地下水資源勘察技術(shù)的應(yīng)用對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防

張宏揚(yáng)

摘要：勘察技術(shù)在各行業(yè)應(yīng)用為自然災(zāi)害的預(yù)防起到了重要作用。地下水資源勘查是運(yùn)用不同勘探方法，按照一定的勘查順序?qū)辈閰^(qū)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查和研究，在這個(gè)基礎(chǔ)上對(duì)地下水資源的分布、質(zhì)量以及數(shù)量特征進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，提出開(kāi)采與利用的建議。通過(guò)地下水勘查還可以對(duì)可能引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，提出防治對(duì)策。本文對(duì)地下水資源的概念、地下水資源勘查技術(shù)做了簡(jiǎn)要闡述，進(jìn)一步分析了不同地域、地形地下水資源勘察技術(shù)的應(yīng)用對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防作用。

關(guān)鍵詞：地下水資源；勘察技術(shù)；地質(zhì)災(zāi)害；預(yù)防

1.引言

水資源是人類社會(huì)賴以生存、社會(huì)賴以發(fā)展的重要資源。地下水與巖土間的相互作用導(dǎo)致巖土發(fā)生應(yīng)力變化，如果該作用受到外力作用，可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害一旦發(fā)生給整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生活造成巨大的損失，所以地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)不容小覷。及時(shí)有效的勘查可以對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行提前預(yù)測(cè)和有效預(yù)防，地下水資源勘察技術(shù)是比較常用的地質(zhì)勘查技術(shù)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防可以提供科學(xué)合理的參考。

2.地下水資源的概念

地下水資源是指在特定時(shí)間內(nèi)能夠提供給人類使用且水量能夠逐漸恢復(fù)的淡水資源。地下水資源作為全球水資源的組成部分，是人們生產(chǎn)生活所依賴的重要資源。與地表水資源相比，地下水資源在空間分布上更為廣泛和均勻；在時(shí)間上可以實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的天然水庫(kù)；從水質(zhì)方面來(lái)說(shuō)更為優(yōu)越，溫度恒定且不容易受到污染，但是在被污染之后治理的難度也比較大。在采用地下水資源的時(shí)候，某一含水層或含水系統(tǒng)的開(kāi)采量不能超過(guò)補(bǔ)給量，這樣才能維持動(dòng)態(tài)平衡。與此同時(shí)，對(duì)地下水資源不合理的開(kāi)采可能造成地面沉降等地質(zhì)問(wèn)題，造成環(huán)境損害，或者引發(fā)海水入侵，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由此可見(jiàn)，在允許使用的范圍內(nèi)，采用合理的手段開(kāi)采地下水資源是十分重要的。

3.地下水資源勘查技術(shù)

3.1地下水資源勘查技術(shù)的基本方法

地球物理勘探是地下水資源勘查中最傳統(tǒng)、最合適的方法。它的廣泛使用將在地下水資源勘探中發(fā)揮重要作用，利用這個(gè)技術(shù)有助于測(cè)量員了解地下水的特性，有助于探測(cè)含水層的變化。地球物理勘探方法對(duì)地下水資源地質(zhì)工程調(diào)查結(jié)果的有效性要求工程師收集研究區(qū)域的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)內(nèi)容包括調(diào)查區(qū)的自然地理位置、地形、交通狀況、氣候特征和人文環(huán)境。最重要的根據(jù)這些信息和適用的工具制定合理的勘探計(jì)劃，并選擇適合地下水資源地質(zhì)工程勘探的地球物理勘探技術(shù)和方法。由于激發(fā)極化法測(cè)量的是二次磁場(chǎng)，水文和地形特征不影響二次磁場(chǎng)的使用，可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)參數(shù)。地下水資源勘探和地球物理勘探技術(shù)在地質(zhì)工程中的應(yīng)用，通常選取激發(fā)極化法進(jìn)行勘探。除此方法外，遙感技術(shù)、同位素技術(shù)、電磁、聲波探測(cè)也都得到了極大的應(yīng)用。

3.2地下水資源勘查的主要作用

水資源是人類發(fā)展和社會(huì)發(fā)展不可缺少的資源。地下水資源勘查的基本任務(wù)是運(yùn)用綜合勘查方法，調(diào)查研究區(qū)域水文地質(zhì)條件，按照具體勘查程序和勘查步驟，分析評(píng)價(jià)地下水資源的分布、質(zhì)量和數(shù)量特征，預(yù)測(cè)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，并對(duì)勘測(cè)到的地質(zhì)問(wèn)題提出預(yù)防和管理的建議。在許多地質(zhì)災(zāi)害中，地下水勘查技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。通過(guò)地下水勘測(cè)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)的復(fù)雜影響，預(yù)測(cè)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害。勘查研究需要對(duì)地下水引起的自然地質(zhì)災(zāi)害為主要問(wèn)題，增加研究經(jīng)費(fèi)投入，提高勘測(cè)人員的思想觀念意識(shí)。在存在自然地質(zhì)災(zāi)害的情況下，地下水資源勘測(cè)技術(shù)至關(guān)重要，但在整個(gè)環(huán)境調(diào)查技術(shù)中卻是一個(gè)通常被忽視的問(wèn)題。為了保證地質(zhì)監(jiān)測(cè)的可靠性，我們需要重點(diǎn)開(kāi)發(fā)地下水資源。通過(guò)綜合考慮地下水的影響范圍，評(píng)價(jià)防線，實(shí)現(xiàn)了地下水資源勘探技術(shù)的有效利用，有效地發(fā)揮其預(yù)防和防治地質(zhì)災(zāi)害的作用，避免環(huán)境進(jìn)一步惡化。

4.不同地區(qū)地下水資源勘察技術(shù)的應(yīng)用

4.1干旱地區(qū)

近年來(lái)，云南周圍的西南部山區(qū)氣候干燥，全年降水量大大減少。此外，該區(qū)域地形條件復(fù)雜，地下水資源分布十分復(fù)雜，尋找起來(lái)相當(dāng)困難，水資源問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重。為了解決云南省干旱缺水地區(qū)的狀況，解決人們的基本生存環(huán)境、生產(chǎn)條件、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)以及缺水地區(qū)人們對(duì)城市和工業(yè)用水利用等方面的問(wèn)題，需要積極引進(jìn)地下水勘查新的物探設(shè)備。Eh4電磁成像系統(tǒng)在云南干旱山區(qū)找水中的應(yīng)用表明，該方法能夠準(zhǔn)確地劃分鹽酸地層，區(qū)分電阻率相似的其他地層。該系統(tǒng)設(shè)備輕巧，測(cè)量速度快，使用方便，工作效率高。這是一種有效的找水方法，具有良好的應(yīng)用前景。為在干旱地區(qū)尋找水源提供了有效的技術(shù)途徑。然而，在干旱山區(qū)收集數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)對(duì)地形條件的分析和改正，提供更可靠的技術(shù)參數(shù)，以確定鉆井的位置和深度。另外，新疆地區(qū)也是干旱地區(qū)之一，水文觀測(cè)點(diǎn)較多，很多情況下觀測(cè)人員不能對(duì)有效地進(jìn)行測(cè)量，使用測(cè)量機(jī)器人解決這一問(wèn)題。測(cè)量機(jī)器人技術(shù)可以智能測(cè)量測(cè)點(diǎn)的水文情況，提供三維坐標(biāo)、圖像地圖等多角度表示。安裝測(cè)量機(jī)器人后，測(cè)量機(jī)器人可以自主識(shí)別對(duì)象，通過(guò)自主識(shí)別對(duì)象，大大減輕了水情調(diào)查的負(fù)擔(dān)。因此加強(qiáng)對(duì)地下水資源勘測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生的同時(shí)，更要注意水資源的保護(hù)和合理運(yùn)用，需要采取相應(yīng)的預(yù)防措施，改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

4.2礦產(chǎn)地區(qū)

礦產(chǎn)地區(qū)的礦產(chǎn)資源十分豐富，開(kāi)采和進(jìn)一步加工都需要大量水資源。而地下水資源勘測(cè)技術(shù)是礦區(qū)開(kāi)采技術(shù)的重要手段之一。礦區(qū)自然地理環(huán)境主要包括水文氣象特征、地形地貌等內(nèi)容。典型的水文氣象特征包括礦區(qū)的溫度變化、降水和濕度變化等數(shù)據(jù)。地貌與地形通常指礦區(qū)水系的分布、地面的高程和地形特征。礦區(qū)地下水資源勘查主要包括礦區(qū)地下水位的變化、地下水補(bǔ)排情況、地下水位峰值徑流、地下水與地下水的關(guān)系。由于礦區(qū)開(kāi)采的質(zhì)量和效率直接影響到地下水位的動(dòng)態(tài)變化，礦區(qū)地下水位的勘查是礦區(qū)水文地質(zhì)勘查的關(guān)鍵步驟，礦區(qū)地下水資源勘查的效果和地下水資源相關(guān)數(shù)據(jù)的勘查是影響礦區(qū)工程的重要因素。地下水位變化同時(shí)對(duì)礦區(qū)飲用水產(chǎn)生影響，地下水位變化對(duì)基礎(chǔ)持力層產(chǎn)生影響，地下水位變化可能引起地面沉降、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。在礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)程中，水沉降侵蝕開(kāi)采行為，導(dǎo)致空隙滲透。隨著時(shí)間推移，縫隙擴(kuò)大到表面。對(duì)這種環(huán)境中的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行水文研究，需要進(jìn)行長(zhǎng)期的水文地質(zhì)調(diào)查，以組織專家獲得關(guān)于侵蝕和水文變化的最新信息。由此可能，在礦區(qū)對(duì)地下水資源勘測(cè)相當(dāng)重要，預(yù)測(cè)作用可以有效地防止地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，減少意外災(zāi)害對(duì)人身財(cái)產(chǎn)安全和企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成的傷害。

4.3沿海地區(qū)

在沿海地區(qū)，地下淡水資源被過(guò)度開(kāi)采，造成海水入侵，也是一種重要的地質(zhì)災(zāi)害。通常來(lái)說(shuō)沿海地區(qū)淡水資源豐富，地下水與海水本來(lái)保持著相對(duì)穩(wěn)定的關(guān)系。當(dāng)?shù)叵滤萁邥r(shí)，淡水資源的水頭壓力人為大幅度下降。一旦失去平衡，海水就會(huì)侵蝕陸地，給陸地帶來(lái)?yè)p失。因此，為了解沿海地區(qū)地下水的分布狀況、水質(zhì)條件，對(duì)地下水的分布狀況進(jìn)行勘測(cè)十分重要。地下海水水位對(duì)地殼的應(yīng)力變化很敏感，對(duì)異常水位進(jìn)行分析，特別是對(duì)短期地震預(yù)報(bào)具有重要意義。地震引起的地下水位變化長(zhǎng)期以來(lái)一直引起人們的關(guān)注。這種變化不僅離震中有幾百公里遠(yuǎn)，而且離震中有幾千公里遠(yuǎn)。海岸帶水質(zhì)預(yù)報(bào)對(duì)國(guó)內(nèi)外大震級(jí)的遠(yuǎn)震具有良好的地震反射能力。在勘探設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)分析和總結(jié)各種干擾對(duì)曲線毛刺和不平滑的影響，以及分析和總結(jié)各種干擾對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的影響，可能會(huì)受到曲線某一特定周期的步驟所反映的變形以及人為因素或環(huán)境因素的干擾，必須更快地發(fā)現(xiàn)造成干擾的原因，消除干擾因素，提高地震前兆異常數(shù)據(jù)的質(zhì)量，準(zhǔn)確的確定異常才能為地震前兆異常提供必要的保證。這種技術(shù)的使用可以大大減少地震給人們帶來(lái)的傷害。

4.4特殊地貌——巖溶

貴州是典型的喀斯特地區(qū)，擁有著特別的喀斯特巖溶地貌。水資源短缺嚴(yán)重制約著該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為了解決水資源短缺的問(wèn)題，2013年至2015年，貴州省每年都要打1000多口水井。利用物探方法進(jìn)行地下水勘測(cè)對(duì)節(jié)約成本和提高完井率尤為重要。貴州省巖溶地區(qū)地下水勘探的主要目標(biāo)是巖溶水和裂隙水。巖溶水勘探主要是探測(cè)巖溶管線和巖溶。結(jié)合地質(zhì)資料和水文資料，對(duì)該區(qū)的巖溶管道和巖溶進(jìn)行精確識(shí)別，解釋了巖溶管道和巖溶的空間位置，達(dá)到了物理探測(cè)的目的。找出區(qū)域構(gòu)造，特別是小構(gòu)造、斷層裂隙，找出斷層的空間位置，確定井層位置，指導(dǎo)鉆井構(gòu)造。巖溶發(fā)育形成的各種地質(zhì)構(gòu)造，特別是該地區(qū)的巖溶管道，對(duì)當(dāng)?shù)厮畮?kù)的滲漏造成了直接的永久性影響，引起了連鎖反應(yīng)，涉及許多工程項(xiàng)目無(wú)法正常進(jìn)行甚至造成停工。巖溶發(fā)育也直接威脅到橋梁和房屋的穩(wěn)定，導(dǎo)致地面沉降和塌陷，造成建筑物倒塌。此外，水木地區(qū)土壤結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性幾乎每年都可能引起滑坡，造成的經(jīng)濟(jì)損失難以估計(jì)。從土木工程建設(shè)的角度看，不均勻土體結(jié)構(gòu)大大增加了施工難度，增加了施工風(fēng)險(xiǎn)。因此，在特殊地貌地區(qū)利用好地下水勘測(cè)技術(shù)尤為重要。

5.結(jié)語(yǔ)

許多自然地質(zhì)災(zāi)害的主要原因是地下水的變化，為了減少災(zāi)害的發(fā)生，需要對(duì)地下水地質(zhì)進(jìn)行科學(xué)勘察，選擇合理的勘察方法，以保證調(diào)查數(shù)據(jù)的有效性和可靠性。地下水資源在整個(gè)環(huán)境建設(shè)中占有重要地位，需要高度重視地下水引起的地質(zhì)災(zāi)害。加大地下水資源勘測(cè)力度，查明地下水引起地質(zhì)災(zāi)害的原因，獲取重要信息和資料，為環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的防治提供重要依據(jù)。此外，為了開(kāi)展地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，積極實(shí)施地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)大綱，創(chuàng)新地下水資源勘測(cè)技術(shù)，為未來(lái)預(yù)測(cè)自然地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生做好充足的準(zhǔn)備。

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