GIS技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用

河北省地礦局第二地質(zhì)大隊(duì)，河北 唐山 063000

1 GIS技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 GIS的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研究人員發(fā)現(xiàn)對(duì)地下水的影響不僅是在人類利用方面，地殼運(yùn)動(dòng)、土壤條件等因素都會(huì)直接影響地下水的狀態(tài)。為了促進(jìn)水文地質(zhì)的發(fā)展，需要不斷創(chuàng)新技術(shù)，構(gòu)建高效、準(zhǔn)確的地下水勘探技術(shù)，以確保地下水的合理利用[1]。

經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)在水文地質(zhì)工作中融入了計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)建模技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用極大提高了我國(guó)水文地質(zhì)工作的效率預(yù)制梁。而GIS技術(shù)，就是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)將多種地質(zhì)工作融為一體的智能化信息系統(tǒng)。目前，我國(guó)GIS技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)逐漸趨于完善，逐漸形成了健全的地下水規(guī)劃、管理、勘查系統(tǒng)，保障地下水在投入使用過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生無(wú)端浪費(fèi)及污染。

1.2 GIS技術(shù)與水文地質(zhì)的結(jié)合現(xiàn)狀

目前，我國(guó)對(duì)于地下水資源的管理已經(jīng)逐漸成熟，主要將GIS技術(shù)應(yīng)用于地下水資源的管理，加強(qiáng)地下水資源的利用率。一方面將地下水的模型和GIS的信息技術(shù)相結(jié)合，以保障整個(gè)管理工作的合理有效；另一方面是通過(guò)GIS技術(shù)建立完善的信息系統(tǒng)和地下水管理系統(tǒng)，為整個(gè)地下水資源的管控提供保障。

水文地質(zhì)工作中較為主要的內(nèi)容是地下水位圖的繪制，地下水位圖繪制的準(zhǔn)確度將直接關(guān)乎后續(xù)工作的進(jìn)展。目前，GIS技術(shù)在地下水位線繪制工作中，主要運(yùn)用TIN模型來(lái)直觀體現(xiàn)整個(gè)地下水位線[2]。TIN模型也并非靜態(tài)的，而是隨著水位變化而隨時(shí)變化的，具備一定的實(shí)時(shí)性，可以為長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)地下水提供良好的保障。同時(shí)，GIS技術(shù)還可以為地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的測(cè)量提供幫助，采用GRD建模方式，可以讓地下水位的監(jiān)測(cè)效率和質(zhì)量得到顯著提高。

通過(guò)GIS技術(shù)和水文地質(zhì)的結(jié)合，研制出了基于GIS技術(shù)的地面沉降預(yù)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是采用MapbasicD工具在Arc平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。該種預(yù)測(cè)系統(tǒng)可以有效地為地下水波動(dòng)可能出現(xiàn)的地面沉降問(wèn)題做出預(yù)測(cè)，并將地面與水面之間的狀態(tài)直觀體現(xiàn)在系統(tǒng)中，呈現(xiàn)出具體化管理優(yōu)勢(shì)。地下水水質(zhì)的評(píng)估較為麻煩，在評(píng)估前需要收集大量的信息，以保障評(píng)估數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。GIS技術(shù)善于對(duì)信息進(jìn)行處理，在地下水水質(zhì)的評(píng)估工作中起到較大作用。設(shè)計(jì)人員在給出設(shè)計(jì)圖紙后，建立一個(gè)評(píng)價(jià)模式，并由GIS技術(shù)對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，由于GIS技術(shù)完全是通過(guò)計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備完成，因此評(píng)測(cè)結(jié)果往往具備較高的客觀性和精準(zhǔn)性。

地下水資源不同于一般的水資源，其循環(huán)能力較差，因此加強(qiáng)地下水的保護(hù)成為當(dāng)前我國(guó)的資源保護(hù)工作中的重要一環(huán)。GIS技術(shù)可以有效地區(qū)分各個(gè)區(qū)域的地下水，著重關(guān)注污染物較多的地下水資源，并且建立一個(gè)共享監(jiān)測(cè)網(wǎng)，對(duì)地下水資源的進(jìn)行24h掌控是當(dāng)前地下水資源的重要保護(hù)方式。

2 GIS技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用

2.1 基于GIS技術(shù)的地下水資源評(píng)價(jià)

由于GIS技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)的管理系統(tǒng)，具備較強(qiáng)的空間分析能力，而對(duì)于空間環(huán)境復(fù)雜的地下水勘查工作，往往能夠提供效率與質(zhì)量的雙重保障。由于GIS技術(shù)的空間信息處理能力較好，在水資源評(píng)價(jià)方面提供了一定的幫助，GIS技術(shù)在進(jìn)行地下水資源評(píng)價(jià)工作時(shí)，通常會(huì)結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法，對(duì)地下水資源進(jìn)行分析，得到埋深的統(tǒng)計(jì)模型，并對(duì)地下水空間狀態(tài)進(jìn)行預(yù)報(bào)。

2.2 基于GIS技術(shù)的地下水資源管理

地下水資源的管理較為麻煩，往往會(huì)存在農(nóng)戶私通水井的問(wèn)題，而傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)模式往往不能良好地保障地下水資源的管理工作。不同于傳統(tǒng)監(jiān)管模式，GIS技術(shù)系統(tǒng)是基于計(jì)算技術(shù)開(kāi)發(fā)的新型管理技術(shù)。在進(jìn)行地下水資源管理的過(guò)程中，可以有效分析地下水空間，并與地理信息系統(tǒng)相互銜接，更好地規(guī)劃地下水資源的應(yīng)用，不但可以保障工作效率和質(zhì)量，還可以讓地下水與地表水之間的調(diào)度得到良好保障。

2.3 基于GIS技術(shù)的地面沉降

地下水資源使用的不科學(xué)往往會(huì)出現(xiàn)地面沉降等問(wèn)題，這不但會(huì)導(dǎo)致地下水資源受到污染，同時(shí)也會(huì)破壞地面經(jīng)濟(jì)，因此必須加強(qiáng)對(duì)地面沉降的預(yù)測(cè)工作。GIS技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展，主要利用MapbasicD工具開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的地面沉降預(yù)測(cè)系統(tǒng)，該套系統(tǒng)可以直觀地觀察到地面沉降問(wèn)題的誘因，并構(gòu)建出完善的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，保障整個(gè)地下水資源和地面沉降在人們掌控的范圍內(nèi)[3]。

不僅如此，科研人員還將GIS技術(shù)與地面沉降預(yù)測(cè)技術(shù)進(jìn)行融合，讓整個(gè)地面沉降預(yù)測(cè)趨向明朗化，保障地面沉降問(wèn)題的科學(xué)檢測(cè)。同時(shí)GIS系統(tǒng)也在不斷地更新地面沉降預(yù)測(cè)系統(tǒng)，以提高地面沉降預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)度，并且將地面沉降的原因直接展現(xiàn)出來(lái)，呈現(xiàn)出具象化管理模式。

2.4 地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)及污染物分析

由于地下水資源的自我再生能力較差，導(dǎo)致地下水資源一旦被污染，很難自我調(diào)節(jié)。但是人為地調(diào)節(jié)地下水污染物也會(huì)導(dǎo)致地下水資源受到其余問(wèn)題的干擾，因此加強(qiáng)地下水污染物的分析和監(jiān)控就成了地下水管理工作中的重要內(nèi)容。目前，GIS技術(shù)擁有良好的信息儲(chǔ)存技術(shù)和信息分析技術(shù)，因此在進(jìn)行地下水水質(zhì)評(píng)測(cè)時(shí)，可以在較短時(shí)間內(nèi)完成評(píng)測(cè)，并提供準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。同時(shí)，GIS技術(shù)也可以針對(duì)地下水水質(zhì)構(gòu)建專門(mén)的評(píng)價(jià)模型，保障地下水水質(zhì)評(píng)測(cè)工作的準(zhǔn)確度。同時(shí)，GIS技術(shù)還可以有效地檢測(cè)地下水中富含的礦物質(zhì)和礦物質(zhì)含量，對(duì)水中含有的重金屬也能及時(shí)給予風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并結(jié)合GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)管理能力和數(shù)據(jù)分析功能，將各個(gè)地區(qū)的地下水水質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而精確地掌握每一處地下水質(zhì)量的狀況[4]。另外，GIS技術(shù)開(kāi)發(fā)出巖溶地下水的環(huán)境測(cè)評(píng)系統(tǒng)，以目前的地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，為巖溶地下建立專門(mén)的地下水模型，進(jìn)而完成巖溶地下水水質(zhì)的測(cè)量，為我國(guó)地下水的管理與運(yùn)用提供了良好的保障。

2.5 GIS技術(shù)與水文地質(zhì)調(diào)查

水文地質(zhì)工作包括水文地質(zhì)測(cè)繪、物探、鉆探以及其他內(nèi)容，而GIS技術(shù)的高效率可以滿足大量工作內(nèi)容的需求，并保障地下水調(diào)查工作的順利進(jìn)行。為了充分發(fā)揮GIS技術(shù)在巖漿水文地質(zhì)工作中的作用，工作人員必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)比對(duì)，保證GIS技術(shù)在巖漿水文地質(zhì)工作中的良好應(yīng)用。同時(shí)，GIS技術(shù)還可以對(duì)野外調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)分析，如實(shí)記錄分析過(guò)程，從而保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的準(zhǔn)確性和客觀性。在目前實(shí)際的水文地質(zhì)調(diào)查工作中，GIS技術(shù)顯示了其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理能力，為整個(gè)水文地質(zhì)工作提供了很好的保障，而且還可以探索三維地表徑流和礦區(qū)總體直徑及流量的關(guān)系。對(duì)于較復(fù)雜的地形區(qū)域，能夠高效、準(zhǔn)確地完成水文地質(zhì)勘探工作。

2.6 基于GIS技術(shù)的地下水保護(hù)

GIS系統(tǒng)在地下水水質(zhì)探測(cè)方面比較完善，地下水保護(hù)工作是我國(guó)水資源利用的重要任務(wù)之一[5]。GIS技術(shù)在地下水資源保護(hù)中發(fā)揮著重要作用，其不僅可以有效地監(jiān)測(cè)地下水流量，而且可以檢測(cè)地下水資源的污染程度。在水文地質(zhì)工作中，GIS技術(shù)建立了較為完善的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，覆蓋了全國(guó)大部分地區(qū)。同時(shí)，GIS技術(shù)在地下水資源水質(zhì)評(píng)價(jià)方面也具有顯著的作用，為地下水資源污染的調(diào)查與評(píng)價(jià)做出了突出貢獻(xiàn)。因此，GIS技術(shù)在我國(guó)地下水資源保護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用。

3 結(jié)束語(yǔ)

在地理信息系統(tǒng)中，水文地質(zhì)領(lǐng)域的工作尤為重要，既能促進(jìn)國(guó)家的發(fā)展，又能保護(hù)生態(tài)環(huán)境。隨著信息技術(shù)和科學(xué)研究技術(shù)的發(fā)展，GIS技術(shù)逐漸成熟并應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。GIS技術(shù)也為地下水的勘查提供了很好的幫助，其在水文地質(zhì)領(lǐng)域顯示出了許多優(yōu)勢(shì)，并已經(jīng)應(yīng)用到水文地質(zhì)工作的各個(gè)環(huán)節(jié)。為了使GIS技術(shù)得到最大的發(fā)展，為人們提供高效、準(zhǔn)確的勘探技術(shù)，需要相關(guān)科研人員加強(qiáng)對(duì)GIS技術(shù)的創(chuàng)新和研究，以確保我國(guó)GIS技術(shù)可以更好地與水文地質(zhì)工作整合，讓GIS技術(shù)在水文地質(zhì)工作的領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，以促進(jìn)我國(guó)地下水資源的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和治理效果。