論述水工環(huán)地質(zhì)的技術(shù)的應(yīng)用

付章虎 田靜 龔業(yè)強

摘 要：我國地質(zhì)找礦事業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)和問題，比如不少礦產(chǎn)資源漸顯枯竭，重大地質(zhì)找礦成果不多，找礦體制和機制不完善、不配套，總體上地質(zhì)找礦工作滯后于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，礦產(chǎn)（包括地下水）開發(fā)引發(fā)的生態(tài)環(huán)境惡化，需要實現(xiàn)地質(zhì)找礦與生態(tài)環(huán)境保護(hù)同步，并在某些地區(qū)實現(xiàn)從找礦開發(fā)向生態(tài)環(huán)境保護(hù)轉(zhuǎn)變，但我們?nèi)匀皇軅鹘y(tǒng)地質(zhì)找礦工作陳舊的投資格局和思維習(xí)慣及動力的束縛，始終沒有把生態(tài)環(huán)境保護(hù)放在一個重要位置等等。這些表明，進(jìn)一步發(fā)展地質(zhì)找礦事業(yè)，需要在以前取得的光榮成績的基礎(chǔ)上，生長出新的思想、新的理論、新的體制和機制。

關(guān)鍵詞：水工環(huán)；地質(zhì)勘探；應(yīng)用范圍；技術(shù)

1、水工環(huán)地質(zhì)的概述

水工環(huán)地質(zhì)就是水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)。礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作是礦產(chǎn)普查與勘探中一個重要的組成部分，水工環(huán)地質(zhì)資料是正確評價礦床開采技術(shù)條件不可缺少的。因此礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作的程度和精度，勢必影響到整個礦區(qū)的評價和礦床的合理開發(fā)利用及規(guī)劃，同時還影響到礦床開發(fā)利用過程中可能發(fā)生的突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害或安全事故的處理決策問題及礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理方案的制訂和實施。礦區(qū)在開展地質(zhì)勘查工作同時，水工環(huán)地質(zhì)工作也應(yīng)同時并進(jìn)。

2、水工環(huán)工作存在的問題

盡管水工環(huán)地質(zhì)工作一直處在國家、社會與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前沿，但是仍需“更加緊密地與國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展相結(jié)合，更加主動地為經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展服務(wù)”。目前，在水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查工作中尚存在如下亟待改進(jìn)和加強之處：

（1）大調(diào)查隊伍不健全：為了適應(yīng)地質(zhì)工作由資源型向資源+ 環(huán)境型轉(zhuǎn)變，中國地調(diào)局機關(guān)成立了水工環(huán)部，極大加強了水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查工作的管理能力。老一代地質(zhì)工作者仍然是地質(zhì)大調(diào)查的主力，而目前尚未培養(yǎng)出足夠多的具有較高戰(zhàn)略分析和綜合分析能力的中青年骨干隊伍。

（2）國家層次的地調(diào)項目不夠：目前水工環(huán)大調(diào)查項目幾乎涉及各個領(lǐng)域，覆蓋全國，但是，由于經(jīng)費投入明顯不足，因此，像“400個縣市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃”，“鄂爾多斯周緣地下水”，“長江中下游水患區(qū)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查”等反映國家意志，具有較強公益性、戰(zhàn)略性和基礎(chǔ)性的項目不多。應(yīng)該按照“有所為有所不為”的原則，對水工環(huán)地質(zhì)工作全面規(guī)劃，使有限的資金產(chǎn)生更大效益。

（3）成果轉(zhuǎn)化亟待加強：“長江中下游水患區(qū)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查”、“黃河中下游地質(zhì)環(huán)境調(diào)查”、“首都圈地區(qū)環(huán)境地質(zhì)與水文地質(zhì)調(diào)查”、“塔里木盆地地下水資源勘查”等許多項目已在實施并取得初步成果，應(yīng)該盡快將水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查成果推向社會，力爭參與到這些地區(qū)社會與經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)計劃中去。

3、水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)應(yīng)用

GPS、RTK 技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)中的應(yīng)用情況，使得節(jié)省了時間提高了效率；

（1）GPS 技術(shù)的基本原理。GPS 衛(wèi)星定位的基本原理是將無線電信號發(fā)射臺從地面點搬到衛(wèi)星上，組成一個衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，應(yīng)用無線電測距交會的原理，便可由3 個以上地面已知點（控制站）交會出衛(wèi)星的位置，反之利用3 顆以上衛(wèi)星的已知空間位置又可交會出地面未知點（用戶接收機）的位置。用戶使用GPS 接收機在某一時刻同時接收3 顆以上的GPS 衛(wèi)星信號，測量出測站點（接收機天線中心）到3顆以上GPS 衛(wèi)星的距離，并解算出該時刻GPS 衛(wèi)星的窄間坐標(biāo)，據(jù)此利用交會法解算出測站點的位置。實時動態(tài)測量的基本工作方法是，在基準(zhǔn)站上安置l 臺GPS 接收機，對所有可見GPS 衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備實時地發(fā)送給用戶觀測站（流動站）。在流動站上，GPS 接收機在接收GPS 衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后根據(jù)GPS 相對定位的原理，即時解算出相塒基準(zhǔn)站的基線向量，解算出基準(zhǔn)站的WGS-84 坐標(biāo)；再通過預(yù)設(shè)的WGS-84 坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，實時地計算并顯示出用戶需要的三維坐標(biāo)及精度；

（2）IRTK 的基本原理：RTK 技術(shù)采用差分GPS位置差分、偽距差分、相位差分3 類中的相位差分。這3 類差分方式都是由基準(zhǔn)站發(fā)送改正數(shù)，由流動站接收并對其測量結(jié)果進(jìn)行改正，以獲得精確的定位結(jié)果。RTK 的工作原理是將一臺接收機置于基準(zhǔn)站上，另一臺或幾臺接收機置于流動站上，基準(zhǔn)站和流動站同時接收同一時間、相同GPS 衛(wèi)星發(fā)射的信號，將基準(zhǔn)站所獲得的觀測值與已知位置信息進(jìn)行比較，得到GPS 差分改正值，然后將這個改正值及時地通過無線電數(shù)據(jù)鏈電臺傳送給流動站，以求得流動站較準(zhǔn)確的實時位置。流動站可處于靜止或運動狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集與處理：90 年代初，GPS 資料由單點采集過渡到連續(xù)采集。使GPS 技術(shù)的應(yīng)用向前邁了一大步。地震資料處理的方式基本適用于GPS 資料的處理。

4、我國水工環(huán)地質(zhì)勘察中當(dāng)前需要解決的主要問題

在我國水工環(huán)地質(zhì)勘察中當(dāng)前需要解決的主要問題有：加強地調(diào)項目的原始創(chuàng)新，下大力氣抓精品，加快成果轉(zhuǎn)換；加強項目運行全過程的科學(xué)管理，搞好前期論證和總體設(shè)計：加強人才隊伍培養(yǎng)，用現(xiàn)代科技推動水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查工作：加強地調(diào)基地建設(shè)，注重水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查項目的可持續(xù)發(fā)展。開展專題性戰(zhàn)略研究，完善水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查部署。

5、水工環(huán)研究中新技術(shù)、新方法的應(yīng)用

（1）地理信息系統(tǒng)（GIS），地理信息系統(tǒng)作為一種應(yīng)用技術(shù)是以處理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，而地質(zhì)信息的特點決定了使用GIS技術(shù)的優(yōu)越性，從而使該項技術(shù)在地學(xué)的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

（2）遙感技術(shù)（RS），遙感技術(shù)在水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及新近形成的環(huán)境地質(zhì)學(xué)科中近30年的應(yīng)用，走過一個從定性評價到半定量、定量評價，從指示要素分析到計算機模型模擬，從單一解譯到綜合方法互補等階段，充分顯示了其信息量大、宏觀、快速、節(jié)省經(jīng)費，且具有多時相動態(tài)監(jiān)測等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于水文地質(zhì)勘查、評價、大型工程選線（址）、區(qū)域穩(wěn)定性評價、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、評價預(yù)測及地質(zhì)環(huán)境評價預(yù)測等領(lǐng)域。

（3）物探技術(shù)，由于物探技術(shù)能提供多種描述地質(zhì)材料的物理參數(shù)并具有速度快、成本低和不破壞地質(zhì)環(huán)境的優(yōu)點，在水工環(huán)勘查的歷史上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。近十幾年來，在時空域內(nèi)利用高分辨率技術(shù)勘查地質(zhì)目標(biāo)的成功，使水工環(huán)物探勘查技術(shù)取得了長足的進(jìn)展。

（4）水質(zhì)測試技術(shù)，目前國內(nèi)外的實驗測試手段，從分析原理劃分，大致可分為兩大類：即化學(xué)分析法和物理分析法。這兩類分析方法之間并不是相互孤立和對立的，在實際分析工作中，應(yīng)根據(jù)具體情況和要求，綜合考慮儀器分析和化學(xué)分析的特點，揚長避短，選用適當(dāng)?shù)姆治龇椒ā＿@就要求分析化學(xué)工作者必須同時掌握好這兩類分析方法。這種分析方法是以物質(zhì)的物理、物理化學(xué)性質(zhì)（光譜及電化學(xué)性質(zhì)）為基礎(chǔ)并使用特殊儀器進(jìn)行分析的測試方法。目前在水、工、環(huán)測試中主要應(yīng)用以下各類方法：原子吸收光譜分析法、發(fā)射光譜分析法、原子熒光光譜法、電化學(xué)分析法、色譜法和同位素測試。

6、結(jié)語

在水工環(huán)地質(zhì)中對GPSRTK 技術(shù)的采用，已經(jīng)得到了很好驗證，可以一步到位外業(yè)的測量，節(jié)省了很多不必要的中間環(huán)節(jié)，對外業(yè)工作量進(jìn)行最大限度地減少，從而縮短整個測量工期，提高工作效率。同時，簡化外業(yè)工序和迅速完成也可以使所有的后續(xù)專業(yè)工序更快的完成。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張人權(quán)等.當(dāng)代水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展趨勢與對策[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2005（1）.

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