水工環(huán)地質(zhì)在地質(zhì)災(zāi)害活動中的應(yīng)用策略

李成林

（青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 格爾木 816000）

1 關(guān)于水工環(huán)地質(zhì)

1.1 水工環(huán)地質(zhì)概述

水工環(huán)地質(zhì)是水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)的統(tǒng)稱，借此，可以對地質(zhì)資源進行一個詳細(xì)的了解，從而給出地質(zhì)的基本情況。近年來，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，尤其是礦產(chǎn)資源及其他能源的大量挖掘，對地質(zhì)環(huán)境帶來了十分不好的影響，帶來了一些安全隱患，為了更好地了解地質(zhì)的情況、對地質(zhì)災(zāi)害進行合理地規(guī)避與防治，提升地質(zhì)環(huán)境發(fā)展的適應(yīng)性，十分有必要借助水工環(huán)地質(zhì)的手段將其應(yīng)用在地質(zhì)災(zāi)害活動中[1]。

1.2 水工環(huán)地質(zhì)的勘察任務(wù)

水工環(huán)地質(zhì)勘察是目前規(guī)避和防治地質(zhì)災(zāi)害的有效手段，在一個完整的水工環(huán)地質(zhì)勘察過程中，需包含初測、初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的設(shè)定需圍繞具體的地質(zhì)情況和可能或已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害問題隨時進行調(diào)整，逐層深入地進行探索，以實現(xiàn)清楚明晰地了解地質(zhì)災(zāi)害的特點和影響因素。初測就是利用最簡單、最基礎(chǔ)的勘察手段對地質(zhì)進行初步的了解，了解被勘察地區(qū)地質(zhì)的基本情況，常用的包括磁法、電阻法等；初步設(shè)計相對于初測在數(shù)據(jù)資料的完善程度上要求更高，常采用電法和井法，相比初測，進行更詳細(xì)的勘察，為后續(xù)地質(zhì)災(zāi)害的防控提供更詳盡的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；技術(shù)設(shè)計是基于前期的初步勘察，對部分信息進行深入挖掘，可采用地下水淹沒物勘測或是巖層勘測等手段作業(yè)，盡可能獲取更詳盡的勘察結(jié)果。

2 常見地質(zhì)災(zāi)害及其特點

常見地質(zhì)災(zāi)害包括以下幾點。

（1） 地震災(zāi)害。地震是最典型的地質(zhì)災(zāi)害，地震的發(fā)生主要源于地殼運動，為自然因素導(dǎo)致，地震的發(fā)生往往具有突發(fā)性和強大的破壞性，對受害區(qū)域形成較大的影響。隨著科技的不斷發(fā)展，地震的預(yù)測技術(shù)也隨之有了大幅度提高，但是地震的預(yù)測仍存在一定難度。水工環(huán)地質(zhì)在地震災(zāi)害的治理中所起到的作用首先是及時的發(fā)現(xiàn)地震來時的預(yù)兆，結(jié)合微觀信號和宏觀信號進行系統(tǒng)分析，其中宏觀信號是指容易被人們直接獲取的信息，如動物的異常反應(yīng)，而微觀信號則來源于細(xì)致的勘察工作，這就體現(xiàn)了水工環(huán)地質(zhì)的應(yīng)用價值。

（2） 地面崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害。該類災(zāi)害的形成主要源于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變動帶來突發(fā)的受力情況的地表，當(dāng)相應(yīng)區(qū)域的土壤疏松，不足以承受相應(yīng)的應(yīng)力，則會發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi)害事故。地面崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害存在著一定的人為因素，如果工程建筑不夠合理，或存在濫墾濫伐等情況，均會造成地面崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害發(fā)生，應(yīng)在平時予以重視。水工環(huán)地質(zhì)在地面崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害的應(yīng)用不僅體現(xiàn)在預(yù)測上，更體現(xiàn)在通過合理的規(guī)劃，減少地面崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害的發(fā)生，避免過度開采，濫砍濫伐等行為的發(fā)生，同時要及時、有效地落實開采和砍伐后的修復(fù)工作。

（3） 地面塌陷。地面塌陷災(zāi)害的發(fā)生主要源于工程設(shè)計不合理，給局部區(qū)域帶來過大的受力，使得相應(yīng)區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)被破壞。這種不合理的設(shè)計常發(fā)生在礦產(chǎn)的過度開采時，而在開采后沒有及時有效地進行修復(fù)和維護，尤其在巖溶地區(qū)，更易發(fā)生地面塌陷。應(yīng)用水工環(huán)地質(zhì)，可以對發(fā)生地面塌陷的區(qū)域進行詳細(xì)的分析，以獲得及時有效地修復(fù)、治理。

（4） 地裂縫。地裂縫表現(xiàn)為局部地質(zhì)區(qū)域性斷裂，地裂縫也具有強大的破壞力。地裂縫的出現(xiàn)主要與地下水的采用息息相關(guān)，如果在地下水開采的過程中沒有進行合理的規(guī)劃，大量開采地下水等，都會造成水路上層區(qū)域結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差，形成區(qū)域性地裂縫。

3 水工環(huán)地質(zhì)勘測中的技術(shù)應(yīng)用

3.1 GPS技術(shù)

GPS即全球定位系統(tǒng)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在水工環(huán)地質(zhì)勘測中，比起傳統(tǒng)的人工勘測，GPS勘測減少了大量的工作量和人工投入，而獲得的數(shù)據(jù)卻更全面且準(zhǔn)確。GPS利用三顆人造衛(wèi)星即可實現(xiàn)對全球的地質(zhì)勘測，首先在勘測地建立無線信號發(fā)射裝置，在基準(zhǔn)站安置GPS接收機，同步衛(wèi)星將信號發(fā)射到基準(zhǔn)站由接收機進行數(shù)據(jù)收集，經(jīng)信號模擬化——數(shù)字化轉(zhuǎn)化，由基準(zhǔn)站可以給出所需的實際坐標(biāo)。

3.2 GPR技術(shù)

GPR是探地雷達(dá)或地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)，與GPS以無線電傳輸、接受信息類似，GPR通過電磁波來傳輸、接受信息。該技術(shù)需要在地面建一個發(fā)射天線，發(fā)射天線向地面發(fā)送電磁波，利用聲吶原理對地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行勘測。GPR技術(shù)以點源勘測，雖全面性不如GPS，但數(shù)據(jù)采集自動化程度更高、圖像更加細(xì)致清晰，已被廣泛應(yīng)用于地下覆蓋層厚度探測和基巖面起伏情況探測中。因其點源探測的特性，只適用于短程勘測，但是目前分辨率和精確度最高的物理勘測手段。在水工環(huán)地質(zhì)勘測過程中，主要應(yīng)用于建筑物地下地質(zhì)勘測、水庫等大型建筑深層勘測等。

3.3 RS技術(shù)

RS即遙感技術(shù)，RS也是應(yīng)用電磁波原理通過傳感儀器對遠(yuǎn)距離目標(biāo)所輻射和反射的電磁波信息收集處理。近幾年，RS技術(shù)已經(jīng)由單一波段發(fā)展到多源遙感，同時也配備了多元模型的分析手段，目前主要被應(yīng)用于環(huán)境地質(zhì)勘測與園林城市建設(shè)中，取得了非凡的成績。

3.4 TEM技術(shù)

TEM技術(shù)即瞬變電磁法，最早用于航天航空中探測太空物質(zhì)，目前我國還未能推廣使用，主要用于金屬礦石探測，目前也逐漸被應(yīng)用于工程地質(zhì)勘測和環(huán)境地質(zhì)勘測，期待有好的效果。TEM技術(shù)利用了電磁設(shè)備的回線作用，將電磁波以脈沖的形式發(fā)送至地下，當(dāng)電磁波遇到電性不均勻物質(zhì)會產(chǎn)生異常的二次渦流場或不均勻體渦流場，由此，可以判斷地下地質(zhì)形態(tài)。TEM技術(shù)的應(yīng)用主要有電偶源法和垂直磁偶源法兩種方法，其中垂直磁偶源法應(yīng)用更廣，其勘測精度更高，對于陡峭地質(zhì)仍有良好的敏感度，不易受裝置耦合噪音影響，受地形影響程度輕微，適合懸空環(huán)境作業(yè)。

3.5 RTK技術(shù)

RTK技術(shù)即實時動態(tài)差分法，是一種新的常用的GPS測量方法，可以獲得厘米級的精度，常用來降低衛(wèi)星數(shù)據(jù)中載波相位的誤差和殘余誤差。RTK采用差分法將載波相位的誤差控制在1 cm之內(nèi)。其原理是在基準(zhǔn)站內(nèi)安置一臺接受設(shè)備，并在流動站安置多個相同的接受設(shè)備已實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的同步接受，工作人員對這些同步信號進行比對分析并配合GPS將校正的數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅鲃踊荆垣@取流動基站的準(zhǔn)確位置。RTK技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測、環(huán)境污染監(jiān)測等多方面。

3.6 水質(zhì)測試技術(shù)

前面所述的監(jiān)測技術(shù)均是基于物理原理，而對于水質(zhì)、地質(zhì)元素組成的信息還需要輔以化學(xué)手段得以獲取。水質(zhì)測試技術(shù)也不是獨立的化學(xué)分析手段，其中也包含一些物理手段，根據(jù)具體情況和要求，充分利用物理分離技術(shù)、化學(xué)分析技術(shù)和分析儀器，對水質(zhì)成分進行檢測分析，這需要分析工作者具有扎實的物理化學(xué)、分析化學(xué)技術(shù)，將物理手段與化學(xué)手段巧妙結(jié)合，獲取更準(zhǔn)確地水質(zhì)信息。

4 結(jié)語

水工環(huán)地質(zhì)作為一種有效的地質(zhì)勘察手段，廣泛應(yīng)用在多個領(lǐng)域，其在地質(zhì)災(zāi)害活動中的應(yīng)用可以有效預(yù)測并防控地質(zhì)災(zāi)害事件的發(fā)生，具有深遠(yuǎn)的應(yīng)用意義，希望在以后的地質(zhì)勘察過程中可以得到進一步推廣使用。