水工環(huán)地質(zhì)勘探工作中的技術(shù)應(yīng)用研究

姚宇陽(yáng)

（安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230009）

隨著時(shí)間的推移，我國(guó)地質(zhì)勘探技術(shù)已經(jīng)取得了部分進(jìn)展，相關(guān)理論與體系已經(jīng)接近完善。由此可以看出，這種技術(shù)對(duì)原來(lái)的探測(cè)技術(shù)發(fā)生了根本的變化，我國(guó)相關(guān)人員在進(jìn)行地質(zhì)勘探的初期，還存在著較強(qiáng)的盲目性，地質(zhì)探索方向還不夠明確[1]。隨著水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)在此方面取得的進(jìn)展也逐漸明顯，使得相關(guān)工作人員在此方面無(wú)需走過(guò)多的彎路，從而推動(dòng)地質(zhì)勘探技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，在未來(lái)的發(fā)展中，相關(guān)人員將這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步推廣，從而推動(dòng)地質(zhì)勘探技術(shù)與地質(zhì)工作順利展開(kāi)。

1 簡(jiǎn)述水工環(huán)地質(zhì)

（1）定義。包含工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)在內(nèi)的地質(zhì)工程統(tǒng)稱(chēng)為水工環(huán)地質(zhì)。水工環(huán)地質(zhì)在礦區(qū)發(fā)達(dá)地區(qū)的應(yīng)用范圍較廣，水工環(huán)地質(zhì)勘查工作在礦區(qū)開(kāi)采與勘探中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對(duì)于礦區(qū)的發(fā)展起著極大的推動(dòng)作用，礦區(qū)開(kāi)采的質(zhì)量高低與否與水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)有著直接的關(guān)聯(lián)。目前，我國(guó)對(duì)于水工環(huán)地質(zhì)的勘測(cè)工作的研究程度也在不斷的增加，在此方面投入的精力與資金也在逐步高升，爭(zhēng)取能夠在水工環(huán)勘測(cè)方面取得令人滿(mǎn)意的成就。

（2）應(yīng)用范圍。隨著我國(guó)社會(huì)水平的不斷發(fā)展，我國(guó)居民對(duì)于日常生活的需求也在不斷的增加，從而造成了我國(guó)資源缺乏現(xiàn)象。水工環(huán)地質(zhì)的發(fā)展隨著社會(huì)的不斷變革也在不斷的隨之改變，但是，目前我國(guó)的資源已經(jīng)產(chǎn)生了短缺甚至是滅絕的現(xiàn)象，生態(tài)環(huán)境也在不斷的惡化，國(guó)家政府對(duì)于環(huán)境資源的保護(hù)力度欠缺，資源短缺、環(huán)境惡化等對(duì)于居民以及國(guó)家社會(huì)都產(chǎn)生了極大的負(fù)面影響。在此背景下，如何保護(hù)環(huán)境、如何合理的開(kāi)采所需資源、以及在保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上滿(mǎn)足居民日常生活以及國(guó)家發(fā)展的資源需求至關(guān)重要。從水工環(huán)勘測(cè)角度出發(fā)是一條捷徑所在，這也是本文研究的重點(diǎn)所在。其次，在我國(guó)發(fā)展的新形勢(shì)背景下，社會(huì)發(fā)展與資源開(kāi)采呈現(xiàn)出學(xué)科交融的現(xiàn)象，任何一個(gè)資源部門(mén)的發(fā)展都不是獨(dú)立行走的，而是需要不同的部門(mén)之間的溝通、交流與協(xié)作。由于目前不同學(xué)科之間的界限越發(fā)模糊，不同學(xué)科之間往往存在著一定的關(guān)聯(lián)，因此多種新型的融合類(lèi)學(xué)科也由此誕生。例如，生態(tài)學(xué)的研究范圍十分復(fù)雜，包括地質(zhì)、生態(tài)、環(huán)境、地理等等。其中，生態(tài)學(xué)與地質(zhì)學(xué)就融合成為了生態(tài)地質(zhì)學(xué)，地質(zhì)生態(tài)學(xué)同樣也是水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)過(guò)程中的支撐學(xué)科。

（3）應(yīng)用現(xiàn)狀和應(yīng)用前景。創(chuàng)新是目前國(guó)家發(fā)展的主流，也是衡量一個(gè)行業(yè)是否能在激烈的市場(chǎng)環(huán)境中立足的關(guān)鍵所在。因此，我國(guó)相關(guān)研究人員在水工環(huán)地質(zhì)的勘測(cè)中，首先要加大技術(shù)創(chuàng)新的力度，做好前期的準(zhǔn)備工作，加大在設(shè)計(jì)過(guò)程中的思想創(chuàng)新。其次，在水工環(huán)地質(zhì)工作開(kāi)采的過(guò)程中加強(qiáng)科學(xué)化管理，建立起完善的管理體系。另外，領(lǐng)導(dǎo)人員也要加大對(duì)于員工的技術(shù)培養(yǎng)，確保員工具有扎實(shí)的工作基礎(chǔ)，相關(guān)的理論要嚴(yán)格貫徹到底。此外，勘測(cè)工作小組要熟練的掌握GPS技術(shù)、IRTK技術(shù)等在水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用。加強(qiáng)對(duì)于高新設(shè)備的掌握與理解程度，在不傷害生態(tài)環(huán)境分基礎(chǔ)上，將工作重點(diǎn)放在水工環(huán)對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)小于提高方面中。

2 水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)工作中的具體技術(shù)分類(lèi)

筆者最近透過(guò)網(wǎng)絡(luò)查讀水下相關(guān)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)，簡(jiǎn)述出了水下人工環(huán)生態(tài)地質(zhì)的具體推廣應(yīng)用領(lǐng)域范圍，工作人員首先要清楚地明確認(rèn)識(shí)和看到，水工環(huán)生態(tài)地質(zhì)的治理工作在工作人員人類(lèi)的日常生活和國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大過(guò)程中逐漸地發(fā)展?jié)B透到工作人員人類(lèi)的日常生活中，其主要應(yīng)用領(lǐng)域范圍很廣，下文對(duì)其重要應(yīng)用技術(shù)的實(shí)際推廣應(yīng)用發(fā)展情況予以進(jìn)行詳細(xì)分析。

（1）GPS技術(shù)。無(wú)線電信號(hào)經(jīng)過(guò)地面控制站處理后發(fā)送至衛(wèi)星系統(tǒng)，從而形成一個(gè)完整的衛(wèi)星導(dǎo)航，這個(gè)導(dǎo)航控制系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為GPS導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)三個(gè)甚至是三個(gè)以上的控制站對(duì)于衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行技術(shù)處理，從而能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行地面定位。在水工環(huán)地質(zhì)的具體勘測(cè)工作中，利用GPS導(dǎo)航接收器可以控制站點(diǎn)的具體位置，從而達(dá)到在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，同時(shí)接收到三顆衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，并且準(zhǔn)確的勘測(cè)地面控制站以及這三顆衛(wèi)星的實(shí)際距離，經(jīng)過(guò)一系列的計(jì)算控制該點(diǎn)的具體坐標(biāo)位置。GPS技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)用原理十分簡(jiǎn)單，具體就是在觀測(cè)站與基準(zhǔn)站各設(shè)置一臺(tái)衛(wèi)星信號(hào)接收儀，進(jìn)而對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行連續(xù)不斷的觀察，通過(guò)無(wú)線電傳送裝置將信號(hào)接收數(shù)據(jù)全部傳送到觀測(cè)站內(nèi)。觀測(cè)站接收衛(wèi)星信號(hào)后，利用無(wú)線電接收設(shè)備，將接收的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，然后使用相對(duì)定位的原理，解算基線矢量，最終求出wgs84坐標(biāo)，并與地方坐標(biāo)系進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，計(jì)算出所需三維坐標(biāo)及精度勘測(cè)。

（2）IRTK技術(shù)。在勘察中，IRTK技術(shù)的運(yùn)用原則是利用三種相位差、偽距差和GPS位置差這三個(gè)相位差。在具體的應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)對(duì)接收站產(chǎn)生的觀察數(shù)據(jù)以及基準(zhǔn)站發(fā)送的測(cè)量數(shù)據(jù)為計(jì)算基礎(chǔ)，以最終的方向定位作為最終結(jié)果進(jìn)行修正。該技術(shù)在進(jìn)行地質(zhì)地震資源的處理中的應(yīng)用程度較廣。此外，該技術(shù)對(duì)GPS基礎(chǔ)應(yīng)有著一定的關(guān)聯(lián)，該技術(shù)通過(guò)利用GPS位置差、相位差以及距差等進(jìn)行對(duì)比分析，有、由流動(dòng)站對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行最終的修正，從而獲得更加準(zhǔn)確的地面定位結(jié)果。IRTK的工作原則是將接收器設(shè)置在基準(zhǔn)站，另一臺(tái)或數(shù)臺(tái)接收器設(shè)置在流動(dòng)站，基準(zhǔn)站與流動(dòng)站同時(shí)收到同一時(shí)刻、同樣的GPS衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，將基準(zhǔn)站獲得的觀察值與已知的位置信息相比較，得到GPS差分的正值，然后對(duì)這個(gè)正值和這個(gè)正值進(jìn)行修正。通過(guò)無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)將流動(dòng)站傳送到流動(dòng)站，以求更準(zhǔn)確地在流動(dòng)站內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)操作。流動(dòng)站的狀態(tài)可以是靜止的或者是運(yùn)動(dòng)的。GPS數(shù)據(jù)由單點(diǎn)采集轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)采集數(shù)據(jù)。使ggps技術(shù)在應(yīng)用上邁了一個(gè)大步。地震數(shù)據(jù)處理方式基本上適用于GPS數(shù)據(jù)處理方面。在地質(zhì)水工環(huán)境和地質(zhì)中測(cè)量采用新的gps、rtk探測(cè)技術(shù)，已成功得到很好的應(yīng)用驗(yàn)證，對(duì)外部探測(cè)工作量最大不同程度地得到減少，從而大大縮短了整個(gè)地質(zhì)測(cè)量工作過(guò)程，提高了測(cè)量工作效率。

（3）其他技術(shù)。多通道雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，三維無(wú)線雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)和層析三維雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)都在我國(guó)淺層次的地質(zhì)資源勘測(cè)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，雷達(dá)隨著激光器和經(jīng)緯儀的廣泛應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)收集一達(dá)到三維的測(cè)量數(shù)據(jù)。此外，國(guó)內(nèi)外知名研發(fā)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的稈地高空雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，其近地應(yīng)用綜合性能好，可在不同的近地探測(cè)器和目標(biāo)上廣泛應(yīng)用。

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

在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，工作人員主要經(jīng)歷了三個(gè)不同的發(fā)展階段才最終形成了成熟的技術(shù)。下面將就這三個(gè)發(fā)展階段展開(kāi)詳細(xì)的論述，從中也許可以發(fā)現(xiàn)水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)的成功原因。

（1）初測(cè)階段。在初步探索的階段，工作人員不是風(fēng)帆風(fēng)順，在這些困難中，不乏較多但如果沒(méi)有難題的出現(xiàn)，工作人員就不會(huì)發(fā)現(xiàn)不足之處。在準(zhǔn)備階段，工作人員并沒(méi)有充分地做好準(zhǔn)備，這樣，就造成了水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)的無(wú)效運(yùn)用，進(jìn)而無(wú)法達(dá)到理想的效果。要想有效地解決這個(gè)問(wèn)題，首先要對(duì)勘察的位置作精確的測(cè)量。在階段中主要以低電阻與高電阻結(jié)合為主要技術(shù)應(yīng)用方向，低電阻主要應(yīng)用于巖石分布的勘測(cè)，高電阻主要應(yīng)用于巖石密度的勘測(cè)，從而能夠更加精確地掌握巖石密度與分布狀況，進(jìn)一步提高地質(zhì)勘測(cè)質(zhì)量。科學(xué)合理的勘察方法可以使勘察工作達(dá)到事半功倍的效果，從而得到詳盡的地質(zhì)圖案。在勘測(cè)地下水位時(shí)，工作人員采用了電測(cè)法進(jìn)行勘測(cè)。該方法的使用，可以有效地控制誤差，從而確保數(shù)據(jù)的精確性。隨著地下勘察勘測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，工作人員不僅可以在地下室的水位觀察勘測(cè)中工作變得更簡(jiǎn)便，并為地下水位勘測(cè)的不斷發(fā)展應(yīng)用提供有力技術(shù)支持。

（2）初步設(shè)計(jì)階段。在初步設(shè)計(jì)過(guò)程中，勘探技術(shù)主要采用電法、井測(cè)等方法，這些方法的運(yùn)用是電法和井測(cè)的。主要用于更好地測(cè)量地質(zhì)實(shí)際情況，為地質(zhì)圖制定提供有必要的基礎(chǔ)。因此，工作人員必須加強(qiáng)勘測(cè)技術(shù)的合理使用，這樣，才能有效地保證勘測(cè)工作的完成，在今后的工作中，這是工作人員一直堅(jiān)持的原則。這一階段的任務(wù)主要是對(duì)建筑材料的勘測(cè)、地下水流向測(cè)定、滑坡和基巖裂縫測(cè)定等，不同任務(wù)的要求各不相同，但都是要有效地保證勘測(cè)結(jié)果，減少誤差產(chǎn)生的。在勘測(cè)建筑材料時(shí)，由于物質(zhì)含量較多，因此工作人員無(wú)需采用高精度的勘測(cè)技術(shù)，通常采用電阻方法進(jìn)行勘察，以獲得相應(yīng)結(jié)果。在需要測(cè)量城區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)流速時(shí)，鉆孔測(cè)量方法的重要作用顯著，主要目的是通過(guò)選擇較平坦低洼地區(qū)的水進(jìn)行地下鉆孔，獲取測(cè)量相應(yīng)的地下水文測(cè)量資料，為地下河上水流動(dòng)的速度和下水流向的準(zhǔn)確制定測(cè)量提供必要測(cè)量依據(jù)。同時(shí)，在進(jìn)行勘探基巖滑坡和勘測(cè)基巖地質(zhì)裂縫勘探過(guò)程中，通過(guò)各種地質(zhì)探測(cè)處理方法，可以有效地幫助確定勘探基巖的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和勘探滑坡的運(yùn)動(dòng)方向。

（3）技術(shù)設(shè)計(jì)階段。完成地震初步設(shè)計(jì)后，水工環(huán)境與地質(zhì)地震勘察工程進(jìn)入了地震技術(shù)初步設(shè)計(jì)階段，該技術(shù)階段設(shè)計(jì)使用了大量的現(xiàn)代地震力學(xué)測(cè)量方法和＜br>井法的主要技術(shù)如下：一是巖層的分層和對(duì)比。采用測(cè)井方法，采用測(cè)井方法，精度較高，采用電阻測(cè)井，自然電位，放射性勘測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)不采巖心的鉆探效果；校準(zhǔn)和補(bǔ)充地質(zhì)柱形圖，采用放射性，電阻測(cè)井，自然電位勘測(cè)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)低獲得率的巖心勘測(cè)；采用電阻測(cè)井方法進(jìn)行巖層傾斜和傾向探測(cè)。第二步是鉆洞勘測(cè)。井孔變形測(cè)量需測(cè)定井孔的直徑，傾角，方向，測(cè)量使用有測(cè)井功能的儀器；鉆孔的含水層的電阻很低，容易產(chǎn)生過(guò)濾電測(cè)，因此位置、厚度的勘測(cè)要用溫度、電阻測(cè)井方法；溶洞漏水口采用電阻測(cè)井，自然電位測(cè)井，溫度測(cè)井。第三條是地下通道。腐蝕區(qū)受管道腐蝕的影響，自然電位異常，需要采用自然電位法查出地下管道的情況，方便后續(xù)維護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)已經(jīng)深入到了居民日常生活的方方面面，其工作范圍十分廣泛。因此，加強(qiáng)對(duì)于水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)的力度，加強(qiáng)其技術(shù)應(yīng)用對(duì)于我國(guó)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)發(fā)展至關(guān)重要。