自然資源系統(tǒng)視角下水工環(huán)地質(zhì)勘查的優(yōu)化研究

關(guān)鍵詞：自然資源系統(tǒng)；水工環(huán)地質(zhì)勘查；地理信息系統(tǒng)（GIS）中圖分類號：P624 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）04-0127-03DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.04.035

Optimization Research on Hydrogeological and Environmental Geological Exploration from the Perspective of Natural Resource Systems

FANWenhe （Zhongjia Surveyand Design Co.，Ltd.，Qingdao Branch，Qingdao 266555，China）

Abstract：Inrecentyears，China’sconstructionprojects havebeencomprehensivelyconstructed，promotingtherapid developmentof many industriesinthecountry，and the technologyofhydrogeologicalandenvironmental geological exploration hasalso made good progress.Hydraulicand environmental geological exploration isan important partof highway，railway，waterconservancyandotherengineeringconstruction.Reasonableexplorationresultscanpromotethe steadydevelopmentof China'seconomywhileprotecting theenvironment.Basedontheperspectiveofnaturalresourcesystems， thispaperexplorsoptimizationmethodsforhydrogeologicalandenvironmentalgeologicalexploration.Byapplying tesemethods， hydrogeologicalandenvironmentalgeologicalexplorationcanplayanimportantroleinimprovingresourceallcationeficiency， risk management，disasterprevention，andpromoting interdisciplinaryresearch andtechnological innovation.

Keywords： naturalresourcesystem; hydraulicandenvironmental geological exploration;GeographicInformationSystem（GIS）

隨著全球人口的增長和經(jīng)濟的發(fā)展，水資源的管理和保護成為全球關(guān)注的重點問題。特別是在水工環(huán)地質(zhì)勘查領(lǐng)域，對于確保水資源的合理配置和利用、防范地質(zhì)災(zāi)害以及保護生態(tài)環(huán)境具有重大意義。然而，傳統(tǒng)的水工環(huán)地質(zhì)勘查方法面臨著眾多挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)收集的不精確性、資源配置的低效率以及對環(huán)境干擾的高敏感性。因此，探索更加優(yōu)化的勘查方法顯得尤為必要。自然資源系統(tǒng)視角提供了一種全新的思路。該視角強調(diào)通過集成多源數(shù)據(jù)和高精度技術(shù)，深人理解和分析水工環(huán)地質(zhì)的各方面內(nèi)容，以實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置和災(zāi)害的有效預(yù)防。在這種背景下，深人探討自然資源系統(tǒng)視角下水工環(huán)地質(zhì)勘查的優(yōu)化方法，以期能夠提升水工項目的設(shè)計精度，優(yōu)化資源配置，降低環(huán)境影響，并推動相關(guān)學(xué)科技術(shù)的革新。

1自然資源系統(tǒng)概述

自然資源系統(tǒng)是指由自然界中各種物質(zhì)與能量按照特定的地理和生態(tài)規(guī)律相互作用、相互依存而形成的復(fù)雜系統(tǒng)[1。它包括水、土壤、礦物及生物等各類資源，這些資源在空間分布和時間變化上展現(xiàn)出獨特的動態(tài)性。自然資源系統(tǒng)在水工環(huán)地質(zhì)勘查中扮演著重要的角色，直接影響到水利工程的設(shè)計、建設(shè)與維護。從自然資源系統(tǒng)的視角出發(fā)，可以更準(zhǔn)確地評估地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、水文地質(zhì)條件以及相關(guān)環(huán)境因素，進而指導(dǎo)勘查活動更高效地定位資源與評估潛在風(fēng)險。

自然資源系統(tǒng)的主要特性包括其整體性、動態(tài)性、復(fù)雜性。首先，系統(tǒng)的整體性體現(xiàn)在自然資源之間的互聯(lián)互動；單一資源的變化往往通常會影響整個系統(tǒng)的平衡。例如，水資源的減少不僅會影響水生生態(tài)系統(tǒng)，還可能改變土壤濕度和地下水位，進而影響地質(zhì)穩(wěn)定性。其次，系統(tǒng)的動態(tài)性表明自然資源與環(huán)境條件隨時間不斷變化，勘查活動必須考慮這種變化的不確定性和周期性。最后，自然資源系統(tǒng)的復(fù)雜性則是指系統(tǒng)內(nèi)多種因素交織作用的結(jié)果，這些因素包括自然力（如氣候變化）和人類活動（如土地利用改變）等。

自然資源系統(tǒng)的這些特性要求水工環(huán)地質(zhì)勘查在實施時，不僅要采用精確的技術(shù)和方法，還必須采取一種系統(tǒng)的思維模式，即考慮到資源的可持續(xù)利用和環(huán)境保護。

2水工環(huán)地質(zhì)勘查工作的意義

水工環(huán)地質(zhì)勘查項目中，水文地質(zhì)勘查完善整合了工程地質(zhì)勘查與生態(tài)地質(zhì)勘查領(lǐng)域的研究信息，積極推出前沿科學(xué)的地質(zhì)研究理論，為項目運行創(chuàng)造優(yōu)越的前提條件，促進和諧生態(tài)環(huán)境的良好構(gòu)建。水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)涵蓋了地質(zhì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)方面內(nèi)容，通過合理的運用各種地質(zhì)資料，為項目工程創(chuàng)造了優(yōu)越的技術(shù)前提[2。但是，現(xiàn)階段礦產(chǎn)資源開采條件不合理，也給水工環(huán)地質(zhì)勘查項目工程帶來了很多困難，無法改進實際工作，必須積極運用科學(xué)的水工環(huán)地貌勘測技術(shù)，尋求建設(shè)工程項目、維護地下水資源和環(huán)境方面的平衡點。使環(huán)保理念深人有效地運用在實際項目過程中，符合項目的要求。水工環(huán)境地質(zhì)勘查工作的開展，為逐步優(yōu)化經(jīng)濟發(fā)展模式，完善人員管理機制，創(chuàng)造了重要前提條件。

3自然資源系統(tǒng)視角下水工環(huán)地質(zhì)勘查優(yōu)化的路徑

自然資源系統(tǒng)視角為水工環(huán)地質(zhì)勘查提供了一種全面而綜合的方法論，以提高勘查的精確度和有效性。在這一視角下，其優(yōu)化的具體路徑可從以下幾個方面進行。

3.1集成多源數(shù)據(jù)和技術(shù)

自然資源系統(tǒng)視角下的水工環(huán)地質(zhì)勘查優(yōu)化，需實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的集成和先進技術(shù)的應(yīng)用。優(yōu)化路徑包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)融合、高級分析以及結(jié)果應(yīng)用4個關(guān)鍵步驟。首先，數(shù)據(jù)收集涉及使用遙感技術(shù)、地面物理勘查工具和在線傳感器網(wǎng)絡(luò)來收集地形、地質(zhì)、水文以及生態(tài)的全面信息。例如，通過衛(wèi)星和無人機獲取的遙感影像可以揭示地表的變化和潛在的地質(zhì)結(jié)構(gòu)；同時，地面物理勘查如電磁和地震探測能夠提供地下結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息。其次，數(shù)據(jù)融合通過地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術(shù)將來自不同來源的數(shù)據(jù)整合在統(tǒng)一的平臺上。GIS不僅支持空間數(shù)據(jù)的可視化，還能進行復(fù)雜的地理空間分析，如流域分析和地質(zhì)風(fēng)險區(qū)劃分，為后續(xù)的決策提供支撐[3]。再次，高級分析包括應(yīng)用機器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)處理集成后的數(shù)據(jù)，以識別模式、預(yù)測趨勢與評估風(fēng)險。例如，利用機器學(xué)習(xí)模型分析地質(zhì)數(shù)據(jù)與歷史災(zāi)害記錄，可以預(yù)測特定地區(qū)未來發(fā)生滑坡或洪水的風(fēng)險。最后，結(jié)果應(yīng)用階段涉及將分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為實際的工程設(shè)計和管理決策。該步驟能夠確保從數(shù)據(jù)到?jīng)Q策的閉環(huán)管理，使得水工項目在設(shè)計和實施過程中能夠充分考慮到地質(zhì)和環(huán)境因素，從而優(yōu)化工程方案和提高項目的可持續(xù)性。

3.2實施高分辨率地質(zhì)調(diào)查

在水工環(huán)地質(zhì)勘查中實施高分辨率地質(zhì)調(diào)查，是優(yōu)化的另一關(guān)鍵路徑，包括地質(zhì)映射、詳細(xì)采樣、精密測量以及深度解析等步驟。地質(zhì)映射是使用高分辨率地質(zhì)測繪技術(shù)，如激光掃描和高清地面雷達(dá)，詳細(xì)記錄地形和地質(zhì)特征。這些技術(shù)可以產(chǎn)生精確的地形圖和三維地質(zhì)模型，為勘查提供基礎(chǔ)。詳細(xì)采樣步驟涉及在關(guān)鍵地點收集地下樣本，包括巖石、土壤、地下水樣本。這些樣本被送往實驗室進行化學(xué)和物理分析，以確定其成分和性質(zhì)，如礦物含量、孔隙度、滲透性等。精密測量包括應(yīng)用地球物理方法，如聲波測井和電阻率測量，精確評估地下結(jié)構(gòu)。這些測量提供了地層的連續(xù)性和不連續(xù)性的詳細(xì)視圖，對了解水流動力學(xué)和預(yù)測地質(zhì)穩(wěn)定性至關(guān)重要。深度解析階段利用高級計算模型綜合分析所收集的數(shù)據(jù)，模擬地下水流和地質(zhì)變化過程，以精確評估未來的地質(zhì)活動和環(huán)境影響。通過這些路徑，實施高分辨率地質(zhì)調(diào)查能夠為水工環(huán)地質(zhì)勘查提供新穎且詳細(xì)的信息，極大地提升勘查的準(zhǔn)確性和效率。

3.3開發(fā)和應(yīng)用新型地質(zhì)勘查工具的具體路徑

在自然資源系統(tǒng)視角下實現(xiàn)水工環(huán)地質(zhì)勘查的優(yōu)化，還需要開發(fā)和應(yīng)用新型地質(zhì)勘查工具。該路徑涉及3個具體步驟。一是工具開發(fā)階段。需要深入分析現(xiàn)有地質(zhì)勘查技術(shù)的局限性，基于此開發(fā)能夠更深入地探測地下結(jié)構(gòu)和水文情況的新工具。例如，利用超高分辨率的地震儀和改進的地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)，可以更準(zhǔn)確地映射地下的巖層結(jié)構(gòu)和水流路徑。二是軟件集成。開發(fā)與這些高級硬件兼容的軟件，能夠處理復(fù)雜數(shù)據(jù)并提供直觀的分析結(jié)果。軟件需要能夠整合來自不同勘查工具的數(shù)據(jù)，如地震數(shù)據(jù)、地磁數(shù)據(jù)以及地電阻數(shù)據(jù)，使用高級算法進行數(shù)據(jù)融合和解析。三是現(xiàn)場測試與驗證。新開發(fā)的地質(zhì)勘查工具需要在控制的環(huán)境下進行嚴(yán)格的測試，以驗證其精度和可靠性[4]。

3.4持續(xù)的環(huán)境與資源監(jiān)測的具體路徑

對于水工環(huán)地質(zhì)勘查而言，持續(xù)的環(huán)境與資源監(jiān)測能夠進一步保證工程安全和環(huán)境安全。具體路徑包括3點。第一，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。在關(guān)鍵區(qū)域部署多種監(jiān)測設(shè)備，包括水位計、壓力傳感器、化學(xué)分析儀，以持續(xù)跟蹤地下水流動、壓力變化和水質(zhì)變化。這些設(shè)備應(yīng)能實時傳輸數(shù)據(jù)到中心監(jiān)控系統(tǒng)。第二，數(shù)據(jù)實時分析平臺。建立一個中央數(shù)據(jù)庫和分析平臺，實時收集和存儲從各監(jiān)測點傳來的數(shù)據(jù)。利用云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，進行數(shù)據(jù)的實時處理和長期趨勢分析，以識別潛在的環(huán)境風(fēng)險。第三，預(yù)警系統(tǒng)建立?；趯崟r數(shù)據(jù)分析，建立自動預(yù)警系統(tǒng)。當(dāng)監(jiān)測到異常參數(shù)時，系統(tǒng)應(yīng)自動發(fā)送警報到相關(guān)部門和地方政府，以便及時采取應(yīng)對措施。第四，持續(xù)改進與反饋。應(yīng)定期評估監(jiān)測策略的有效性，并調(diào)整監(jiān)測設(shè)備和方法。收集的數(shù)據(jù)還應(yīng)用于科研，以改進地質(zhì)模型和預(yù)測算法，持續(xù)提高監(jiān)測系統(tǒng)的精確度和響應(yīng)速度。

4自然資源系統(tǒng)視角下水工環(huán)地質(zhì)勘查優(yōu)化的價值

4.1在資源配置效率提升中的價值

在自然資源系統(tǒng)視角下進行的水工環(huán)地質(zhì)勘查優(yōu)化能顯著提高資源配置的效率。使用高精度的GIS和遙感技術(shù)，勘查團隊能夠獲得水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的詳盡數(shù)據(jù)，包括水體流向、土壤類型與滲透性以及潛在的地質(zhì)風(fēng)險區(qū)域等內(nèi)容。這些技術(shù)允許勘查在早期階段就精確預(yù)測資源的分布和可利用性，避免了傳統(tǒng)方法中可能出現(xiàn)的資源浪費，降低投資成本。例如，優(yōu)化后的勘查方法可以準(zhǔn)確地標(biāo)定水庫建設(shè)的最優(yōu)位置，從而減少對周圍生態(tài)系統(tǒng)的干擾，同時提高水資源的利用率和管理效率。這種方法不僅節(jié)約了成本，還保護了生態(tài)環(huán)境。

4.2在風(fēng)險管理和災(zāi)害預(yù)防中的價值

自然資源系統(tǒng)視角下的勘查優(yōu)化在風(fēng)險管理和災(zāi)害預(yù)防方面展現(xiàn)出巨大的價值。通過綜合利用地下掃描雷達(dá)、地震反射、折射技術(shù)，勘查團隊能夠深入分析地下結(jié)構(gòu)，識別潛在的滑坡、地陷和水土流失等風(fēng)險[5。這些信息對于規(guī)劃大型水利工程尤為重要，因為它們直接關(guān)系到工程的安全和長期穩(wěn)定性。通過在項目初期進行全面的風(fēng)險評估，工程師可以設(shè)計出更為安全、適應(yīng)性更強的水工結(jié)構(gòu)，從而有效地防止未來可能發(fā)生的自然災(zāi)害和環(huán)境危機。這不僅保障了公共安全，還顯著降低了設(shè)計缺陷引發(fā)的經(jīng)濟損失。

4.3在促進跨學(xué)科研究和創(chuàng)新中的價值

自然資源系統(tǒng)視角下的水工環(huán)地質(zhì)勘查優(yōu)化推動了跨學(xué)科研究和技術(shù)創(chuàng)新。這種勘查方法不僅需要地質(zhì)學(xué)家的專業(yè)知識，還需要生態(tài)學(xué)、水文學(xué)和環(huán)境科學(xué)等多個學(xué)科的合作。這種跨學(xué)科的合作催生了新的研究方向，如生態(tài)模擬技術(shù)和復(fù)合材料的使用，能夠更好地理解和管理自然資源系統(tǒng)。

5結(jié)論

主要探討了自然資源系統(tǒng)視角下水工環(huán)地質(zhì)勘查的優(yōu)化研究，重點分析了集成多源數(shù)據(jù)和技術(shù)、實施高分辨率地質(zhì)調(diào)查、開發(fā)新型勘查工具以及持續(xù)的環(huán)境與資源監(jiān)測的實施路徑。優(yōu)化后的勘查方法不僅能夠顯著提升資源配置的效率，降低因資源誤判導(dǎo)致的投資浪費，而且在風(fēng)險管理和災(zāi)害預(yù)防方面展現(xiàn)出了卓越的能力，有助于早期識別和應(yīng)對潛在的地質(zhì)和環(huán)境風(fēng)險，為全球環(huán)境保護和災(zāi)害預(yù)防做出更大的貢獻。

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