現(xiàn)代水利工程勘測(cè)技術(shù)方法與發(fā)展趨勢(shì)

郭立軍（河南省水利第二工程局，河南鄭州 450000）

現(xiàn)代水利工程勘測(cè)技術(shù)方法與發(fā)展趨勢(shì)

郭立軍
（河南省水利第二工程局，河南鄭州 450000）

水利工程是我國(guó)的基礎(chǔ)性建設(shè)工程，它事關(guān)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的生活水平。地質(zhì)勘測(cè)是水利工程中較為重要的檢測(cè)手段，近年來(lái)發(fā)展迅猛，尤其是在受到國(guó)際市場(chǎng)的沖擊，許多新的思想、新理論漸漸被應(yīng)用。本文筆者聯(lián)系自身多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水利工程的勘測(cè)方法、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討，同時(shí)簡(jiǎn)單地分析了GPS系統(tǒng)、RS系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)等在水利工程勘測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用，希望借此為我國(guó)水利行業(yè)的發(fā)展提供一些參考。

水利工程 勘測(cè)技術(shù) 趨勢(shì)分析

1　水利工程地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)的重要性

建國(guó)六十多年來(lái)，我國(guó)的水利工程事業(yè)發(fā)展迅速。尤其是近幾年來(lái)，我國(guó)對(duì)水利工程的質(zhì)量要求愈加嚴(yán)格，工程地質(zhì)的勘察為工程建設(shè)質(zhì)量和運(yùn)行期的安全，展現(xiàn)了第一手的基礎(chǔ)資料。水利工程的地質(zhì)勘察大體上保證了工程的順利進(jìn)行。實(shí)踐證明，不同的區(qū)域和地質(zhì)背景，決定了不一樣的地質(zhì)條件，工程的地質(zhì)條件只是大多數(shù)地質(zhì)環(huán)境中的一部分，受整體的支配，也是多次地質(zhì)運(yùn)動(dòng)在特定地區(qū)的反映。因此，必須重視地質(zhì)調(diào)查，做好地質(zhì)勘測(cè)。例如：在地質(zhì)構(gòu)造以壓扭應(yīng)力為主的地區(qū)，不同的地質(zhì)層之間可能由于層間錯(cuò)動(dòng)，導(dǎo)致軟弱地層的形成，在基巖中也可能發(fā)育成平緩斷裂。依據(jù)大、小地層構(gòu)造受力相一致的原理，我們就可以從較小構(gòu)造的形跡去推測(cè)被剝蝕掉的較大構(gòu)造的形態(tài)，從而恢復(fù)其原貌。

2　水利工程地質(zhì)的技術(shù)方法

2.1全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)方法

GPS體系廣泛用于水利工程的地質(zhì)勘測(cè)和定位，它在距離的控制方面能更好地解決跨河、跨溝等難以解決的問(wèn)題，及解決在勘察的區(qū)域控制點(diǎn)相對(duì)較少時(shí)的情況。在通視條件差、觀測(cè)條件不足的區(qū)域?qū)嵤┕こ痰牡刭|(zhì)勘察時(shí)，運(yùn)用GPS能大大的減少工作時(shí)間，提升測(cè)量精度。

2.2遙感技術(shù)（RS）體系技術(shù)

遙感技術(shù)根據(jù)平臺(tái)高度不同，可以分為航天性遙感、航空性遙感和地面性遙感3大類(lèi)。遙感技術(shù)具有視域廣闊、信息多樣、立體感強(qiáng)、衛(wèi)星影像周期性重現(xiàn)和資料獲取快速等特點(diǎn)，進(jìn)而被廣泛用于水利工程中相關(guān)的重大地質(zhì)問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題的分析與研究。

（1）區(qū)域構(gòu)造的穩(wěn)定性研究；由于遙感圖像可以提供大量的宏觀線性構(gòu)造信息，較好地折射區(qū)域地質(zhì)特性、水系分布和地貌特征，因而對(duì)所研究的區(qū)域構(gòu)造骨架，確定斷裂分布和活動(dòng)能力，以及評(píng)估工程及其周邊區(qū)域的穩(wěn)定性有重大作用。所以，遙感技術(shù)在研究此問(wèn)題之中是必用的手段之一。（2）調(diào)查水庫(kù)塌方、滑坡和泥石流；大型水利工程庫(kù)區(qū)的滑坡、塌方、泥石流和松散堆積體的相關(guān)調(diào)查中，部分工程可以應(yīng)用遙感技術(shù)中的航衛(wèi)片或者彩虹外片解譯地質(zhì)，結(jié)合野外的現(xiàn)場(chǎng)觀察，檢測(cè)和查明影響水庫(kù)兩岸相對(duì)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的較大型的塌滑體的數(shù)量、分布和穩(wěn)定狀態(tài)。（3）巖溶地質(zhì)調(diào)查技術(shù)；運(yùn)用遙感影像，尤其是利用彩虹的外影像開(kāi)展巖溶和巖溶的地質(zhì)調(diào)查，優(yōu)勢(shì)較為明顯。像片解譯不但能較好地解釋各種巖溶的地貌現(xiàn)象，而且可以利用它與其它介質(zhì)的紅外光譜差異，摸清地下水和泉水的分布狀況。高壩洲、招徠河和黃河的萬(wàn)家寨等各期工程都曾使用過(guò)彩虹外航片進(jìn)行解譯，用來(lái)研究巖溶和巖溶的滲漏問(wèn)題，均取到了很好的功效。（4）中、小比例尺的地質(zhì)測(cè)繪；推行遙感技術(shù)，在保持合理的場(chǎng)地工作量及現(xiàn)場(chǎng)的校核工作完成的前提下，中小性比例尺的地質(zhì)圖通過(guò)遙感成圖代替常規(guī)的地質(zhì)測(cè)繪。大型建筑物和其它重要的地區(qū)，遙感成圖技術(shù)是大比例尺的工程項(xiàng)目地質(zhì)圖所優(yōu)先考慮使用的。這在十年前的全國(guó)水利勘測(cè)會(huì)議上，由水利規(guī)劃院審核通過(guò)的“勘測(cè)技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)”這一文件所確立并推廣應(yīng)用。（5）地質(zhì)編錄；在大型水利工程的施工中需要開(kāi)展反饋設(shè)計(jì)、警示安全及存檔備查，可以首先通過(guò)地面的遙感技術(shù)實(shí)施高邊坡的、地下建筑物的以及大壩附近基坑的開(kāi)挖；其次進(jìn)行地質(zhì)的編錄，最后匯總信息，便可得到一份可信度高的地質(zhì)數(shù)據(jù)資料。（6）水土保持、抗洪和移民安置的容量研究；整合二十世紀(jì)末媒體的報(bào)道，我們可以了解到遙感技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域。在1994年，長(zhǎng)江勘測(cè)技術(shù)部門(mén)承擔(dān)長(zhǎng)江上游的水土保持和重點(diǎn)治理滑坡、泥石流及周邊穩(wěn)態(tài)區(qū)域的研究。該項(xiàng)研究利用TM衛(wèi)片對(duì)隴南、金沙江的下游和三峽庫(kù)區(qū)進(jìn)行解譯，并且依據(jù)它們各自的發(fā)育程度做出區(qū)劃圖，提出了客觀的防治意見(jiàn)和有關(guān)建立預(yù)警系統(tǒng)的基本構(gòu)想。此外，在前幾年，地礦部的物探中心與長(zhǎng)江委綜勘局共同對(duì)長(zhǎng)江中游區(qū)域防洪工程的現(xiàn)狀做了遙感調(diào)查，并用TM衛(wèi)片和彩虹外航片解譯，隨后編寫(xiě)了報(bào)告，報(bào)告的結(jié)果顯示遙感技術(shù)應(yīng)用的效果顯著。在移民安置的容量研究中，航衛(wèi)片，特別是彩虹外航片，依靠它對(duì)不同土地利用價(jià)值的判讀性和客觀性，為我國(guó)移民安置的容量研究切實(shí)地提供了新的手段。

2.3地理信息體系（GIS）的應(yīng)用

GIS技術(shù)不但可以自動(dòng)制作各種形式的平面圖、柱形圖、剖面圖和物體的等值線圖，這類(lèi)與工程相關(guān)的地質(zhì)圖件，而且可以處理不同的圖形、圖像和空間數(shù)據(jù)，并對(duì)與其有聯(lián)系的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理和空間分析。將GIS技術(shù)盡快地運(yùn)用到工程地質(zhì)的信息管理以及制圖輸出，是近幾年來(lái)地質(zhì)勘測(cè)行業(yè)的熱點(diǎn)和愈趨明顯的發(fā)展形勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多且相對(duì)比較成熟的軟件是MAPGIS，它是由我國(guó)地質(zhì)大學(xué)開(kāi)發(fā)并且研制完成的一種專(zhuān)業(yè)化的地理信息軟件。

2.4工程物探技術(shù)

我國(guó)的工程物探技術(shù)雖然起步相對(duì)較晚，但水利工程的勘測(cè)單位逐步引進(jìn)和配置了一些必備的儀器，如信號(hào)增強(qiáng)式的地震儀器、綜合式的測(cè)井儀器、電法儀器、透視儀器、聲波儀器、管線儀器、地質(zhì)雷達(dá)以及鉆孔式的彩色電視儀器等，都使物探技術(shù)格局發(fā)生了質(zhì)的變化。其中部分儀器是當(dāng)時(shí)甚至直到現(xiàn)在，都具有世界先進(jìn)的水平。其大幅度地提高了我國(guó)勘測(cè)部門(mén)數(shù)據(jù)采集的精度以及野外工作的效率，推動(dòng)了物探技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

3　水利工程勘測(cè)新的發(fā)展趨勢(shì)

地質(zhì)勘測(cè)新技能在我國(guó)的水利工程項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用，有

……

……效地促進(jìn)了水利工程建設(shè)的合理性與科學(xué)性。然而，在現(xiàn)實(shí)的地質(zhì)勘測(cè)工作中，仍然存在很多勘測(cè)方面的問(wèn)題。因此，我國(guó)水利工程的地質(zhì)勘測(cè)，若想得到更好的發(fā)展，必將逐漸走地向以下趨勢(shì)：其一，更為復(fù)雜地質(zhì)的建模理論和技術(shù)研究。針對(duì)水利工程建設(shè)中較為復(fù)雜的地質(zhì)，應(yīng)該在現(xiàn)今勘測(cè)技能的基礎(chǔ)上，深化卸荷條件下有關(guān)節(jié)理巖體的地質(zhì)力學(xué)影響和下巖溶介質(zhì)地質(zhì)的力學(xué)模型，以及在強(qiáng)震條件下有關(guān)水巖力學(xué)的作用模型和工程巖體的穩(wěn)定性研究。其二，進(jìn)行易崩滑性地質(zhì)災(zāi)害作用機(jī)理的研究，并對(duì)其進(jìn)行非線性的評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)。針對(duì)易出現(xiàn)崩滑的地區(qū)，深入分析該地質(zhì)體的構(gòu)造和信息的復(fù)雜性，另外需充分考慮該地質(zhì)體可能表現(xiàn)的各種信息。等信息整合匯總后，再著手勘測(cè)工作，最終可以為水利工程建造的安全性和穩(wěn)定性打下良好的基礎(chǔ)。

4　結(jié)論與建議

目前，在水利工程地質(zhì)勘測(cè)中是最常用的勘測(cè)方法有全球定位系統(tǒng)（GPS）的勘測(cè)技術(shù)、遙感 （RS）的勘測(cè)技術(shù)、以及地理信息系統(tǒng)的（GIS）勘測(cè)技術(shù)，各種新勘測(cè)新方法的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，為我國(guó)的水利工程建設(shè)譜寫(xiě)了新的篇章。然而，從今天的實(shí)際應(yīng)用情況看，采取新的方法開(kāi)展地質(zhì)勘測(cè)，其中尚存在著一些不足。因此，相關(guān)的勘測(cè)技術(shù)人員必須對(duì)當(dāng)前的水利工程勘測(cè)新方法深入了解，并在現(xiàn)有的勘測(cè)技能應(yīng)用基礎(chǔ)上，不斷的進(jìn)行技術(shù)變革與創(chuàng)新，唯有如此，才能促進(jìn)水利工程長(zhǎng)期的、穩(wěn)定性的發(fā)展。

［1］張鳳雛.水利水電工程勘測(cè)中物勘方法與技術(shù)應(yīng)用［J］.黑龍江水利科技，2014（28）：3-5.

［2］鄧水根.論新科技發(fā)展背景下水利水電工程地質(zhì)勘測(cè)的方法與技術(shù)［J］.河南科技，2014（5）.

郭立軍（1980—），男，河南信陽(yáng)人，本科，畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院水利工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)，項(xiàng)目經(jīng)理，主要從事水利工程項(xiàng)目管理，施工及基礎(chǔ)處理（水利工程基礎(chǔ)處理和建筑工程樁基）工作。