現(xiàn)階段水工環(huán)地質(zhì)勘察要點(diǎn)及其技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用探討

鄔星華

（核工業(yè)江西工程勘察研究總院，江西 南昌 330000）

1 水工環(huán)地質(zhì)簡(jiǎn)述

伴隨著全球資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和變化，各國(guó)對(duì)于目前的水工環(huán)地質(zhì)勘察工作都作出了相對(duì)的整改，與之有關(guān)的一些研究也發(fā)生了一系列的變化，綜合探究成為當(dāng)今國(guó)際形勢(shì)下水工環(huán)發(fā)展的必然選擇。目前，各國(guó)水工環(huán)地質(zhì)勘察工作正緩慢向可持續(xù)發(fā)展和轉(zhuǎn)型的方向發(fā)展，重點(diǎn)解決人類社會(huì)發(fā)展過程中的一些難題。這一戰(zhàn)略思想將環(huán)境、資源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)合起來，加強(qiáng)了兩者之間的關(guān)系，逐步打破了傳統(tǒng)意義上的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)之間的差距，進(jìn)一步加強(qiáng)了資源、數(shù)據(jù)和災(zāi)害監(jiān)測(cè)工作。隨著綜合研究的不斷深入，液壓環(huán)的使用范圍將不斷擴(kuò)大，信息儲(chǔ)備的數(shù)量和功能也將越來越大[1-3]。

在環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)的背景下，水工環(huán)地質(zhì)勘察作為地質(zhì)勘查的重要組成部分，其重要性日益凸顯。如何突破傳統(tǒng)技術(shù)在水環(huán)境勘查中的局限性，將各種新技術(shù)應(yīng)用于水工環(huán)地質(zhì)勘察，對(duì)于實(shí)現(xiàn)水工環(huán)地質(zhì)勘察的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

2 水工環(huán)地質(zhì)勘查的要點(diǎn)分析

水文、工程和環(huán)境的總稱就是水工環(huán)，水工環(huán)對(duì)各行業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。在開發(fā)過程中，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)水工環(huán)的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，可以有效地促進(jìn)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步。然而，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)地勘工作出現(xiàn)了許多新的問題，特別是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的不斷完善，給各行業(yè)帶來了挑戰(zhàn)。同樣，我國(guó)的地質(zhì)事業(yè)也面臨著許多新的挑戰(zhàn)。

（1）開展水文地質(zhì)勘察工作要點(diǎn)。隨著我國(guó)人口的增加和對(duì)水資源需求的增加，為了節(jié)約水資源，降低對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境的破壞程度，有關(guān)部門開展了水文地質(zhì)調(diào)查工作。通過收集與水文地質(zhì)環(huán)境有關(guān)的信息，然后通過對(duì)水資源分布和地下水來源等具體位置的分析，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)水資源的科學(xué)合理利用，保護(hù)水文地質(zhì)環(huán)境，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

（2）開展工程地質(zhì)勘察工作要點(diǎn)。近年來，為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，工程建設(shè)的力度和數(shù)量不斷增加，工程地質(zhì)勘察的重要性逐漸凸顯。在工程地質(zhì)勘察工作中，需要對(duì)工程建設(shè)周邊環(huán)境的地質(zhì)信息進(jìn)行詳細(xì)分析。在此基礎(chǔ)上，保證施工質(zhì)量，保證施工安全，避免地質(zhì)環(huán)境對(duì)施工人員的不利影響造成安全事故。

（3）開展環(huán)境地質(zhì)勘察工作要點(diǎn)。通過對(duì)我國(guó)現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境體系的分析，可以看出我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)受到了嚴(yán)重破壞。這種情況對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了負(fù)面影響。為此，為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境體系，有關(guān)部門開展了環(huán)境地質(zhì)調(diào)查。通過這項(xiàng)工作的開展，生態(tài)環(huán)境體系得到了有效的保護(hù)。以確保其穩(wěn)定、均衡的發(fā)展。

3 水工環(huán)地質(zhì)勘察過程中常用技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

（1）GPS技術(shù)應(yīng)用。GPS技術(shù)的基本原理是通過空間衛(wèi)星接收地面的無線電信號(hào)。利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)測(cè)量距離的原理是通過三個(gè)或多個(gè)局部地面位置點(diǎn)的交點(diǎn)來確定未知點(diǎn)。具體的操作方法是在參考站上放置一個(gè)GPS接收機(jī)進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)。觀測(cè)數(shù)據(jù)通過無線電傳輸裝置發(fā)送到地面用戶觀測(cè)站。然后根據(jù)相對(duì)定位原理對(duì)基線向量進(jìn)行計(jì)算分析，得到所需的三維坐標(biāo)。然后根據(jù)三維坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系之間預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)換參數(shù)確定所需的三維坐標(biāo)精度。該方法精度高，可縮短測(cè)量時(shí)間。水利工程環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的高效性。下面以某地煤田開發(fā)勘查為例，采用了GPS技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量。①資料收集與踏勘，選點(diǎn)與埋石。本次測(cè)量共采集10個(gè)三角形和6個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)保存完好的3個(gè)三角形和2個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。②測(cè)網(wǎng)聯(lián)測(cè)。底座的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)誤差不大于2mm，采用合格的HD-V8 GPS接收機(jī)（4臺(tái)）進(jìn)行基于GPS的靜態(tài)定位測(cè)量，結(jié)合邊緣連接和基于GPSE級(jí)網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)連接。③測(cè)量高程控制點(diǎn)。高程擬合起點(diǎn)為四級(jí)及以上精度點(diǎn)，起點(diǎn)聯(lián)合測(cè)量嚴(yán)格按四級(jí)精度進(jìn)行。在水準(zhǔn)路線測(cè)量過程中，采用自動(dòng)水準(zhǔn)儀。調(diào)整后，高程誤差為0.6cm，高程閉合誤差為-0.013cm。④數(shù)據(jù)處理。采用全網(wǎng)平差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和整體擬合。接收器收集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理軟件包傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。批量處理后，基線基本滿足要求。同時(shí)，結(jié)合同步、異步回路閉合誤差和基線指標(biāo)的綜合分析，采用人工優(yōu)化方法對(duì)不合理情況進(jìn)行優(yōu)化。

（2）RTK技術(shù)應(yīng)用。RTK技術(shù)主要采用偽距差、GPS定位差和相位差相結(jié)合的方法。這三種差異由參考站發(fā)送和更正。為了保證定位效果更準(zhǔn)確，移動(dòng)臺(tái)必須完成測(cè)量結(jié)果的接收和校正。在基站上安裝接收器，然后在移動(dòng)臺(tái)上安裝一個(gè)或多個(gè)接收器。移動(dòng)臺(tái)和參考臺(tái)同時(shí)接收同一衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)。將已知的位置信息與觀測(cè)值進(jìn)行比較，得到GPS的差分校正值。然后通過無線電將修正值及時(shí)傳送到移動(dòng)臺(tái)，得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。移動(dòng)臺(tái)的實(shí)時(shí)定位，無論是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)還是靜態(tài)狀態(tài)，都能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，這是RTK的基本工作原理。該技術(shù)是對(duì)GPS的進(jìn)一步改進(jìn)，可以在定位的基礎(chǔ)上獲得更準(zhǔn)確的定位信息，使我們的測(cè)量工作更加順利、有效。目前，該技術(shù)在許多水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中應(yīng)用效果良好。采用三維軟件包路徑遷移、噪聲濾波、背景清除和頻率顫振等手段，有效地提高了水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的水平。

（3）TEM技術(shù)應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)，又稱瞬變電磁法，在早期的航空勘探中得到了應(yīng)用。目前，我國(guó)引進(jìn)和應(yīng)用該技術(shù)的時(shí)間相對(duì)較短，許多精密技術(shù)還需進(jìn)一步成熟。從應(yīng)用實(shí)踐來看，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代金屬礦床地質(zhì)調(diào)查，并逐步擴(kuò)展到災(zāi)害、工程和環(huán)境調(diào)查等領(lǐng)域。瞬變電磁技術(shù)利用一系列電磁設(shè)備和裝置，通過回路的影響將脈沖電磁波直接傳輸?shù)降叵?，并利用傳輸時(shí)差測(cè)量二次渦流場(chǎng)等。例如，如果存在一個(gè)異常的二次火渦流場(chǎng)，則基本上可以推斷該地區(qū)地下存在一個(gè)不均勻的帶電地質(zhì)體。

在瞬變電磁技術(shù)的應(yīng)用過程中，必須注意地下介質(zhì)對(duì)電磁場(chǎng)的影響。在此基礎(chǔ)上，通過延長(zhǎng)電磁波的傳播時(shí)間，使其擴(kuò)散深度增大，形成了煙環(huán)效應(yīng)。同時(shí)，通過分析影響，掌握瞬變場(chǎng)的基本規(guī)律，為后續(xù)地質(zhì)調(diào)查工作提供依據(jù)。瞬變電磁技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘察中的應(yīng)用主要集中在兩個(gè)方面：垂直磁偶極子源法和電偶極子源法的應(yīng)用，其中垂直磁偶極子源法在實(shí)踐中應(yīng)用較為廣泛?；谒沧冸姶偶夹g(shù)的高分辨率、高陡地質(zhì)敏感性、高觀測(cè)精度、低地形限制等特點(diǎn)，在目前國(guó)內(nèi)水工環(huán)地質(zhì)勘察中得到了廣泛的應(yīng)用。

（4）遙感技術(shù)的應(yīng)用。遙感技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘察中的應(yīng)用，可以極大地促進(jìn)人們對(duì)資源的調(diào)查和開發(fā)、災(zāi)害研究等研究工作。遙感技術(shù)首次應(yīng)用于地質(zhì)勘探中的宏觀測(cè)量和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它被應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。經(jīng)過多年的發(fā)展和努力，遙感技術(shù)已成為水文環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的重要組成部分。①遙感技術(shù)在調(diào)查水土流失方面的應(yīng)用。利用遙感技術(shù)可以準(zhǔn)確調(diào)查我國(guó)土壤侵蝕現(xiàn)狀。例如，2013年，利用遙感技術(shù)對(duì)我國(guó)水土流失狀況進(jìn)行了調(diào)查。與以往全國(guó)性調(diào)查相比，調(diào)查結(jié)果表明，我國(guó)水土流失現(xiàn)狀得到了有效控制，許多地區(qū)水土流失得到了相應(yīng)改善。同時(shí)，將遙感技術(shù)應(yīng)用于水土流失防治中。這也有助于我國(guó)迅速制定防止水土流失的戰(zhàn)略。②遙感技術(shù)在宏觀觀測(cè)方面的應(yīng)用。在水工環(huán)地質(zhì)勘察過程中，利用遙感技術(shù)，地質(zhì)調(diào)查人員可以從不同角度對(duì)調(diào)查場(chǎng)地進(jìn)行調(diào)查，了解更多的地質(zhì)條件。其中，遙感技術(shù)首次應(yīng)用于宏觀調(diào)查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。隨著科學(xué)的發(fā)展，遙感技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用越來越廣泛。地質(zhì)測(cè)量工作者可以利用遙感技術(shù)實(shí)時(shí)、有效地監(jiān)測(cè)環(huán)境和資源開發(fā)，并能獲得更充分的地質(zhì)條件。利用衛(wèi)星遙感技術(shù)可以獲得一些相關(guān)的地質(zhì)圖像。這些圖像的分辨率和整體效果都有了很大的提高。因此，遙感技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展成為包括遙感地理信息系統(tǒng)和全球定位技術(shù)在內(nèi)的應(yīng)用系統(tǒng)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，水工環(huán)地質(zhì)勘察對(duì)城市建設(shè)的發(fā)展有著重要的影響，所以，加強(qiáng)水工環(huán)地質(zhì)勘察方法的創(chuàng)新應(yīng)用，可以促進(jìn)城市建設(shè)的順利發(fā)展。同時(shí)，水工環(huán)境地質(zhì)工作還具有減災(zāi)、防災(zāi)、保護(hù)環(huán)境的意義，所以，相關(guān)機(jī)構(gòu)人員需要加強(qiáng)重視，做好分工協(xié)作。由此可見，只有重視地質(zhì)勘探，了解當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件，才能合理優(yōu)化規(guī)劃方案，保證建設(shè)項(xiàng)目的施工質(zhì)量和效率，從而保證水工環(huán)地質(zhì)工作發(fā)揮更大的服務(wù)價(jià)值。