水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)和應(yīng)用范圍

石成

摘 要 當(dāng)前，國(guó)民經(jīng)濟(jì)和綜合國(guó)力不斷提高，在日常生活和生產(chǎn)中，人們對(duì)各種能源資源的需求量日益增加。改革開放以來，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，離不開對(duì)各種能源資源開采和應(yīng)用，造成能源資源日益枯竭，能源危機(jī)已成為社會(huì)和人們關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，為緩解社會(huì)中能源資源供需矛盾，人們將新型的技術(shù)手段應(yīng)用到資源的開發(fā)利用之中。文章介紹了水工環(huán)地質(zhì)勘查的技術(shù)及其應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞 水工環(huán)地質(zhì)勘察；技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）16-0102-02

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)地質(zhì)學(xué)的研究工作也發(fā)展迅速。前期，由于國(guó)家主要以發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)為重心，而忽略了對(duì)能源資源的有效利用，造成各種能源資源被肆意開采，浪費(fèi)現(xiàn)象及其嚴(yán)重，能源危機(jī)已成為當(dāng)今世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)問題。為緩解社會(huì)和人們對(duì)能源資源供需矛盾，人們?cè)趯?duì)地質(zhì)學(xué)研究中不斷引入和改進(jìn)新技術(shù)，特別是在對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察方面。在實(shí)際勘察中，通過新技術(shù)和新設(shè)備的引入，我國(guó)水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的質(zhì)量和效率得到了明顯提高。

1 我國(guó)水工環(huán)地質(zhì)的現(xiàn)狀

水工環(huán)地質(zhì)指的是水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)的整體簡(jiǎn)稱，其內(nèi)容主要是針對(duì)三種地質(zhì)資源、環(huán)境以及相關(guān)建設(shè)方面等條件進(jìn)行調(diào)查和評(píng)估的一類地質(zhì)方面的工作。當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開對(duì)各種礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用。地質(zhì)找礦工作在開發(fā)和利用能源資源中，不僅能夠提高各種能源資源的有效利用率，而且也可以緩解能源資源供需矛盾。我國(guó)經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐摸索，在找礦工作中不斷引入了新的技術(shù)手段，從而對(duì)資源地質(zhì)環(huán)境信息更加清晰。新技術(shù)手段的應(yīng)用，同時(shí)將資源開采和環(huán)境保護(hù)有效結(jié)合起來，滿足了當(dāng)前我國(guó)提出“五位一體”的發(fā)展規(guī)劃[1]。然而，由于我國(guó)水工環(huán)地質(zhì)勘察工作起步較晚，在實(shí)際水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中仍存在較多的困難和問題，在一定程度上影響了能源資源的有效利用。

2 水工環(huán)地質(zhì)勘察的任務(wù)內(nèi)容和重要作用

水工環(huán)地質(zhì)勘察的任務(wù)內(nèi)容由初測(cè)、初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)三方面組成[2]。在初測(cè)階段，一般在水下或覆蓋區(qū)域采用精度較低的勘察方案，并使用磁法、高或低電阻等方法進(jìn)行勘察，最后將勘察數(shù)據(jù)制定出相應(yīng)的地質(zhì)圖表；在初步設(shè)計(jì)階段，常采用電法和井法兩種技術(shù)手段，對(duì)基巖裂縫、地下水流動(dòng)、緩坡帶以及建筑材料等進(jìn)行勘測(cè)，記錄并匯總數(shù)據(jù)；在技術(shù)設(shè)計(jì)階段，利用前期勘測(cè)數(shù)據(jù)，使用地下水淹沒物勘測(cè)、鉆井勘探及巖層勘測(cè)方法進(jìn)行勘測(cè)作業(yè)。

水工環(huán)地質(zhì)勘察包含了水文地質(zhì)學(xué)研究、工程地質(zhì)學(xué)研究和環(huán)境地質(zhì)學(xué)研究三方面內(nèi)容，雖然研究對(duì)象有所差異，但各研究對(duì)象間聯(lián)系密切，是自然資源地質(zhì)學(xué)研究的重要基礎(chǔ)[3]。水工環(huán)地質(zhì)學(xué)研究，對(duì)我國(guó)現(xiàn)代工程地質(zhì)研究工作的開展起到了積極的作用。水工環(huán)地質(zhì)勘察不僅有利于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)性發(fā)展，而且在推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展方面具有重要的影響。水工環(huán)地質(zhì)勘察將通過不斷引進(jìn)先進(jìn)勘察技術(shù)和設(shè)備，結(jié)合我國(guó)自身國(guó)情現(xiàn)狀，向著水工環(huán)一體化趨勢(shì)快速發(fā)展。

3 水工環(huán)地質(zhì)勘察的技術(shù)應(yīng)用

當(dāng)前，我國(guó)在水工環(huán)地質(zhì)勘察中引用的技術(shù)手段主要有GPS、GPR、TEM、RTK、RS，不同的技術(shù)手段其運(yùn)行機(jī)理和應(yīng)用不同，下面進(jìn)行一一介紹[4]。

3.1 GPS技術(shù)

GPS技術(shù)又稱全球定位系統(tǒng)，其在水工環(huán)地質(zhì)勘察中的應(yīng)用突破了原來僅能在地面進(jìn)行地質(zhì)勘察工作的方式，是一種比較常見的水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)手段。GPS技術(shù)的工作機(jī)理是，在衛(wèi)星上設(shè)置無線電信號(hào)發(fā)射裝置，建立衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，實(shí)際工作過程中，根據(jù)無線電測(cè)距交會(huì)機(jī)理，依據(jù)地面上三個(gè)及以上的控制點(diǎn)可將衛(wèi)星的具體位置進(jìn)行定位。同時(shí)，也可以依據(jù)三顆及以上的已知具體空間位置的衛(wèi)星經(jīng)地面接收機(jī)的具體位置進(jìn)行定位。通過采用GPS技術(shù)，可快速精確的計(jì)算出接收機(jī)的實(shí)際坐標(biāo)和準(zhǔn)確度。此外，GPS技術(shù)這種高效、精確、快速定位能力在解決地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境治理、醫(yī)療診治等問題時(shí)得到了廣泛的應(yīng)用。

3.2 GPR技術(shù)

GPR技術(shù)又稱探地或地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)，在水工環(huán)地質(zhì)勘察中是一種短距離探測(cè)的工程地球物理方法，具有分辨率和精確性高等優(yōu)點(diǎn)。其工作原理：地面發(fā)射天線將電磁波發(fā)射至地下，電磁波到達(dá)地下目標(biāo)體后發(fā)生反射，回至地面接收天線上，將接收到的電磁波進(jìn)行振幅、頻率等方面分析和判斷，從而可完成對(duì)地質(zhì)體的特性、分布狀態(tài)等進(jìn)行綜合性和準(zhǔn)確性的評(píng)價(jià)。GPR技術(shù)具有自身分辨率高、數(shù)據(jù)采集和處理自動(dòng)化、數(shù)據(jù)圖像清晰、操作方便快捷等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于查找隱伏斷層和破碎帶、探測(cè)基巖起伏狀況和覆蓋層厚度、淺層考古調(diào)查等領(lǐng)域。GPR技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘察中主要應(yīng)用于探測(cè)水庫防滲墻結(jié)構(gòu)層、建筑物地下邊坡裂縫探測(cè)以及城市地下管網(wǎng)分布和深度探測(cè)等

方面。

3.3 TEM技術(shù)

TEM技術(shù)又稱瞬變電磁法，早期主要應(yīng)用于探測(cè)航空物方面，在我國(guó)是一種新型的探測(cè)技術(shù)手段。隨著其應(yīng)用技術(shù)的不斷改進(jìn)和提高，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境勘測(cè)以及各種地質(zhì)勘測(cè)領(lǐng)域。其工作原理：通過電磁設(shè)備利用回線原理，將脈沖電磁波傳送至地下，同時(shí)觀測(cè)二次渦流場(chǎng)變化，通過二次渦流場(chǎng)的變化情況分析地下物狀況。若觀測(cè)到二次渦流場(chǎng)或無規(guī)律化的渦流場(chǎng)時(shí)，則可判定探測(cè)區(qū)域內(nèi)地下存有帶電的非均勻地質(zhì)體。在進(jìn)行TEM技術(shù)探測(cè)時(shí)，受地下電磁場(chǎng)影響，產(chǎn)生眼圈效應(yīng)。通過分析眼圈效應(yīng)，可對(duì)瞬變場(chǎng)的變化情況進(jìn)一步了解，獲取的相關(guān)參考數(shù)據(jù)有利于解決地質(zhì)問題。當(dāng)前，TEM技術(shù)實(shí)施方法主要有垂直磁偶源法和電偶源法兩種，不同方法其應(yīng)用范圍不同，前者比后者應(yīng)用更廣泛。因TEM技術(shù)進(jìn)行探測(cè)應(yīng)用時(shí)，不受外界地質(zhì)條件影響，并具有高敏感性等特點(diǎn)，因此在我國(guó)水工環(huán)地質(zhì)勘察中應(yīng)用及其廣泛。

3.4 RTK技術(shù)

RTK技術(shù)利用GPS相位差分，即其定位結(jié)果是通過基準(zhǔn)站發(fā)送改正數(shù)，再通過流動(dòng)站對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行接收并加以改正而得。RTK工作機(jī)理為分別將接收機(jī)置于基準(zhǔn)站和流動(dòng)站上，并保證兩站在相同的時(shí)間內(nèi)，接收由同一個(gè)GPS衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)，再對(duì)基準(zhǔn)站接收的觀測(cè)數(shù)據(jù)與已知位置的信息進(jìn)行對(duì)比，從而獲得GPS差分修正值，最后將修正值由無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)及時(shí)的傳輸至流動(dòng)站處，以此可以得到準(zhǔn)確的流動(dòng)站實(shí)時(shí)位置，根據(jù)實(shí)際需要，流動(dòng)站可處于運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)。RTK技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘察中主要應(yīng)用于調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害、檢測(cè)并治理環(huán)境污染等領(lǐng)域。

3.5 RS技術(shù)

RS技術(shù)又稱遙感技術(shù)，通過使用過程中將RS技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，應(yīng)用于勘察地質(zhì)、勘探資源以及防治自然災(zāi)害等領(lǐng)域，是我國(guó)當(dāng)前水工環(huán)地質(zhì)勘察中的一個(gè)重要技術(shù)手段。RS技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了由單一波段逐漸演化成多源遙感階段，通過建立和分析多元模型，制作和完善了水工環(huán)地質(zhì)勘察的詳細(xì)圖形。隨著科技水平的不斷提升，遙感圖像光譜分辨率和空間得到較快發(fā)展，RS技術(shù)逐漸在環(huán)境探測(cè)、城市園林建設(shè)等其他方面得到了廣泛應(yīng)用并取得較高的效益。

4 小結(jié)

綜述所述，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)和科技水平的不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)信息化科技發(fā)展迅速，這為水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)的改革和創(chuàng)新提供了有利條件。在現(xiàn)代水工環(huán)地質(zhì)研究中，不斷的引入先進(jìn)的技術(shù)手段和設(shè)備，縮短了水工環(huán)地質(zhì)勘察的工作環(huán)節(jié)，提高了水工環(huán)地質(zhì)勘察的精確度。因此，在后期工作中，地質(zhì)工作者應(yīng)不斷的總結(jié)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況，運(yùn)用新型勘察技術(shù)，獲得及時(shí)、高效、準(zhǔn)確的能源資源地質(zhì)相關(guān)參數(shù)，為提高能源資源利用率和維持社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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