楊伍

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局407隊(duì) 湖南懷化 418000）

水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用初探

楊伍

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局407隊(duì) 湖南懷化 418000）

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷提高，地質(zhì)勘查技術(shù)在水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)工作中的運(yùn)用越來(lái)越多。加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)勘查技術(shù)的研究，對(duì)促進(jìn)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)工作具有十分重大的意義。本文主要結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，闡述了水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)及其運(yùn)用。

水工環(huán)；地質(zhì)勘查；遙感；GIS；物探

引言

地質(zhì)勘查技術(shù)對(duì)于水工環(huán)地質(zhì)信息的收集以及研究具有十分重大的意義，不僅能夠使得人們能夠更加深入了解地質(zhì)環(huán)境，還能夠進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)能源的開(kāi)發(fā)和利用。在水工環(huán)地質(zhì)勘查過(guò)程中，運(yùn)用地質(zhì)勘查技術(shù)，可以提高工作效率和工作質(zhì)量，保證地質(zhì)勘查工作的順利進(jìn)行。因而，研究水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)及其運(yùn)用是十分必要的。

1 概述

1.1 水文地質(zhì)

水文地質(zhì)主要是指整個(gè)自然界之中的地下水的各種運(yùn)動(dòng)和變化的現(xiàn)象，也就是說(shuō)水文地質(zhì)主要是對(duì)地下水進(jìn)行研究的科學(xué)。進(jìn)行水文地質(zhì)研究，可以了解到地下水的分布以及形成的規(guī)律，了解地下水的資源量及其所含的化學(xué)物質(zhì)，從而達(dá)到對(duì)地下水水資源合理利用的目的。并且通過(guò)水文地質(zhì)研究，可以了解到在工程建設(shè)或者是礦山開(kāi)采中地下水對(duì)其的影響，及早提出應(yīng)對(duì)措施，保證工程順利進(jìn)行。

1.2 工程地質(zhì)

工程地質(zhì)主要是指對(duì)各類工程的地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查、研究以及解決的科學(xué)。通過(guò)工程地質(zhì)勘查，可以對(duì)工程所在區(qū)域的地質(zhì)條件進(jìn)行查明和掌握，對(duì)工程建設(shè)區(qū)域遇到的各種地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行全面并且綜合的評(píng)價(jià)。在工程建筑的作用下，分析以及預(yù)測(cè)，工程所在區(qū)域的地質(zhì)條件可能產(chǎn)生的變化以及危害，從而選擇出最適合工程建設(shè)的場(chǎng)地，同時(shí)及早對(duì)一些不良的地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行解決，為工程建設(shè)的整個(gè)過(guò)程提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

1.3 環(huán)境地質(zhì)

20世紀(jì)60年代末、70年代初出現(xiàn)了環(huán)境地質(zhì)這一名詞，當(dāng)時(shí)的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)明顯的感覺(jué)到環(huán)境地質(zhì)的重要性，開(kāi)始逐漸研究包括泥石流、滑坡以及城市地質(zhì)在內(nèi)的環(huán)境地質(zhì)。環(huán)境地質(zhì)就是對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)以及原理進(jìn)行運(yùn)用，對(duì)人類侵占或者活動(dòng)所產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行解決。我國(guó)對(duì)環(huán)境地質(zhì)的研究比較晚，但是近年來(lái)，隨著我國(guó)環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的不斷加重，對(duì)人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生越來(lái)越大的影響，我國(guó)對(duì)環(huán)境地質(zhì)的研究在不斷的加深。

2 水工環(huán)地質(zhì)勘查的意義

地質(zhì)勘查是地質(zhì)勘查工作的簡(jiǎn)稱。廣義地說(shuō)，也可以講其理解為地質(zhì)工作的同義詞，主要是以經(jīng)濟(jì)國(guó)防建設(shè)以及科學(xué)發(fā)展觀為依據(jù)，對(duì)某些區(qū)域內(nèi)的地貌、地下水。礦產(chǎn)、巖石以及地層構(gòu)造進(jìn)行調(diào)查和研究。根據(jù)研究目的的不同，進(jìn)行不同的地質(zhì)勘查工作。比如水文地質(zhì)勘查，主要目的是對(duì)地下水進(jìn)行尋找和開(kāi)發(fā)，而工程地質(zhì)勘查的主要目的是查明各類工程的地區(qū)地質(zhì)條件。在地質(zhì)勘查過(guò)程中，需要將地質(zhì)勘查研究作為基礎(chǔ)，根據(jù)不同的任務(wù)要求，在最短的時(shí)間內(nèi)，選擇最為合理的勘查技術(shù)和手段，獲得最好的地質(zhì)成果。水工環(huán)地質(zhì)的考察和科研對(duì)社會(huì)的進(jìn)步有著極重要的意義，特別是隨著全球變暖等氣候問(wèn)題的出現(xiàn)及循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論的發(fā)展，很多國(guó)家都積極學(xué)習(xí)先進(jìn)的理論基礎(chǔ)，加強(qiáng)整體施工技術(shù)水平，從而使先進(jìn)的勘測(cè)技術(shù)在更多的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。水工環(huán)地質(zhì)的考察和科研對(duì)社會(huì)的進(jìn)步有著極重要的意義，特別是隨著全球變暖等氣候問(wèn)題的出現(xiàn)及循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論的發(fā)展，很多國(guó)家都積極學(xué)習(xí)先進(jìn)的理論基礎(chǔ)，加強(qiáng)整體施工技術(shù)水平，從而使先進(jìn)的勘測(cè)技術(shù)在更多的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

3 水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)及其運(yùn)用

3.1 地理信息系統(tǒng)（GIS）

地理信息系統(tǒng)英文全名為Geographical Information System，簡(jiǎn)稱為GIS，產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代，到20世紀(jì)80年代得到了突破性的發(fā)展，是一門空間數(shù)據(jù)管理科學(xué)化和智能化的高新技術(shù)。地理信息系統(tǒng)技術(shù)是以處理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)的系統(tǒng)化技術(shù)，其可以針對(duì)于不同的地理空間信息，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)系統(tǒng)的調(diào)整和改善，以促進(jìn)水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的信息化水平。相對(duì)于傳統(tǒng)的水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)來(lái)講，其有著較強(qiáng)的適應(yīng)性，可以通過(guò)系統(tǒng)模擬的方式以更加生動(dòng)的方式呈現(xiàn)出地質(zhì)構(gòu)造，以更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)地質(zhì)問(wèn)題，以更加科學(xué)的信息協(xié)助我們制定工程方案，引導(dǎo)環(huán)境保護(hù)工作等。因此，地理信息系統(tǒng)技術(shù)可以很好的融入到水工環(huán)勘察工作中去。地理信息系統(tǒng)作為一種應(yīng)用技術(shù)是以處理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，而地質(zhì)信息的特點(diǎn)決定了使用GIS技術(shù)的優(yōu)越性，從而使該項(xiàng)技術(shù)在地學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。從80年代至今，GIS技術(shù)的應(yīng)用也從數(shù)據(jù)管理，多源數(shù)據(jù)集數(shù)字化輸人和繪圖輸出，到DEM或DTM模型的使用，到GIS結(jié)合災(zāi)害評(píng)價(jià)模型的擴(kuò)展分析，到GIS與決策支持系統(tǒng)（DSS）的集成，到網(wǎng)絡(luò)GIS，逐步發(fā)展深入應(yīng)用。

3.2 遙感技術(shù)（RS）

遙感技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘查中已經(jīng)運(yùn)用了很長(zhǎng)一段時(shí)間，從定量評(píng)價(jià)到計(jì)算機(jī)模型模擬，從使用單一遙感信息源到多元信息擬合，從單一含義到綜合方法互補(bǔ)，從定性分析評(píng)價(jià)到依靠計(jì)算機(jī)數(shù)字模型模擬的定量分析評(píng)價(jià)，可以說(shuō)遙感技術(shù)已經(jīng)在水工環(huán)地質(zhì)勘查中得到了非常大的發(fā)展。遙感技術(shù)主要是運(yùn)用光譜合成的方式，測(cè)繪水文地質(zhì)環(huán)境，通過(guò)測(cè)繪得到的專業(yè)的圖像，建立相關(guān)模型，全面的進(jìn)行水文地質(zhì)環(huán)境研究。在工程地質(zhì)中，運(yùn)用遙感技術(shù)可以對(duì)工程所在地的地質(zhì)災(zāi)害情況進(jìn)行全面的了解和分析，運(yùn)用數(shù)字化的處理方法，建立數(shù)學(xué)模型，保證工程建設(shè)的安全。在環(huán)境地質(zhì)勘查中，運(yùn)用遙感技術(shù)，可以提高環(huán)境監(jiān)測(cè)的效果，對(duì)水資源的污染情況可以更好的了解。利用熱感圖像，可以很好的對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行確定，有效的對(duì)污染范圍進(jìn)行劃分，確定污染水源的分布情況。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：信息量比較大，能夠在低能耗的背景下快速的展現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果，是當(dāng)前水文地質(zhì)勘察，評(píng)價(jià)，選址，穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，災(zāi)害調(diào)查工作中不可或缺的工具。如圖1為遙感技術(shù)系統(tǒng)。

圖1 遙感技術(shù)系統(tǒng)

3.3 物探技術(shù)

物理勘探技術(shù)簡(jiǎn)稱為物探技術(shù)。在水工環(huán)地質(zhì)勘查工作中，物探技術(shù)是運(yùn)用時(shí)間最久的一項(xiàng)勘查技術(shù)。其主要原理是對(duì)物質(zhì)的物理特性進(jìn)行利用，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)監(jiān)測(cè)。主要方法就是運(yùn)用先進(jìn)的掃描儀器掃描被檢測(cè)的位置，對(duì)掃描位置的物理性質(zhì)進(jìn)行顯示，接著再將得到的物理性質(zhì)與已知的各種物質(zhì)的物理性質(zhì)進(jìn)行對(duì)照比較，從而得到一個(gè)比較準(zhǔn)確和科學(xué)的勘查結(jié)果。目前主要的物探方法有重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、放射性勘探等。依據(jù)工作空間的不同，又可分為地面物探、航空物探、海洋物探、井中物探等。水文地質(zhì)勘察運(yùn)用物探技術(shù)可以劃分地層、探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造，尋找儲(chǔ)水地層或構(gòu)造，確定含水層的埋深、厚度、含水量，劃分咸淡水界面等。工程地質(zhì)勘察以及環(huán)境地質(zhì)勘察中，可以利用物探技術(shù)探測(cè)覆蓋層、基巖風(fēng)化帶厚度及其分布；隱伏構(gòu)造、巖溶裂隙發(fā)育帶等。由于物探技術(shù)能提供多種描述地質(zhì)材料的物理參數(shù)并具有速度快、成本低和不破壞地質(zhì)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，在水工環(huán)勘查的歷史上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。近十幾年來(lái)，在時(shí)空域內(nèi)利用高分辨率技術(shù)勘查地質(zhì)目標(biāo)的成功，使水工環(huán)物探勘查技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。

3.4 水質(zhì)測(cè)試技術(shù)

就目前情況來(lái)看，我國(guó)的水質(zhì)測(cè)試技術(shù)根據(jù)原理的不同可以分成兩個(gè)大類，即物理分析法和化學(xué)分析法。這兩類分析方法之間并不是相互孤立和對(duì)立的，在實(shí)際分析工作中，應(yīng)根據(jù)具體情況和要求，綜合考慮儀器分析和化學(xué)分析的特點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，選用適當(dāng)?shù)姆治龇椒?。這就要求分析化學(xué)工作者必須同時(shí)掌握好這兩類分析方法?；瘜W(xué)分析是以化學(xué)原理和化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)建立起來(lái)的分析方法，此方法以化學(xué)反應(yīng)如酸堿反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)、沉淀反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)等為基礎(chǔ)建立起來(lái)的，用下成份的定性和定量分析，它是分析化學(xué)的基礎(chǔ)，目前仍是國(guó)內(nèi)外分析工作者通用的分析手段。在現(xiàn)今水質(zhì)分析中應(yīng)用最廣的是比色法和容量法。物理分析法也可叫物理化學(xué)分析法或叫儀器分析法。這種分析方法是以物質(zhì)的物理、物理化學(xué)性質(zhì)（光譜及電化學(xué)性質(zhì)）為基礎(chǔ)并使用特殊儀器進(jìn)行分析的測(cè)試方法。目前在水、工、環(huán)測(cè)試中主要應(yīng)用以下各類方法：原子吸收光譜分析法、發(fā)射光譜分析法、原子熒光光譜法、電化學(xué)分析法、色譜法和同位素測(cè)試。

4 結(jié)語(yǔ)

水工環(huán)是地質(zhì)學(xué)研究過(guò)程中非常重要的組成部分。至今，我國(guó)水工環(huán)地質(zhì)勘查工作一直沒(méi)有停止過(guò)前進(jìn)的步伐，面對(duì)著快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水工環(huán)地質(zhì)勘查工作面臨著更大的挑戰(zhàn)。在今后的工作中，我們應(yīng)該加大對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘查的重視，積極發(fā)展和運(yùn)用先進(jìn)的水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)，使得水工環(huán)地質(zhì)勘查工作不斷的前進(jìn)。

[1]劉利國(guó)，尚繼龍.論當(dāng)前水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用范圍[J].黑龍江科技信息，2013，36：40.

[2]馬天平.基于水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)的論述[J].中外企業(yè)家，2015（06）：56～57.

[3]魯玉紅.三維GIS技術(shù)在地質(zhì)勘察管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（22）：124～125.

[4]李楠，趙丹，宋曉雨.當(dāng)前水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用初探[J].黑龍江科技信息，2015（29）：245～246.

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A

1004-7344（2016）02-0189-02

2015-12-20

楊 伍（1988-），男，助理工程師，本科，主要從事巖土工程勘察工作。