楊利勇

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一五地質(zhì)大隊(duì)，江西 南昌 330002）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國地質(zhì)勘察發(fā)展取得了突出的進(jìn)步。近年來，我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展不斷進(jìn)步，水工環(huán)地質(zhì)勘察的工作方法和技術(shù)也在不斷升級，資源損耗嚴(yán)重使生態(tài)環(huán)境遭到了破壞，需要進(jìn)一步解決能源的供需矛盾。隨著人們對地下勘察的范圍越來越廣，越來越頻繁，水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的應(yīng)用范圍十分廣泛，涵蓋了水文、工程和環(huán)境等多個方面的勘察，在各地質(zhì)項(xiàng)目勘察中都有所涉及，如礦山礦產(chǎn)資源的勘察，地下水的賦存情況勘察，也廣泛應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)勘察中。水工環(huán)地質(zhì)勘察的研究應(yīng)用能夠推動我國在地質(zhì)勘察等諸多勘察作業(yè)的發(fā)展，我國十分關(guān)注水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)方法的研究，因此對水工環(huán)地質(zhì)勘察工作者提出了越來越高的要求。中國涌現(xiàn)出了越來越多的工程建設(shè)項(xiàng)目，存在著部分項(xiàng)目的施工區(qū)域地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的問題，為更好地利用土地資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，需要采取先進(jìn)的技術(shù)方法，對地質(zhì)環(huán)境有更清晰的了解，改善對水工環(huán)勘察的現(xiàn)狀，滿足目前資源勘察和工程建設(shè)的要求，促進(jìn)工程建設(shè)順利進(jìn)行[1]。

1 水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用

1.1 設(shè)置水工環(huán)地質(zhì)分區(qū)

為了對研究區(qū)域的水工環(huán)地質(zhì)特征更加了解，需要對研究區(qū)域的地形地貌，地層巖性、地下水位及賦存情況、工程地質(zhì)條件進(jìn)行全面的研究，并劃定地質(zhì)分區(qū)。首先結(jié)合已有的相關(guān)地質(zhì)資料在野外進(jìn)行實(shí)地觀測驗(yàn)證，沿著研究區(qū)域的界線圈定分區(qū)范圍，總結(jié)不同分區(qū)特征。通過考慮各方面綜合因素，最后將該研究區(qū)域劃分為砂卵石區(qū)、凍土區(qū)、濕地區(qū)。砂卵石區(qū)位于該研究區(qū)域的中心偏西北側(cè)，地勢由西北向東南遞增，沿河道傾斜，高程約3214.68m～4089.73m。該區(qū)域土層土質(zhì)為碎石土、細(xì)砂土等土質(zhì)較為細(xì)密，地表植被較少，區(qū)域內(nèi)分布著一些碎石。根據(jù)地質(zhì)資料與實(shí)際考察，該區(qū)域工程地質(zhì)條件較好，適合施工。凍土區(qū)位于該研究區(qū)域的東北側(cè)，該地區(qū)具有淺層地表水，由于該區(qū)域土層長期受地表水浸泡，產(chǎn)生大量鹽漬，通過陽光照射和自然條件下的風(fēng)干，經(jīng)過日積月累形成了鹽漬化土。根據(jù)已有的資料顯示，該區(qū)域土層在溫度較高時會發(fā)生翻漿情況，在溫度較低時，地表水凝固會形成明顯的凸起，因此這種土質(zhì)的土層會嚴(yán)重影響工程建設(shè)，地質(zhì)條件較為一般。濕地區(qū)是地勢低洼區(qū)域，地處研究區(qū)域的西南方向，有部分植被覆蓋。在雨季降水充沛的情況下，地表水匯集在該區(qū)域，形成了沼澤。到了冬季，水位下降，由于氣溫較低使地表水凝固在土層中，形成凍土，此地區(qū)地質(zhì)環(huán)境較為惡劣，不適宜進(jìn)行工程建設(shè)，工程地質(zhì)條件較差。

1.2 遙感圖像獲取地質(zhì)信息

遙感圖像對地物的表現(xiàn)差異是由不同的成像方式造成的，因此不同圖像具有不同特征。在進(jìn)行水工環(huán)地質(zhì)信息獲取和處理時，應(yīng)選擇與實(shí)際地質(zhì)條件相符合的遙感圖像，選擇更好體現(xiàn)地物的解譯波段。獲取植被、水系等環(huán)境因子，提取地質(zhì)構(gòu)造，成巖特性以及水文資源等地質(zhì)條件信息，能夠判斷地下水的賦存情況。由于季節(jié)、環(huán)境變化大、所獲得的圖像也是不同的，因此選擇的遙感圖像時間同樣影響著信息獲取的結(jié)果。因冬季植物凋謝，巖石地表裸露，因此冬季的遙感圖像最為適合獲取地質(zhì)地貌信息，利用春秋季圖像識別植被類型，農(nóng)作物等信息的獲取適宜在開花結(jié)果時的圖像。選擇合適的比例尺，在自然環(huán)境和現(xiàn)象不存在較大變動的情況下，只針對一種波段和時間的圖像就可以完成對地質(zhì)信息的識別。一直處于變化中的自然現(xiàn)象應(yīng)選擇多波段和時間段的圖像，進(jìn)行全面的結(jié)合并總結(jié)，掌握動態(tài)變化。遙感圖像的信息獲取需要多方面多技術(shù)環(huán)節(jié)綜合作用，因此，每個步驟都對遙感圖像有著重要的影響，傳感器在傳輸信號的過程以及遙感平臺是否正常運(yùn)行都會導(dǎo)致圖像在空間和強(qiáng)度等方面的變化，引起對比度不高，邊緣模糊以及圖形畸變的情況，對于圖像的失真應(yīng)進(jìn)行及時的校正。如因傳感器產(chǎn)生的輻射偏差，遙感圖像的亮度會因電磁輻射強(qiáng)度的不同而發(fā)生改變，使遙感圖像的亮度值偏高或偏低，影響了遙感圖像對地物的反映度，需要將這一部分進(jìn)行校正。遙感圖像出現(xiàn)幾何畸變時，會發(fā)生地物形狀畸變，導(dǎo)致地形邊緣模糊，使空間位置扭曲，這種畸變的發(fā)生具有偶然性，因此需要對其進(jìn)行有效地控制，避免頻繁地產(chǎn)生此類現(xiàn)象。

1.3 3S集成法勘察水工環(huán)地質(zhì)

3S集成法是加工和三種技術(shù)集成使用，根據(jù)不同的特點(diǎn)，將研究項(xiàng)目與區(qū)域進(jìn)行全局管理和融合操作，提升水工環(huán)地質(zhì)勘察的數(shù)字化信息與現(xiàn)實(shí)情況的貼合度。RS、GIS、GPS技術(shù)的集成是外部環(huán)境信息的來源，能夠?qū)ρ芯繀^(qū)域及的項(xiàng)目進(jìn)行控制，可以管理研究區(qū)域的地理環(huán)境信息，其強(qiáng)大的空間信息處理分析功能可以為用戶提供豐富的再加工后的地理信息。水工環(huán)地質(zhì)勘察的最關(guān)鍵步驟就是地質(zhì)鉆探，通過鉆機(jī)鉆孔，區(qū)分地層，勘探地質(zhì)，能夠?yàn)楣こ探ㄔO(shè)、水利施工和交通設(shè)施提供參考，根據(jù)勘察任務(wù)的不同需要，布設(shè)測線，主要以工程地質(zhì)自然現(xiàn)象變化較多的區(qū)域布置。按照上文獲取的水工環(huán)地質(zhì)信息，制作鉆孔分布圖，布置三條勘探線，設(shè)置勘測線間隔為15m，以研究區(qū)域的中心點(diǎn)為基準(zhǔn)，向四周均勻布置，根據(jù)各鉆孔孔位和埋深得到鉆孔布置分布圖，判斷其縱向分布情況。若地下構(gòu)造復(fù)雜，難以進(jìn)行準(zhǔn)確地鉆探，需要與機(jī)械挖掘和人工相結(jié)合，以便于觀測土層狀態(tài)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

地下水資源作為各行業(yè)主要供水資源，其水文地質(zhì)勘察與開發(fā)利用對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要，因此本文以水工環(huán)勘察中的地下水勘察為研究對象，對土壤水分和深度進(jìn)行相應(yīng)研究，勘察地下水位。本文方法首先在研究區(qū)域布設(shè)10個勘察剖面，在遇到高壓線，信號塔等電磁干擾和鹽田地形干擾時點(diǎn)距做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，為了保證野外觀測的質(zhì)量，進(jìn)行了質(zhì)量檢查觀測。通過勘測得到的土壤水分有效深度為0.3m，測定研究區(qū)域內(nèi)10個樣本位置的土壤水分，通過平均值分析土壤水分狀況，具體公式如下：

式中xQ為x波段求出的土壤含水百分率，xT±為土壤在x波段平均反射率，測定土壤水分最大值和最小值，得到平均值為36.41%，在地面與0.2m處的土壤仍具有水分，表示地下水的影響可以到達(dá)這一深度，在0.2m處的土壤水分值為15.26%。地下水通過毛細(xì)血管能夠上升的高度與土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)有關(guān)，同一類土壤有相同的上升高度，根據(jù)10個樣本實(shí)測數(shù)據(jù)，找出方差最小，其公式為：

式中1H為實(shí)測地下水位值，dQ為d深處的土壤水分，maxQ、minQ分別為土壤水分最大值和最小值，通過校核，最后確定為1.45m。根據(jù)上述得到的土壤水分遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)參數(shù)對地下水位進(jìn)行估測，并與已有實(shí)地測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，設(shè)定誤差范圍在±0.05m，結(jié)果如表1所示。

表1 勘測值與實(shí)測值對比

由表1可知，在誤差范圍內(nèi)的樣本有9份，只有2號樣本不在誤差范圍內(nèi)，誤差值為0.09m。其整體勘測結(jié)果較好。為驗(yàn)證本文方法的可用性，將傳統(tǒng)方法和本文方法與實(shí)測值進(jìn)行對比，具體勘測數(shù)據(jù)曲線如圖1所示[2-4]。

圖1 不同方法與實(shí)測值對比

由圖1可知，本文方法與傳統(tǒng)方法相比，本文方法結(jié)果與實(shí)測值結(jié)果更加接近，對8號樣本的勘測誤差最小，僅為0.02m。傳統(tǒng)方法勘測結(jié)果誤差較大，在6號樣本勘測中誤差最大，為0.13m。由此可見，本文方法勘測結(jié)果較為穩(wěn)定，勘測效果良好，具有實(shí)用性和有效性。

3 結(jié)語

本文在已有研究的基礎(chǔ)上，集成多種勘查技術(shù)有機(jī)結(jié)合進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用研究，取得了一定的研究成果。但由于知識水平受限，還有諸多問題有待于進(jìn)一步研究和探討，在分析地下水位時，沒有充分考慮地形因子、氣溫、風(fēng)速等土壤水分的影響。在提取地址信息時，缺少有效的參考和對比，實(shí)際研究樣本數(shù)量不足，導(dǎo)致部分參數(shù)的確定還存在著一定的誤差，需要進(jìn)一步加大研究規(guī)模與數(shù)量，更加細(xì)化影響因素，保證勘察估算的準(zhǔn)確率。