基于水工環(huán)地質(zhì)勘察中各項(xiàng)技術(shù)的具體運(yùn)用探索

易慧

（湖南省勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410011）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，項(xiàng)目建設(shè)方面也得到了飛速發(fā)展，對(duì)于地質(zhì)調(diào)查等相關(guān)工作有了更高的要求。除此之外，在當(dāng)前能源匱乏的情況下，對(duì)于資源的開發(fā)也有了更多需求，水工環(huán)地質(zhì)勘察作為能源開發(fā)過程中的重要環(huán)節(jié)，也得到了更多的重視。因此，加強(qiáng)對(duì)于水工環(huán)地質(zhì)勘察中各項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用研究是十分有必要的。

1 水工環(huán)地質(zhì)勘察概述

水工環(huán)地質(zhì)勘察實(shí)際上就是指水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)的勘察工作，不同勘察工作由于其所處環(huán)境，以及勘察目標(biāo)不同，其側(cè)重點(diǎn)也存在一定差異。水文地質(zhì)的勘察就是結(jié)合相應(yīng)工程建設(shè)的目標(biāo)和需求，針對(duì)特定區(qū)域的地下水變化情況以及運(yùn)動(dòng)形成規(guī)律等，從物理、化學(xué)等方面對(duì)地下水進(jìn)行評(píng)估分析，探討其對(duì)于工程建設(shè)的不利影響，同時(shí)水文地質(zhì)勘察結(jié)果也是進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)于地下水資源利用的重要參考數(shù)據(jù)。對(duì)于工程地質(zhì)勘察而言，則主要勘察各種地質(zhì)問題對(duì)于工程建設(shè)的負(fù)面影響，明確施工范圍內(nèi)的地質(zhì)條件，深入分析潛在地質(zhì)問題，并針對(duì)工程建設(shè)可能對(duì)地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)，以此結(jié)合地質(zhì)勘察結(jié)果，采取有效工程措施，減少不良影響。環(huán)境地質(zhì)勘察主要是分析工程建設(shè)、采礦以及取水等行為對(duì)于地質(zhì)環(huán)境的影響，由此引發(fā)的地面沉降、水體污染、土地污染，以及滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害[1]。

2 水工環(huán)地質(zhì)勘察常見技術(shù)運(yùn)用分析

2.1 GIS 技術(shù)

GIS 技術(shù)就是指地理信息系統(tǒng)，也稱作地學(xué)信息系統(tǒng)，屬于一種空間信息系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要計(jì)算機(jī)硬件、軟件的協(xié)同支持，以此達(dá)到對(duì)整個(gè)或者部分地球表層空間當(dāng)中地理分布數(shù)據(jù)的采集、處理和存儲(chǔ)的目的。地理信息系統(tǒng)具有極強(qiáng)的綜合性特點(diǎn)，不僅包含地理學(xué)、地圖學(xué)，還涉及遙感以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等，在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中有十分廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用流程如圖1 所示。該技術(shù)的主要應(yīng)用原理也相對(duì)較為簡(jiǎn)單，就是以空間數(shù)據(jù)為核心，對(duì)不同類型的空間信息進(jìn)行快速歸類，以此提高地質(zhì)勘察水平。

圖1 地理信息系統(tǒng)主要應(yīng)用流程

GIS 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中的主要功能任務(wù)包括空間數(shù)據(jù)的處理以及GIS 的應(yīng)用開發(fā)。而且GIS 技術(shù)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，勘察人員可以借助該技術(shù)充分了解待測(cè)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造，分析地質(zhì)問題產(chǎn)生的原因，并以此為依據(jù)采取科學(xué)有效的應(yīng)對(duì)措施和方案，以此解決相應(yīng)地質(zhì)問題。在實(shí)際進(jìn)行地質(zhì)勘察的過程中，為進(jìn)一步確保該技術(shù)能夠得到有效應(yīng)用，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及可靠性，可以結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)技術(shù)操作流程進(jìn)行合理優(yōu)化，以此確保該技術(shù)能更好地發(fā)揮。

2.2 GPS 技術(shù)

GPS 技術(shù)指的是全球定位技術(shù)，該技術(shù)基于其即時(shí)性、便利性等多方面優(yōu)勢(shì)，有十分廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際水工環(huán)地質(zhì)勘察過程中，GPS 技術(shù)不僅能夠幫助勘察人員獲得勘察區(qū)域的地理位置以及地表信息，同時(shí)還能夠從空間水平上，為勘察工作提供相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，是水工環(huán)地質(zhì)勘察過程中的重要技術(shù)。

在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)的過程中，借助衛(wèi)星系統(tǒng)能夠?qū)Φ孛姘l(fā)射器的位置進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)于地質(zhì)勘察過程中不同位置坐標(biāo)信息的確定。同時(shí)GPS 技術(shù)具有較高的作業(yè)效率，能夠有效保障勘察速度，確?？辈旖Y(jié)果的準(zhǔn)確性以及可靠性。而且該技術(shù)并不會(huì)受到時(shí)間以及勘察環(huán)境的過多限制，能夠進(jìn)行全天候自動(dòng)化作業(yè)。在水文地質(zhì)勘察的過程中，可通過GPS 技術(shù)明確勘察區(qū)域范圍，并借助雷達(dá)相圖對(duì)勘察區(qū)域的底層情況進(jìn)行進(jìn)一步分析，還能夠準(zhǔn)確描述出勘察區(qū)域的水文地質(zhì)特點(diǎn)。

2.3 RS 技術(shù)

RS 技術(shù)即遙感技術(shù)，是在高空或者外層空間，接收地球表層各種地理的電磁波信息，并通過掃描、攝影以及傳輸處理等過程，將地表地物現(xiàn)象進(jìn)行遠(yuǎn)距離識(shí)別和展示。在水工環(huán)地質(zhì)勘察過程中，通過RS 技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程探測(cè)，能夠?qū)ο鄳?yīng)信息進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量和有效收集，主要應(yīng)用于環(huán)境以及資源的監(jiān)測(cè)。該技術(shù)的應(yīng)用不會(huì)受到天氣環(huán)境的影響，在遠(yuǎn)程探測(cè)衛(wèi)星的支持下，能夠隨時(shí)獲得相應(yīng)區(qū)域的探測(cè)圖像，并且有較高的分辨率。

在水資源調(diào)查當(dāng)中，RS 技術(shù)通常用于檢測(cè)水資源的動(dòng)態(tài)特征，通過將探測(cè)到的地表水和地下水?dāng)?shù)據(jù)信息進(jìn)行整合處理，能夠?yàn)樗Y源的有效開發(fā)和高效利用提供可靠數(shù)據(jù)支持，而且還能夠結(jié)合熱感圖像確定工業(yè)廢水來源，明確工業(yè)廢水的污染范圍等，對(duì)于提高水源污染治理水平有重要作用。此外，RS 技術(shù)還可用于勘測(cè)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生特點(diǎn)等，以便于及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，確保工程項(xiàng)目順利推進(jìn)。

2.4 TEM 技術(shù)

TEM 技術(shù)也稱作瞬變電磁法，或者時(shí)間域電磁法。其主要原理是以地殼中巖石或者礦石的導(dǎo)電性以及導(dǎo)磁性之間的差異為依據(jù)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)于地下介質(zhì)電性特征的勘測(cè)，并以此為依據(jù)對(duì)目標(biāo)的空間位置、形狀以及埋深等相應(yīng)地理信息進(jìn)行探測(cè)。

該技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘察當(dāng)中主要用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害勘測(cè)、地質(zhì)勘察以及礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，首先，需要明確勘探的目標(biāo)，確?？碧侥繕?biāo)與周圍環(huán)境之間存在一定電性差異，能夠滿足TEM 技術(shù)的應(yīng)用要求以及地球物理?xiàng)l件；其次，結(jié)合實(shí)際情況確定裝置形式，針對(duì)不同環(huán)境條件，需要選擇不同裝置形式，常見裝置形式包括重疊回線、中心回線以及大定源回線；最后，還需要明確發(fā)送回線邊長(zhǎng)的選取原則。事實(shí)上，接收線圈的面積越大，設(shè)備感應(yīng)的相應(yīng)就會(huì)越強(qiáng)，但是與此同時(shí)，信號(hào)噪聲也會(huì)隨之加強(qiáng)。因此，為提高信噪比，就需要對(duì)發(fā)送回線邊長(zhǎng)進(jìn)行處理，發(fā)送回線邊長(zhǎng)越大，所激發(fā)的磁矩就越強(qiáng)，接收線圈感應(yīng)的勘探目標(biāo)的響應(yīng)越強(qiáng)，但同時(shí)地質(zhì)噪聲的響應(yīng)也會(huì)隨之變大[2]。

2.5 RTK 技術(shù)

RTK 技術(shù)實(shí)際上是一種GPS 的應(yīng)用技術(shù)，也稱作載波相位差分技術(shù)。該技術(shù)的主要應(yīng)用就是具有極強(qiáng)的自動(dòng)化、集成化特點(diǎn)，不僅降低了對(duì)于作業(yè)環(huán)境的要求，而且勘測(cè)的精度較高，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)便的同時(shí)，有著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)崿F(xiàn)野外實(shí)時(shí)測(cè)量，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率，減少數(shù)據(jù)勘察錯(cuò)誤的頻率。

在實(shí)際進(jìn)行水工環(huán)地質(zhì)勘察的過程中，為保障該技術(shù)作用的有效發(fā)揮，需要相關(guān)技術(shù)人員科學(xué)使用衛(wèi)星對(duì)探測(cè)區(qū)域內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)，保障勘測(cè)結(jié)果的有效性，以此防止信號(hào)在后續(xù)傳輸?shù)倪^程中，由于各種干擾問題，對(duì)勘測(cè)結(jié)果產(chǎn)生不利影響。

2.6 GPR 技術(shù)

GPR 技術(shù)，也稱作探地雷達(dá)、透地雷達(dá)，其主要原理是借助一定頻率范圍內(nèi)的無線電波，對(duì)地下介質(zhì)的分布情況進(jìn)行探測(cè)。該技術(shù)屬于無損耗深測(cè)技術(shù)，不僅有著較高的探測(cè)速度，而且分辨率較高，探測(cè)的成本也相對(duì)較低，因此在水工環(huán)地質(zhì)勘察當(dāng)中得到了良好應(yīng)用。

在實(shí)際應(yīng)用的過程中，相關(guān)勘察人員會(huì)借助高頻率脈沖裝置，對(duì)勘察區(qū)域進(jìn)行電磁波的發(fā)送，高頻電磁波在遇到不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)反射出波形、振幅強(qiáng)度以及時(shí)間變化等各不相同的電磁波，通過專業(yè)軟件對(duì)返回電磁波的分析和處理，推斷地下介質(zhì)的分布情況、位置、結(jié)構(gòu)以及形態(tài)、埋深等，達(dá)到勘探的目的。值得注意的是，應(yīng)用該技術(shù)的過程中，需要借助專業(yè)配套軟件，進(jìn)行電磁波模擬圖的繪制，幫助技術(shù)人員更加直觀地了解勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)情況。在水工環(huán)地質(zhì)勘察當(dāng)中，通常用于大壩、熔巖口等地表位置存在較厚覆蓋物的地質(zhì)環(huán)境，在此類環(huán)境中，該技術(shù)有著較高的應(yīng)用價(jià)值和良好的應(yīng)用效果。

2.7 高密度電勘察法

高密度電勘察法，是一種以地球物理基礎(chǔ)內(nèi)容為核心的勘察方法。該技術(shù)的勘察對(duì)象為地下介質(zhì)，借助電測(cè)探以及電剖面等，通過高密度布點(diǎn)方式，對(duì)相應(yīng)介質(zhì)電阻率進(jìn)行勘探分析，達(dá)到測(cè)量的目的。該勘探方法十分高效、準(zhǔn)確，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要由勘察人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，并在條件環(huán)境允許的情況下，適當(dāng)增加采集密度，以此進(jìn)一步保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水工環(huán)地質(zhì)勘察對(duì)于我國(guó)環(huán)境調(diào)查水平的提升和發(fā)展有重要意義，常用的水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)有3S 技術(shù)、TEM技術(shù)、RTK 技術(shù)以及GPR 電子雷達(dá)技術(shù)等，這些技術(shù)的有效應(yīng)用對(duì)于提升水工環(huán)地質(zhì)勘察水平有重要意義。相信隨著對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)的深入探討和運(yùn)用分析，我國(guó)水工環(huán)勘察水平將會(huì)得到進(jìn)一步提升。