水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用

李 斌

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘察開發(fā)局四0五隊(duì)，湖南 吉首 416000）

1 水工環(huán)地質(zhì)勘察的現(xiàn)狀分析

最近幾年，大部分地區(qū)開始對土地資源和地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查和研究，相關(guān)工作人員也正在找礦、努力發(fā)展勘察工作，堅(jiān)持“地大物博、努力挖掘”的思想原則，打破傳統(tǒng)的“墨守成規(guī)、自我循環(huán)”的工作狀態(tài)，突破舊思想帶來的束縛、突破一成不變的工作模式、不斷挖掘出創(chuàng)新的思路，改變工作人員傳統(tǒng)的思維模式，提高他們水工環(huán)地質(zhì)勘察中的工作能力、提升他們的專業(yè)技能和水平。對于地質(zhì)較為復(fù)雜的地區(qū)來說，水工環(huán)地質(zhì)勘察工作是一項(xiàng)復(fù)雜程度比較高、難度系數(shù)比較大工作，無形中給相關(guān)工作人員帶來巨大的壓力和考驗(yàn)，與此同時也會面臨著各種各樣的問題。

2 水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用

2.1 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用

2.1.1 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)的基本原理

它的基本工作原理就是無線電信號發(fā)射臺首先發(fā)生了轉(zhuǎn)移，從地面轉(zhuǎn)移到衛(wèi)星上，從而形成一個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，然后再利用無線電測距交會的基本原理，這樣可以發(fā)現(xiàn)它就是利用三個以上的地面點(diǎn)交會出一個控制點(diǎn)，這就是衛(wèi)星的位置。與這相似的是利用三個以上明確了衛(wèi)星定位可以交會出用戶接機(jī)的位置。根據(jù)逆反原理，用戶與此同時可以根據(jù)GPS衛(wèi)星接收定位系統(tǒng)技術(shù)可以在同一時間內(nèi)檢測到三個GPS衛(wèi)星定位，同時還可以確定GPS衛(wèi)星的坐標(biāo)點(diǎn)，最后利用交會解法可以檢測出網(wǎng)站的具體位置。對于實(shí)時動態(tài)測量方法，它的基本原理就是在基準(zhǔn)站上安設(shè)一個GPS接收設(shè)備，流動站上的相關(guān)GPS接收設(shè)備就會感應(yīng)到衛(wèi)星位置，然后無線電設(shè)備進(jìn)行信息傳輸和接收，對實(shí)測數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行科學(xué)有效的輸送，其實(shí)就是利用GPS相對定位的基本原理，然后地方坐標(biāo)系和WGS-84坐標(biāo)系進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和輸送，可以實(shí)時動態(tài)測量出用戶需要的相關(guān)位置，提高了定位的科學(xué)性、可靠性、準(zhǔn)確性。

2.1.2 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

最近幾年，電子全站儀、先進(jìn)的設(shè)備已經(jīng)投入使用，但地質(zhì)勘察工作仍然得不到有效改進(jìn)，工作效率低，加大了勘測周期。為了提高勘測正確性，GPS技術(shù)具有良好的使用前景，它具有三維定位的優(yōu)勢，不需要擔(dān)心測點(diǎn)間通視，造標(biāo)，數(shù)據(jù)處理等誤差。與此同時在地質(zhì)勘測過程中可以科學(xué)的進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)地定點(diǎn)、放線等，可以提高勘測位置和方向的準(zhǔn)確性，除此之外GPS在地質(zhì)勘測中的應(yīng)用方面主要有以下幾點(diǎn)∶

一是GPS水準(zhǔn)高程在地質(zhì)勘測中的應(yīng)用；這種方法適用于一些小測量項(xiàng)目，通常情況下把GPS水準(zhǔn)測量法和國家高程網(wǎng)相結(jié)合使用，標(biāo)識好聯(lián)測點(diǎn)，且它們之間的距離不大于10千米，可以達(dá)到四等水準(zhǔn)測量的效果，提高了數(shù)據(jù)的正確性。

二是GPS技術(shù)在圖根控制測量的應(yīng)用；傳統(tǒng)的測量方法存在許多不足之處，很容易受到惡劣天氣的影響難以勘察測量任務(wù)，但GPS技術(shù)可以解決上面出現(xiàn)的問題，首先進(jìn)行細(xì)致的觀測，然后接收衛(wèi)星可以同步觀測數(shù)據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，并且及時更新結(jié)算結(jié)果，達(dá)到理想結(jié)果就結(jié)束實(shí)時觀測。

三是GPS技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用；在GPS技術(shù)的應(yīng)用下，可以對一些復(fù)雜的地理地勢、周圍環(huán)境進(jìn)行科學(xué)的描繪測量，結(jié)合先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能在計(jì)算機(jī)上描繪出三維立體圖像，還可以對一些細(xì)節(jié)進(jìn)行分析，從而達(dá)到逼真、現(xiàn)實(shí)的效果。

利用GPS定位系統(tǒng)可以檢測到一些有用的原始數(shù)據(jù)，礦業(yè)局也可以利用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)對地震地質(zhì)進(jìn)行勘察；同時相關(guān)工作人員也可以通過采集到的反射波、電磁波、透射系數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)，為地質(zhì)勘察提供有利的參考價值。但它也存在許多不足之處，一是容易受高程異常值問題的影響,例如：大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程的工作數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)問題，,影響高程測量數(shù)據(jù)的精度。二是解算時間過長，沒能得到固定、浮點(diǎn)、差分解等現(xiàn)象,需要采用提高高度或短距離偏移的方法來糾正。三是RTK容易受到天氣、衛(wèi)星信號、數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)扔绊懀瑪?shù)據(jù)不精確。四是耗電量比較大。五是容易受到電離層的影響點(diǎn),測量很難得到固定解。

2.2 遙感技術(shù)的應(yīng)用

從它的發(fā)展范圍來看，它首先應(yīng)用到動態(tài)監(jiān)測和宏觀普查中，后來由于它的應(yīng)用效果較好，逐漸推廣到生態(tài)環(huán)境調(diào)查、污水監(jiān)測方面，對生態(tài)環(huán)境調(diào)查和污水監(jiān)測起著重要作用。同時遙感技術(shù)對空間監(jiān)測也有重要意義，它的空間分辨率、光譜分辨率得到了完善，在地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用也取得了飛躍式發(fā)展。除此之外，在尋找礦、水、熱等資源；開發(fā)草原、荒地、林木等；監(jiān)測洪水、臺風(fēng)、火災(zāi)等具有重要意義，例如：科技人員按照衛(wèi)星照片可以對塔里木盆地北部石油地質(zhì)情況的進(jìn)行解釋解釋，勘測到新的成油相關(guān)信息，為人類覓得新油田;同時還可以描繪出大同煤田的具體位置，了解含煤層等。衛(wèi)星遙感技術(shù)發(fā)揮的作用不容小覷，但它也存在許多不足之處，例如：這種技術(shù)只能在電磁波譜表現(xiàn)出從可見光到微波段電磁波譜的輻射的一些特征，不能表示出其余波譜段的特性。

其次，衛(wèi)星遙感信息主要反映是近地表的相關(guān)運(yùn)動狀態(tài)，，不利于地下深處。最后，衛(wèi)星遙感信息數(shù)據(jù)的確定性與信息應(yīng)用反演時的不確定性產(chǎn)生了差異。

2.3 電法水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)的應(yīng)用

2.3.1 激發(fā)極化法及其應(yīng)用

它的基本工作原理是指在一定的供電電流的作用下，二次場電位差（ΔU2）隨時間變化的特點(diǎn)和規(guī)律求得視極化率ηS、充電率M等參數(shù)找礦和找水的激發(fā)極化法。首先綜合考慮但巖石、礦石的激發(fā)極化效應(yīng)作用，制定一組合理化的電法勘探方法。與此同時，它根據(jù)電流方式可以分為直流激發(fā)極化法（時間域法）和交流激發(fā)極化法(頻率域法(SIP))兩種方法。一般情況下使用的電極排列順序主要由中間梯度排列、聯(lián)合剖面排列、固定點(diǎn)電源排列以及對稱四極測深排列構(gòu)成的。

根據(jù)相關(guān)研究，激電場的衰減速度為多個半衰時、衰減度、激化比等相關(guān)數(shù)據(jù)，這些參數(shù)可以準(zhǔn)確地找到不同類型的地下水資源，還可以預(yù)測涌水量大小，這樣就可以把激電參數(shù)與地層的含水量在一起分析。除此之外，激發(fā)極化法在各種礦物、土質(zhì)、資源勘測方面的應(yīng)用取得了不錯的經(jīng)濟(jì)效益。在尋找硫化礦體、探測埋深達(dá)1.6～3.2公里的大型工業(yè)礦體、尋找油氣田方面具有十分重要意義，同時還具有操作簡便、儀器輕便、自動性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但它也存在不足之處，這種方法容易受到大地電場的作用，其半衰度不一定能達(dá)到預(yù)期的效果。

2.3.2 高密度電阻率法及其應(yīng)用

高密度電阻率法算是一種科學(xué)的陣列勘探方法，主要是利用了巖、土導(dǎo)電性的差異性，然后通過人為制造穩(wěn)定的電流場，在人為電流的作用下，傳導(dǎo)電流出現(xiàn)一定分布規(guī)律，可以快速實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘察功能。當(dāng)進(jìn)行測量時，相關(guān)工作人員只需將每個電極放置在觀測面的每個測點(diǎn)上,在這種情況下，在程控電極轉(zhuǎn)換裝置和微機(jī)工程電測儀兩個儀器的作用下，就可以快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速輸送和自動采集功能。

高密度電阻率法在公路和鐵路選線、橋墩選址、水庫滲漏的應(yīng)用得到了應(yīng)用，主要就是在電流的作用下觀察電阻率的大小，顆粒大的巖石電阻率大，根據(jù)電阻率的變化可以了解地質(zhì)情況。具有以下幾種優(yōu)點(diǎn)：一是電極設(shè)置簡單，可以一次性完成，避免了復(fù)雜電極設(shè)備的影響，提高了工作效率、減少了不必要的麻煩。二是電極排列方式多樣化，地電斷面信息豐富。三是利用自動化采集信息，提高了工作效率，減少了人為帶來的錯誤。但高密度電阻率法勘探中,存在著許多問題有待完善和解決,如勘探深度與電極距的關(guān)系問題、定量解釋問題、分辨能力等等。

3 結(jié)語

綜上所述，由于地下資源豐富、地質(zhì)變化多端、建筑工程的崛起，水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用受到了相關(guān)部門的重視，它是影響社會發(fā)展的重要因素。為了提高國民經(jīng)濟(jì)、豐富國家資源，相關(guān)工作人員需要重視水工環(huán)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。