淺析地質災害治理中水工環(huán)地質技術的應用

王 厚，劉 鑫

(河南省資源環(huán)境調查一院，河南 鄭州 450000)

0 引言

近年來，我國地質環(huán)境治理中地質災害治理是首要任務，如何恢復與治理地質環(huán)境成為了亟待解決的難題。作為地學研究領域的重點，水工環(huán)地質勘測有利于真實、客觀地掌握自然地質災害的發(fā)生條件和變化規(guī)律，是有效防治地質災害的重要方式。

1 水工環(huán)地質概述

隨著工業(yè)化程度的不斷深化，人類對環(huán)境的破壞程度越來越嚴重，自然災害頻頻發(fā)生，其中地質災害危害性極大，一旦出現(xiàn)大規(guī)模、大范圍的地質災害，勢必會給人民群眾帶來嚴重的財產損失和人員傷亡。因此，國家及人民高度重視地質災害治理工作。水工環(huán)地質技術是地質災害治理的主要方式，水工環(huán)是工程地質學的重要研究內容，是20世紀20年代基于地質學基礎發(fā)展而來，目前已成為了地學研究領域的重要課題。水工環(huán)地質是3種地質的統(tǒng)稱，即水文、工程、環(huán)境。水工環(huán)地質技術是指通過衛(wèi)星定位技術、地質雷達技術、瞬變電磁法、遙感技術等先進的科學技術，詳細勘察地表以下地質結構，科學防范地質災害，降低地質災害的危害程度。

2 水工環(huán)地質技術類型及特點

2.1 衛(wèi)星定位技術及特點

在地質勘察中，衛(wèi)星定位技術即GPS應用較多。衛(wèi)星定位技術是指通過雙向通信方式，即衛(wèi)星、接收機進行接收機位置的判定，從而達到全球、全范圍、實時地提供精準的位置坐標。若使用差分技術，精度更高。在地質災害防治中，GPS技術的應用，可以大幅提升檢測的精準度，對于地質災害定位、測量作用良好。

2.2 地質雷達技術及特點

作為一種通過高頻電磁波技術進行地下物體探測的電子設備，電子雷達的探測能力很強，通過示波器是否存在反射信號，判定被測目標的存在。按照反射信號達到時間或目標物體平均反射波速，從而推算探測目標的距離。

目前，在地質探測中，地質雷達適用于探測短距離物體，可以準確判定地質特點，保證探測準確性。因此，在地質災害治理工作中，尤其是地面塌陷、裂縫等探測方面，地質雷達技術具有良好的應用效果。

2.3 瞬變電磁法

瞬變電磁法是指通過不接地回線，或者接地線源向地下進行一次脈沖磁場發(fā)射，在一次脈沖磁場的間歇過程中，通過線圈或接地電極進行地下介質引起的二次感應渦流場觀測，這是一種介質電阻率探測技術。簡單來講，電磁感應定律是瞬變電磁法的基本原理。衰減過程分為不同時期，早期階段的電磁場基本上與頻率域中的高頻成分相同，衰減很快，但趨膚深度相對較小。相反，晚期階段，基本上與頻率域中的低頻成分相同，衰減較慢，但是趨膚深度卻相對較大。通過對斷電后不同時段二次場隨時間變化規(guī)律的測定，能夠獲取深度不一的地電特征。

在地質勘查中，瞬變電磁法是一種新型勘察技術，適用性較強。主要應用原理為通過電磁設備發(fā)送的脈沖電磁波，判定二次渦流場的變化規(guī)律，并描繪出內部的地質情況。通過瞬變電磁法可以迅速、靈敏地找出地質隱患，有效防治地質災害。

2.4 遙感技術及特點

作為20世紀60年代發(fā)展的一種探測技術，遙感技術基于電磁波理論，通過相關傳感儀器收集、處理遠距離目標所輻射、反射的電磁波信息，最終成像，以此探測、識別地面各類景物。利用遙感技術，可以收集到高分辨率的遙感影像。

在地質災害治理中，遙感技術可充分利用計算機技術，對收集的圖像信息進行分析、處理，從而將勘察到的地質情況給予詳細的反饋，并出具相關資料。在地質災害治理中，遙感技術的作用很強大，在整個系統(tǒng)中基本等同于“眼睛”的作用。隨著信息技術的不斷創(chuàng)新，遙感技術水平也得到了進一步提升，尤其是在光譜分辨率、造影等方面，對于地質環(huán)境勘察起到了很好的輔助效果。

3 水工環(huán)地質與地質災害治理之間的關系

3.1 水工環(huán)地質技術是地質災害治理的重要手段

地質災害的產生與地質構造存在必然聯(lián)系，為此，想要保證地質災害治理效果，需要做好水工環(huán)地質技術研究，這也是治理地質災害的重要手段。通常來講，地質災害的出現(xiàn)，都會破壞地質結構，嚴重影響災害地區(qū)的水文地質、環(huán)境地質或工程地質。因此，通過水工環(huán)地質技術可以提供詳細、真實的地質信息、資料，為地質災害治理提供信息數(shù)據(jù)支持。

3.2 水工環(huán)地質技術是地質災害原因分析的必備前提

每一個地區(qū)的地質結構、地形、地貌、地勢都有所不同，也就是說每個地區(qū)的水工環(huán)地質條件存在很大區(qū)別。一般地質災害的發(fā)生想要查找原因，需要從地區(qū)的地形地貌或地質構造出發(fā)，找出關鍵的誘因。通過水工環(huán)地質發(fā)展變化，可以很好地了解地質災害危害程度，進而制定有針對性的科學措施。

4 地質災害治理中水工環(huán)地質技術的應用對策

4.1 地震災害治理

地震是一種常見的地質災害，地震破壞力大小取決于烈度，地震烈度是指地震對地面、房屋等破壞力。對于同一地震，地區(qū)不同，則烈度情況也存在一定差異。比如與震源距離越近，地震破壞力越大，烈度也越高；反之，與震源距離越遠，地震破壞力越小，則烈度越低。表1為不同地震烈度的危害性。

表1 不同地震烈度的危害性

由表1可見，地震烈度達到一定級別后，會造成震區(qū)地質地貌的改變，損害房屋、路面、橋梁等構造物。通過水工環(huán)地質技術勘測地質災害，應根據(jù)不同災害類型，合理選擇相對應的勘測方法。在實際地震勘察過程中，可以做好地震預測工作，利用微觀、宏觀信號變化，準確獲取地震信息，很大程度上可以提前做好地震預防工作。

地震災害監(jiān)測時，可以利用GPS進行地震監(jiān)測預報，GPS技術可以分析板塊的運動與閉鎖情況，從而預測斷層所處狀態(tài)及相應的危險區(qū)。地震波反射法量測地質情況，可使用炸藥對勘測地區(qū)制造震源。當?shù)卣鸩▊鞑ミ^程中，地震信號將持續(xù)傳遞，遇到巖溶發(fā)育帶，將會有部分信號被反射，其他部分信號則會持續(xù)傳播，地震波接收器可吸收反射信號，通過分析、處理反射信號，可以全面了解地質情況，判定是否存在地質災害，便于有針對性地進行地質災害治理。

4.2 地面崩塌、塌陷治理

地質災害還包括地面崩塌、塌陷，危害性很大，嚴重影響交通出行安全，給居民生活帶來不便。一般來講，地面崩塌、塌陷與地震災害存在密切關聯(lián)性，因此，必須高度重視此類地質災害。當發(fā)生地震災害后，一旦出現(xiàn)地面崩塌、塌陷情況，勢必會阻斷交通，加大救援難度，對于及時搶險和災后重建影響很大。對于地面塌陷來講，通常以預防為主，在資源開發(fā)中，應利用水工環(huán)地質技術做好地質探查，保證制定的開采計劃科學、合理，盡量減少因為開采不當而引發(fā)永久性不可逆損傷。對于已經(jīng)出現(xiàn)的損傷，須及時修復，通過地質詳細調查，最大限度降低對地質環(huán)境的危害。與此同時，還可以通過水工環(huán)地質技術，比如GPS進行地面形變監(jiān)測，掌握地質發(fā)展規(guī)律，檢測危險區(qū)域的基本情況，預測路面塌陷的可能性，便于制定科學、可行的應急預案；或使用遙感技術進行路面崩塌動態(tài)監(jiān)測，以高精度，由遙感圖像內進行塌陷地提取，通過遙感技術結合 GIS 技術，利用光譜特征、地學特征與信息、領域和專家知識及其他統(tǒng)計數(shù)據(jù)，做好遙感圖象處理及提取有效信息工作。

4.3 地裂縫治理

地裂縫屬于一種區(qū)域性的地質結構斷裂，是裂隙的一種特殊形態(tài)，當發(fā)生地震、斷裂活動時，往往會出現(xiàn)地裂縫，地裂縫作為一種新型、獨立的地質災害類型，其發(fā)生頻率、災害程度不斷加重。中國是地裂縫頻發(fā)國家，分布較廣。據(jù)不完全統(tǒng)計，地裂縫多出現(xiàn)于西安、邯鄲、天津、保定等地，其中最典型、嚴重的以西安為主。一旦出現(xiàn)地裂縫，便會橫穿農田、廠礦區(qū)、道路，導致建筑物被損、農田被毀、道路開裂、管道損壞等。為此，必須重視地裂縫防治。地裂縫治理中，通過水工環(huán)地質技術，比如遙感技術，可以監(jiān)測地裂縫，了解地裂縫誘因，做好監(jiān)督檢測工作。比如通過地下水狀態(tài)監(jiān)測，可以判定地質是否穩(wěn)定；或者在地下水開采環(huán)節(jié)，可以通過先進的勘測技術，保證地下水開采適度、合理，避免損壞區(qū)域水文環(huán)境，設置地下水合理預警方案，有效防范地裂縫產生。

在地裂縫治理中，還可以通過地質雷達技術進行地裂縫勘查，當?shù)貙右蚣羟小埩ψ饔糜绊?，會出現(xiàn)開裂及位移情況，此時可通過雷達技術進行成像勘查，在圖像上會出現(xiàn)同相軸錯斷現(xiàn)象，一般來講，錯斷程度越嚴重，則說明裂縫寬度越大。目前。在地裂縫勘查中，地質雷達的應用，可以監(jiān)測小規(guī)模、超聲波測量難度大的斷裂縫，且具有良好的應用效果。

5 結語

在自然或人為因素的作用下，很容易產生地質災害，比如地震、地面崩塌、地裂縫等，地質災害的出現(xiàn)，將嚴重危害人類生命安全，造成巨大經(jīng)濟損失，甚至會破壞自然環(huán)境。水工環(huán)地質技術的運用，可以提高地質災害勘察結果的準確性，為制定切實可行的治理方案奠定基礎。因此，開展地質災害治理水工環(huán)地質技術研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。