水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)工作中的技術(shù)應(yīng)用探析

洪萬(wàn)平

(黑龍江省龍江縣水務(wù)局，黑龍江 龍江 161100)

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水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)工作中的技術(shù)應(yīng)用探析

洪萬(wàn)平

(黑龍江省龍江縣水務(wù)局，黑龍江 龍江 161100)

一直以來(lái)，能源在中國(guó)民眾生活和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展中就扮演著十分重要的角色，但是隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，爆發(fā)了能源危機(jī)，對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重不利影響。為此，水文地質(zhì)和工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)勘測(cè)這類(lèi)與能源開(kāi)發(fā)、利用關(guān)聯(lián)緊密的工作變得越來(lái)越重要。同時(shí)，在經(jīng)濟(jì)和科技水平得到大力發(fā)展的當(dāng)代，為提高對(duì)自然資源的利用率，就必須在資源開(kāi)發(fā)和利用過(guò)程中積極引入和應(yīng)用各種新技術(shù)。文章探討和分析了水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)當(dāng)中技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題。

水工環(huán)；地質(zhì)勘測(cè)；技術(shù)應(yīng)用；探析

0　引　言

通過(guò)地質(zhì)勘測(cè)可以對(duì)地質(zhì)環(huán)境有更為深入、全面的了解，促進(jìn)對(duì)資源的開(kāi)發(fā)和利用，進(jìn)而為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步提供能源保障，推動(dòng)其更好地向前發(fā)展。水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)是指對(duì)水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)和工程地質(zhì)的勘察，通過(guò)這3項(xiàng)工作的開(kāi)展，可以在提高水資源利用率的同時(shí)使地下水生態(tài)系統(tǒng)維持在平衡狀態(tài)、有效保護(hù)環(huán)境質(zhì)量，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡、避免工程施工在地質(zhì)環(huán)境影響下出現(xiàn)安全問(wèn)題。下面對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)工作開(kāi)展中各種技術(shù)的應(yīng)用做具體探討。

1　水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)工作簡(jiǎn)析

水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)的對(duì)象是水文地質(zhì)和工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)，與人類(lèi)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、氣候、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展以及資源開(kāi)發(fā)利用間都有著直接聯(lián)系，伴隨著經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境發(fā)展越來(lái)越顯著的全球一體化趨勢(shì)，水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)工作已經(jīng)步入了促進(jìn)自然經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展模式。通過(guò)水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)工作的開(kāi)展能夠?qū)δ茉捶植寂c能源量有所了解，避免人們無(wú)節(jié)制使用能源，起到保護(hù)能源和環(huán)境的作用。同時(shí)，在城市規(guī)劃方向和發(fā)展規(guī)模方面可通過(guò)水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)合理分配能源和能源供給。此外，水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)還可與其他學(xué)科進(jìn)行交叉，協(xié)調(diào)合作，一同解決環(huán)境和健康、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)以及地質(zhì)生態(tài)問(wèn)題。

2　應(yīng)用于水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)中的技術(shù)

2.1GPS—衛(wèi)星定位技術(shù)的應(yīng)用

可通過(guò)衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)進(jìn)行定位的全球衛(wèi)星定位技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了全覆蓋，還有著全天候和精度高的特點(diǎn)，其在水工壞地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用可以使目標(biāo)點(diǎn)位置的勘測(cè)、認(rèn)定更為精確。該項(xiàng)技術(shù)的工作原理為：在衛(wèi)星進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)瞬間將其對(duì)目標(biāo)點(diǎn)位置的距離記錄下來(lái)，以此為起算數(shù)據(jù)，然后利用空間距離后方交會(huì)的方法測(cè)算目標(biāo)點(diǎn)位位置[1]。

在水工壞地質(zhì)勘測(cè)工作中應(yīng)用全球衛(wèi)星定位技術(shù)時(shí)要分別在勘測(cè)基準(zhǔn)站和觀測(cè)站內(nèi)放置一臺(tái)接收機(jī)，以使可見(jiàn)衛(wèi)星能夠在勘測(cè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)連續(xù)觀測(cè)，同時(shí)利用無(wú)線傳輸裝置把衛(wèi)星定位到的數(shù)據(jù)傳送到觀測(cè)站，之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成參數(shù)轉(zhuǎn)換之后將站點(diǎn)所處位置的基站向量解算出來(lái)，這樣就可以得到勘測(cè)點(diǎn)精準(zhǔn)的實(shí)際位置以及三維坐標(biāo)。

GPS全球定位導(dǎo)航主要通過(guò)以下2個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)：

1)利用機(jī)器內(nèi)部GPS定位模塊以及GPS星系在全球范圍的分布對(duì)點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)進(jìn)行精確定位，需要提出的是，在4顆衛(wèi)星能夠覆蓋的地方就能夠?qū)崿F(xiàn)定位導(dǎo)航。

2)將導(dǎo)航軟件安裝在帶有操作系統(tǒng)的機(jī)器平臺(tái)內(nèi)，利用它在地圖上將GPS定位模塊獲取的經(jīng)緯度信息反映到相應(yīng)的點(diǎn)上，這樣定完位之后你當(dāng)前位置就會(huì)在導(dǎo)航儀電子地圖上顯示出來(lái)。

同時(shí)，定位芯片每秒都會(huì)對(duì)定位進(jìn)行多次刷新，在所處勘測(cè)位置移動(dòng)的過(guò)程中，不僅會(huì)將自己位置在地圖上的運(yùn)動(dòng)變化顯現(xiàn)出來(lái)，還能夠定位到所要尋找的位置。

另外，導(dǎo)航軟件當(dāng)中還有1套能夠引導(dǎo)路徑的計(jì)算軟件，當(dāng)指定某一目的地后，該計(jì)算軟件就能夠根據(jù)需要規(guī)劃出行走路線，引導(dǎo)著向目的地行進(jìn)，讓水工壞地質(zhì)勘測(cè)更為準(zhǔn)確。

2.2RTK—實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分技術(shù)的應(yīng)用

RTK技術(shù)在水工壞地質(zhì)勘測(cè)工作中的應(yīng)用主要是通過(guò)GPS相位差分實(shí)現(xiàn)的，其中又包括位置差分和偽距差分以及相位差分。此項(xiàng)技術(shù)主要是利用系統(tǒng)差分法將觀測(cè)數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)誤差及時(shí)修正、更改過(guò)來(lái)，進(jìn)而確定衛(wèi)星定位結(jié)果的精準(zhǔn)度，將數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的準(zhǔn)確度提高上來(lái)。同時(shí)，其還在載波相位誤差的調(diào)整中起到一定作用，在應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)時(shí)能夠?qū)⒄`差值掌控在以厘米為單位的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)[2]。

在水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)中應(yīng)用RTK技術(shù)時(shí)，需要在基準(zhǔn)站內(nèi)放置一臺(tái)接收機(jī)，在流動(dòng)站上放置一臺(tái)或幾臺(tái)接收機(jī)，而且GPS衛(wèi)星同一時(shí)間發(fā)出的相同信號(hào)由基準(zhǔn)站與流動(dòng)站同時(shí)接收，對(duì)于基準(zhǔn)站獲取的觀測(cè)值，要在將其與已知位置信息比較的基礎(chǔ)上獲得GPS差分改正值，并利用無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)將該值傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，這樣就能使流動(dòng)站獲取的實(shí)時(shí)位置更為準(zhǔn)確。

需要提出的是，流動(dòng)站既可以處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也可以處于靜止?fàn)顟B(tài)。近些年來(lái)，RTK技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和環(huán)境治理當(dāng)中都發(fā)揮了重要作用，逐漸成為水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)工作中不可或缺的重要技術(shù)資源。

2.3遙感技術(shù)的應(yīng)用

遙感技術(shù)的出現(xiàn)使得人類(lèi)能夠從外層空間對(duì)地球進(jìn)行觀測(cè)，推動(dòng)了中國(guó)在國(guó)土認(rèn)識(shí)和資源開(kāi)發(fā)以及災(zāi)害研究等方面的發(fā)展。遙感技術(shù)最開(kāi)始是應(yīng)用在宏觀普查與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)上，之后才慢慢拓展到生態(tài)環(huán)境調(diào)查與污染監(jiān)測(cè)上面，現(xiàn)在遙感技術(shù)已經(jīng)成為獲取地理空間信息的主要技術(shù)，在自然資源調(diào)查和環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

遙感圖像的光譜分辨率與空間分辨率在空間技術(shù)得到發(fā)展進(jìn)步的同時(shí)有所提高，同地理信息系統(tǒng)與全球定位技術(shù)等共同構(gòu)成了一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。

在水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)工作中應(yīng)用遙感技術(shù)需要計(jì)算機(jī)技術(shù)的協(xié)助，而且已經(jīng)從以往的單一波段過(guò)渡到多源組合分析階段，多源波段多元模型的遙感技術(shù)使得水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)圖像更為完整和清晰，起到重要的指導(dǎo)作用。

2.4勘測(cè)準(zhǔn)備階段的技術(shù)應(yīng)用

2.4.1覆蓋地區(qū)與水下地段勘測(cè)

在這個(gè)過(guò)程中可利用高電阻法和低電阻法分別進(jìn)行巖石致密和巖石分布范圍的疏松工作。對(duì)于像中性巖石和酸性巖石、變質(zhì)巖與基性火成巖這類(lèi)強(qiáng)磁巖石和弱磁性沉積巖石地質(zhì)，可采用磁性勘測(cè)技術(shù)；對(duì)于地下水豐富，且炭質(zhì)和黃鐵礦含量高的巖石分布以及地下水滲透活動(dòng)區(qū)域分布，可采用自然電位法進(jìn)行確定。

2.4.2基巖頂板深度勘測(cè)

1)在這個(gè)過(guò)程中主要會(huì)用到電測(cè)探法來(lái)制作高程圖。

2)當(dāng)?shù)刭|(zhì)與電性條件一般時(shí)，可采用勘測(cè)成果誤差為15%左右的電測(cè)剖面法進(jìn)行勘測(cè)。

3)當(dāng)基層埋深超出30 m時(shí)，應(yīng)采用精確度更高的地震勘測(cè)法。

2.4.3地下水位勘測(cè)

當(dāng)勘測(cè)地區(qū)屬于干旱地區(qū)時(shí)，因?yàn)榈叵滤缓秃畬与娮瓒急容^低，勘測(cè)時(shí)應(yīng)采用電測(cè)深法和電測(cè)剖面法；當(dāng)?shù)V水電阻比淡水電阻高時(shí)，可先利用電測(cè)剖面法確定高電阻范圍，然后根據(jù)地質(zhì)材料選擇適宜鉆探勘測(cè)和驗(yàn)證地下水位。

2.4.5初步設(shè)計(jì)階段的技術(shù)應(yīng)用

2.4.5.1建筑材料勘測(cè)

在工程地質(zhì)勘測(cè)中勘測(cè)建筑材料時(shí)主要以砂石和土壤等為勘測(cè)對(duì)象，所以，對(duì)勘測(cè)并沒(méi)有很高的精度要求，在勘測(cè)建筑材料分布范圍和材料地延深時(shí)可采用電阻法，同時(shí)還能夠?qū)⒌叵滤纳疃却_定下來(lái)。

2.4.5.2地下水流向和流速勘測(cè)

通常水文地質(zhì)勘測(cè)中勘測(cè)地下水流向和流速時(shí)，都是于鉆孔附近選擇那些地形平坦的地點(diǎn)，將套管下到鉆孔后采用充電法進(jìn)行勘測(cè)。

2.4.5.3基石巖縫勘測(cè)

先在基巖上部位置設(shè)定一個(gè)定點(diǎn)，然后圍繞定點(diǎn)設(shè)置不同的電勘測(cè)方向，然后把標(biāo)于平面圖上面的電阻率連在一起，構(gòu)成橢圓形狀的曲線，進(jìn)而判斷出裂縫方向。

2.4.6其他技術(shù)的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在淺層地質(zhì)勘測(cè)工作中逐漸應(yīng)用到多雷達(dá)技術(shù)和層析雷達(dá)技術(shù)以及三維雷達(dá)系統(tǒng)，在技術(shù)不斷改進(jìn)的過(guò)程中，可以采集三維數(shù)據(jù)的雷達(dá)激光經(jīng)緯儀技術(shù)也逐漸應(yīng)用到水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)當(dāng)中。此外，針對(duì)不同的探測(cè)目標(biāo)可以引進(jìn)應(yīng)用性能良好的撂地雷達(dá)系統(tǒng)。

3　結(jié)　語(yǔ)

水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)工作在能源開(kāi)發(fā)、利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面有著不可替代的積極作用，有助于經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境、社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。為此，在實(shí)際工作開(kāi)展中應(yīng)積極應(yīng)用GPS全球衛(wèi)星定位、遙感、RTK等現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)，切實(shí)提升水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)水平和和質(zhì)量。

[1]李偉,何應(yīng)彬.論水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)工作中的技術(shù)應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(3):295-295.

[2]呂丹.水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)工作中的技術(shù)應(yīng)用探討[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2015(6):159.

Analysis of Hydraulic Ring Application in Geological Survey

HONG Wan-ping

(Longjiang County Water Affairs Bureau，Longjiang 161100，China)

Energy takes very important roles in people's lives，economy and social development，with the rapid development of society and economy，the energy crisis breaks out，which affects seriously the sustainable development of the economy and society.Therefore，the hydrological geology，engineering geology and engineering geological survey related closely with energy development and use，is becoming more and more important.Meanwhile，in order to increase the use rate of natural resources，various new techniques must be introduced and applied during the process of resource development and use when Chinese economy and scientific technique are development vigorously.

hydraulic ring；geological survey；technological application；analysis

1007-7596(2016)05-0110-02

2016-03-15

洪萬(wàn)平(1967-)，男，黑龍江龍江人，工程師。

P627

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