工程缺陷常被视为建筑结构长期失效的主因，而地面沉降这一隐性威胁却长期被忽视。印度作为人口增长最快的国家之一，其特大城市正面临地下水过度开采引发的严重地面沉降问题。然而，由于缺乏高分辨率沉降监测数据，差异沉降对建筑结构的累积损伤风险一直难以量化。发表于《Nature Sustainability》的最新研究通过尖端空间观测技术，首次揭示了印度五大特大城市中数百万栋建筑因差异沉降而面临的损伤风险，为可持续城市管理提供了关键科学依据。

研究团队采用多时空干涉合成孔径雷达（InSAR）算法，处理了2015–2023年间1,299景Sentinel-1卫星影像，生成了分辨率约75米的垂直地面运动（VLM）速率图。通过提取建筑顶点的沉降数据，计算了每个建筑的角变形（β），并结合谷歌开放建筑数据集（v3）中的1,327万栋建筑足迹，评估了当前及未来（10年、30年、50年）的损伤风险。

印度特大城市的沉降格局

研究显示，所有城市均存在显著沉降，最大年沉降速率分别为德里51.0 mm/yr、孟买31.7 mm/yr、金奈26.1 mm/yr、加尔各答16.4 mm/yr、班加罗尔6.7 mm/yr。沉降热点区域与地下水开采密集区高度重合，如德里的Bijwasan和Ghaziabad、金奈的Adyar河洪泛区。研究还发现德里的Dwarka地区因政府实施地下水补给措施出现抬升，印证了人为干预的有效性。

tot）预测。f，各城市按风险等级（低至极高）统计的建筑数量。">

角变形灾害的时空演变

角变形（β）是衡量建筑基础不均匀沉降的关键指标。根据地质工程标准，β_tot≥0.008 rad时建筑可能面临严重损伤。当前数据显示，德里、孟买和金奈分别有2,264、110和32栋建筑处于高风险状态。若沉降持续50年，金奈将有97,946栋建筑面临高风险，其风险建筑数量远超其他城市，凸显了当地沉积层压缩与地下水开采的叠加效应。

建筑损伤风险图谱

基于角变形与建筑密度（低/中/高）的矩阵评估，研究发现当前仅德里、孟买和金奈存在高风险建筑。但在50年情景下，五大城市的高风险建筑数量显著上升，其中金奈的极高风险建筑达8,284栋，德里为11,457栋。风险分布显示，沿海城市与冲积平原区域的风险集中，与地质脆弱性及人类活动强度高度相关。

结论与启示

本研究首次通过大尺度InSAR监测揭示了差异沉降对建筑安全的隐性威胁。结果表明，若不加干预，印度特大城市中将有数万栋建筑因长期沉降面临结构损伤，且风险在气候变化与极端天气事件下可能进一步放大。研究者呼吁将卫星遥感技术纳入建筑安全监测体系，并提出综合性预防策略：包括限制地下水开采、促进地下水回补、开发抗沉降基础设施等。该研究为全球沉降高风险城市的韧性规划提供了可复制的技术框架与决策依据。