水利水電工程地質(zhì)勘測的主要方法及其發(fā)展研究

曹克元

(山西省運城市水利勘察院，山西 運城 044000)

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水利水電工程地質(zhì)勘測的主要方法及其發(fā)展研究

曹克元

(山西省運城市水利勘察院，山西 運城 044000)

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，中國的水利水電工程也得到了空前的加速發(fā)展，水利水電工程關(guān)乎中國的民生國計，而地質(zhì)勘測是水利水電工程最重要的組成部分，因此在建設(shè)水利水電工程中應(yīng)加強其地質(zhì)勘測技術(shù)的方法。由于水利水電工程的地質(zhì)勘測質(zhì)量會直接影響其工程建設(shè)的質(zhì)量，與此同時面對市場提出越來越高的水利水電地質(zhì)勘測的壓力，因此應(yīng)不斷加強地質(zhì)勘測技術(shù)以及方法，確保水利水電工程建設(shè)的順利進行。

水利水電工程；地質(zhì)勘測；勘測方法；GPS；物探技術(shù)

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，水利水電工程建設(shè)從深到廣再到精度對地質(zhì)勘測技術(shù)提出更高的要求，許多傳統(tǒng)的勘測技術(shù)已經(jīng)無法滿足目前的工程需要，因此，利用科學(xué)化、創(chuàng)新性的技術(shù)是目前地質(zhì)勘測技術(shù)的新發(fā)展，運用合理的方法對水利水電工程進行地質(zhì)勘測，對建設(shè)水利水電工程具有重大的意義。

隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展以及地理學(xué)等理論的基礎(chǔ)進步，推動了水利水電工程勘測技術(shù)的快速發(fā)展，文章就水利水電工程地質(zhì)勘測技術(shù)方法的應(yīng)用以及發(fā)展進行了探究。

1 利用電子信息科學(xué)技術(shù)

1.1 應(yīng)用GPS全球定位系統(tǒng)

GPS的精確性以及準(zhǔn)確性有效的提高了工作效率，因此我們將GPS技術(shù)運用到水利水電地質(zhì)勘測上，GPS技術(shù)體現(xiàn)在它方便、靈活，應(yīng)用的范圍也變得越來越廣泛。在水利水電工程地質(zhì)勘測中要求的精度越來越高，而GPS技術(shù)正好可以解決目前的問題，利用GPS技術(shù)測量能夠精準(zhǔn)的測量空間以及地面的點、線、面三個要素的相關(guān)信息。

傳統(tǒng)的測量技術(shù)是在觀測站點與站點之間進行勘測，并且必須具備優(yōu)良的通訊功能，這就限制了觀測站點之間的建設(shè)問題。而使用GPS全球定位系統(tǒng)就不需要觀測站點之間必須保持較強的通訊功能，所以它操作起來就更加方便、快捷，提高工作效率。不僅如此，這種勘測技術(shù)還具有許多的智能功能，因此，極大的提高了勘測的準(zhǔn)確性、以及長久性，不再受任何時間以及空間的限制。

GPS全球定位系統(tǒng)與計算機相連接，將獲取到的數(shù)據(jù)信息輸入進計算機里，并對數(shù)據(jù)信息進行智能化的分析，并對數(shù)據(jù)分析進行妥善的處理。這就能根據(jù)精確的數(shù)據(jù)信息在處理水利水電工程建設(shè)中出現(xiàn)的難題也迎刃而解，特別是在特殊條件下，為了提升數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，應(yīng)用GPS全球定位技術(shù)對水利水電工程地質(zhì)勘測。

根據(jù)《全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范》可以將GPS劃分為AA、A、B、C、D、E六個等級，各級GPS網(wǎng)相鄰點間基線長度可以用以下式子表示：

(1)

式中：σ為標(biāo)準(zhǔn)差，mm；a為固定誤差，mm；b為比例誤差系數(shù)；d為相鄰點間距離，mm。

上式a、b的取值根據(jù)GPS控制網(wǎng)的精度選擇，精度分級見表1。

表1 GPS控制網(wǎng)的精度分級

1.2 應(yīng)用地理信息系統(tǒng)

利用計算機的硬件以及軟件的支持，對地球表層整個或者部分(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述等等的技術(shù)系統(tǒng)。應(yīng)用GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)，對水利水電工程建設(shè)的地質(zhì)勘測的技術(shù)支持，該系統(tǒng)可以對勘測地質(zhì)的各種空間數(shù)據(jù)資源信息進行系統(tǒng)的分析，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)資源信息與實踐中的信息進行對比分析以及測試，通過不斷的反復(fù)測試用來確保測試的精準(zhǔn)性。

所以，可以利用GIS(地理信息系統(tǒng))對水利水電工程進行地質(zhì)勘測，對地質(zhì)勘測中的平面圖、樹狀圖、柱形圖、扇形圖等等類型的圖進行精確的繪制，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)技術(shù)對地質(zhì)勘測顯示的相關(guān)圖像以及相關(guān)信息進行科學(xué)化、智能化的分析。如利用GIS可以對滑坡發(fā)育分布圖和坡度圖進行疊加求交運算，求出各坡度段的滑坡分布面積，下列5個圖為利用GIS的數(shù)據(jù)處理過程。

圖1 坡度圖與滑坡分布圖空間疊交分析結(jié)果圖

表2 滑坡分布面積與坡度關(guān)系

圖2 滑坡分布面積與坡度的原始分段分維序列圖

圖3 滑坡分布面積與坡度一階累計和分段分維序列圖

圖4 滑坡分布面積與坡度二階累計和分維序列圖

1.3 應(yīng)用遙感技術(shù)(RS)

遙感技術(shù)是應(yīng)用電磁波原理，運用傳感器對各種各樣的遠距離物體或者目標(biāo)所反射或者輻射的電磁波、可見光、紅外線等信號進行收集、整理、分析，對目標(biāo)物體進行探測以及識別，最后形成我們看得見的圖像。該技術(shù)可以在勘測過程中對地面的景觀以及物體進行探測以及識別智能化技術(shù)。

在水利水電建設(shè)中應(yīng)用RS(遙感技術(shù))不僅能夠促進地質(zhì)勘測精確性的質(zhì)量以及擴大勘測的覆蓋面積，也能夠有效的提高在勘測過程中的選線以及選址等工作的質(zhì)量，并且能對水利水電建設(shè)工作的整體進行有效的控制，提升水利水電地質(zhì)勘測的工作效率。

如在質(zhì)地勘測過程中，遇到特殊的地質(zhì)地貌相對比較復(fù)雜的時候，相關(guān)的工作人員在進行實地勘測時往往容易忽略一些關(guān)鍵性的問題，無法確保相關(guān)人員的生命安全，造成巨大的損失。

所以，可以將遙感技術(shù)運用到一些比較復(fù)雜的地質(zhì)情況進行勘測工作，如地震、滑坡、泥石流等等復(fù)雜情況，能有效的提高工作效率。利用電磁波的不同波長通過遙感反射的特征圖見圖5。

2 利用物探技術(shù)

為了準(zhǔn)確定位水利水電工程質(zhì)地構(gòu)造的具體位置以及結(jié)構(gòu)深度、廣度等進行智能化的評價，應(yīng)在水利水電工程地質(zhì)勘測中應(yīng)用物探技術(shù)，將要勘測的區(qū)域位置作為對象，用勘測的儀器裝置作為勘測的載體。該技術(shù)非常適用于對精度要求較高以及一些特殊條件艱苦的野外勘測中。

應(yīng)用地球物理層析成像技術(shù)，就是在勘測的過程中借助外力然后進行接受或者反射的方法，這種方法對于所產(chǎn)生的波長進行集中化的采集并集中化的處理。

圖5 不同波長遙感反射特征圖

可以對收集到的波速值進行模擬，構(gòu)建模型，并作為該地區(qū)的推論和探索其穩(wěn)定的程度以及整體的變化趨勢。

可以高效的、準(zhǔn)確的反應(yīng)水利水電工程建設(shè)施工地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)完整性，并且對完整性進行評價。三維地質(zhì)建模體現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

3 水土保持與移民安置研究

3.1 水土保持問題

在水利水電工程地質(zhì)勘測項目中，不可忽視的一點是所測區(qū)域的土質(zhì)構(gòu)造，由于項目規(guī)模較大，還必須對所測區(qū)域進行解譯與發(fā)育程度的劃分。在1994年，由長江勘測技術(shù)研究所承擔(dān)的長江上游水土保持重點治理區(qū)滑坡、泥石流發(fā)育程度與穩(wěn)態(tài)區(qū)域研究項目中，運用TM衛(wèi)片對隴南、金沙江下游、三峽庫區(qū)3大片區(qū)土質(zhì)構(gòu)造進行解析，作出了區(qū)劃圖，并針對不同區(qū)域出現(xiàn)的問題制定了相應(yīng)的解決方案。

3.2 移民安置問題

從1992年便著手開辦的三峽移民工程，歷經(jīng)18a，至2010年才宣告結(jié)束。近140萬的重大移民安置問題，是三峽工程面臨的最大困擾，其中16萬多移民為了支持國家水利水電工程項目發(fā)展，甚至遠赴外省安家。遠離從小生活的家鄉(xiāng)，會遇到很多現(xiàn)實問題，其中就業(yè)就是一大難題，大部分移民為農(nóng)民，沒有什么專業(yè)技能，國家為解決移民就業(yè)問題，共投資6億資金提供就業(yè)培訓(xùn)。

圖6 三維地質(zhì)建模體現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖

4 實際應(yīng)用案例分析

在我國新疆地區(qū)的很多水利水電工程地質(zhì)勘測中，采用的方法主要有山地勘探、工程鉆探、遙感技術(shù)等，本文主要對金剛石鉆進技術(shù)的實際應(yīng)用進行合理分析，以了解地質(zhì)勘測技術(shù)在水利水電工程中發(fā)揮的重要作用。由于新疆的地理條件比較惡劣，因此，金剛石是水利水電工程施工中經(jīng)常遇見的地質(zhì)情況，需要注重金剛石鉆進技術(shù)的合理應(yīng)用，才能真正達到水利水電工程地質(zhì)勘測的重要目的。首先，本文施工的區(qū)域范圍內(nèi)，巖石的風(fēng)化程度與開孔鉆頭的選取有直接聯(lián)系，一般此案有的巖心管為0.3～0.5m，在鉆孔深度不斷增加的情況下，可以適當(dāng)增加巖心管的長度，以消除傾斜情況。目前采用的主要是麻花鉆，在鉆進至風(fēng)化巖時，需要采用短巖心管來操作，以便將巖粉及時取出。其次，在綜合分析孔深、孔徑等情況以后，合理確定套管層數(shù)，嚴(yán)禁出現(xiàn)套管彎曲的情況，必須確保各個連接部分的牢固性。同時，套管口的封閉需要此案有黏土或水泥，以免巖粉落入套管，從而保證鉆進工作正常開展。最后，在正式下鉆時，必須緩慢進過掉塊、孔口管換徑位置等，如果遇到阻擾情況，必須緩慢轉(zhuǎn)動鉆具，以免鉆具和地質(zhì)環(huán)境受到極大影響。

綜上所述，水利水電工程建設(shè)地質(zhì)勘測方法技術(shù)正處于快速發(fā)展的時代，水利水電工程是加強水利水電資源開發(fā)的重要條件，因此，地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)質(zhì)量對于水利水電工程建設(shè)有非常重要的影響。

[1]詹東.淺談水利水電工程地質(zhì)勘測的主要方法及其發(fā)展[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2015(11):2896-2898.

[2]阿金.水利水電工程地質(zhì)勘測的主要方法[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2014(13):556.

[3]鐘國春.淺析水利水電工程地質(zhì)勘測的主要方法[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊,2013(03):184.

TV221.2

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1007-7596(2016)08-0035-03

2016-06-24

郭麗(1969-)，女，遼寧綏中人，工程師，研究方向為農(nóng)田水利、節(jié)水灌溉、水資源論證及調(diào)查評價、水利水電工程、水利工程施工、水土保持等。