在国内首次发现华北平原区深层地下水消耗的卫星重力异常；研究成果被麻省理工学院应用；成果连夺2016年北京市科学技术奖和中国地理信息科技奖两个一等奖……这个创造了一个又一个辉煌战绩的团队，就是首都师范大学的区域地面沉降教学科研团队。2017年，他们获得“全国工人先锋号”荣誉称号。

先进研究成果应用于多项重大工程

地面沉降，是指地面下沉或地陷。人为的地面沉降主要是因为大量抽取地下水所致。长三角地区、华北平原和汾渭盆地已成为地面沉降的重灾区。这个现象虽然是缓慢的地质环境问题，但若不进行科学调控，会对地表或地下构筑物造成危害；高铁如果行进在该区域必须降速，时间长了铁轨将缩短使用寿命，甚至提前报废；沿海地区遭遇沉降，将导致海水入侵。

地面沉降虽然难以治理，但可以通过科学研究，了解其具体成因，继而通过优化地下水开采等措施实现调控，减少对生产、生活的影响，首师大区域地面沉降教学科研团队做的就是这样的事。

这个团队组建于2002年4月，目前共有12名教师，平均年龄44岁。团队成员毕业于中国科学院、武汉大学、吉林大学等多所知名院校，并吸引了北京学者、长江学者、“千人计划”人员、北京市科技新星等一批学术骨干，均为博士学历。其中团队负责人潘云教授是80后，今年37岁，毕业于日本广岛大学。

团队成员将现代的遥感技术和传统的水文地质方法相结合，实行多学科交叉，改变了传统研究的单一化，长期围绕首都圈地面沉降的监测与机理开展教学科研工作，并将研究成果应用于南水北调、京津/京沈高铁、首都新机场、应急水源地等多项重大工程。

用“天眼”看清华北平原地下水消耗规律

长期超采使华北平原形成了世界上最大的地下水降落漏斗。研究、指导当地用好地下水，实现区域水资源的可持续利用，是该团队面临的重要任务。

地面沉降受到多种因素的影响，需要运用综合手段进行研究。2010到2015年，在国家自然科学基金重点项目、北京市自然科学基金重点项目等支持下，团队结合传统水文地质和现代遥感技术各自的优势，开展了多学科交叉研究，取得了系列成果。

重力卫星通常的分辨率在20万平方公里左右，潘云带领团队成员采用卫星重力信号校正新技术，把分辨率提高到5万平方公里，首次观测到华北平原地下水消耗的时空差异、深层地下水过量开采的重力异常，精确识别地面沉降动态水文地质体及其水循环模式，为解决区域地面沉降研究中土—水耦合、含水层贮水损失、水循环背景识别等技术难题做出了重要贡献。团队还建立起基于卫星重力的海河流域水量平衡，为认识新水情下的区域水循环特征提供了新方法。

“以前我们并不清楚（直接观测到）华北平原地下水是如何被消耗掉的，现在，通过卫星重力水均衡技术，我们不但识别出冬小麦灌溉是华北平原地下水消耗的主要原因，还量化了人类耗水占总水分损失的12%。”潘云说。

因其重要性，该课题获得了2016年北京市科学技术奖一等奖和中国地理信息科技奖一等奖，被中国地质调查局、麻省理工学院等国内外单位采用，应用于汾渭盆地地面沉降调查、世界粮食与水土安全等项目。

为京沈高铁必经地沉降安全想出“金点子”

顺义高丽营是京沈高铁的必经之地，却存在不均匀地面沉降问题，这相当于人一脚深一脚浅地走在坑洼不平的土路上。如果控制不好，对高铁的正常运行可能带来较为严重的后果，那么有什么办法能改变吗？

一般情况下，铁路部门可以通过打深桩跨越沉降区，但高丽营地区的沉降面积大，仅靠这个手段避不开，须另辟蹊径。2013年到2014年，团队成员张有全与铁道部第三设计研究院进行合作，共同为高丽营项目想点子。轨道用什么类型，有轧还是无轧好？地表水如何控制？路基如何治理？一个个问题抛出，又一个个去解决。铁路方面按照科研人员的一个个“金点子”针对高丽营的地形进行施工，同时疏导地表水系，保证了铁轨的预期寿命。

三维模型首次搭建起密怀顺地质体

团队成员朱琳教授专长是用空间信息技术研究传统水文问题，曾经参加过汶川地震的遥感灾情分析。

2014到2015年，她参加了一项国家重点基础研究发展计划（973计划），她的任务是基于随机模型的密怀顺地质体三维精细化建模，把密云怀柔顺义的复杂地质用三维模型方式呈现出来。

作为一项基础性研究，这一科研成果的重大意义何在？打个比方，就是想发明抗癌药物，首先要知道癌细胞的结构。朱琳做的工作，正是把地质“细胞”DNA的双螺旋结构制作成图，供科研人员一目了然，同时对地下水污染物的运移研究也有极大帮助。

这种三维随机建模技术在煤矿储存领域运用较多，但在地面沉降领域应用较少，朱琳借助美国一家实验室的超级计算机完成了建构。她的研究论文发表在Nature旗下的综合性科学期刊《Scientific Reports》上，后被意大利著名学府帕多瓦大学应用。朱琳还被邀请前去访学，继续改进这一模型。

成果背后是团队成员的无私奉献

在推出一项又一项科研成果的背后，是团队成员长年累月的付出，寒暑假都难得休息。张有全经常要在野外工作，有时一走就是10天，白天忙着测量数据，晚上十点收工回到住处是常事。野外条件艰苦，尤其是入夜后开着大灯工作，极易吸引蚊虫，他只能穿着长袖长裤躲避叮咬，可即便如此也会“中招”，身上常被咬出一个个小包。

朱琳的女儿今年刚6岁，母女俩感情深厚。每次朱琳出差，女儿都会哭着抓住她的手，让妈妈带着自己一起去。为了减少孩子的分离之苦，赶上项目必须去外地做汇报时，她会坐早上5点多的飞机过去，当晚再搭红眼航班赶回来，不在外地住一晚为的是第二天能让女儿在第一时间看见自己。有时她在实验室忙着做科研，放学的女儿没人看，她就把孩子接到单位，请研究生临时帮忙照看。

虽然工作很辛苦，但浓浓的成就感让大伙干劲十足，每个人都想着在最好的年龄尽展才华，而学校提供的科研环境和支持，也让他们省去很多后顾之忧。即使遇到国外院校“挖角”的机会，团队成员都婉言谢绝；无论谁去国外访学，最后都会如期归国，继续出现在办公室里。

□本报记者 任洁 文/摄