張瑞鵬

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局八〇一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，山東 濟南 250014）

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，研究人員發(fā)現(xiàn)對地下水的影響不僅是在人類利用方面，地殼運動、土壤條件等因素都會直接影響地下水的狀態(tài)。為了促進水文地質(zhì)的發(fā)展，需要不斷創(chuàng)新技術(shù)，構(gòu)建高效、準確的地下水勘探技術(shù)，以確保地下水的合理利用 。

1 GIS技術(shù)概述

1.1 概念

GIS技術(shù)是利用專業(yè)軟件和計算機硬件，獲取空間地理信息，編輯并存儲數(shù)據(jù)，供需要時隨時調(diào)取查詢，支持計算和管理所存儲信息，還可通過制圖處理顯示信息，并可分析和應用相關(guān)數(shù)據(jù)，為地質(zhì)水文工作提供支持。1960年左右，GIS概念便已經(jīng)出現(xiàn)，在該時期，GIS通常被應用于管理自然資源，或規(guī)劃特定領(lǐng)域。當前技術(shù)水平下，GIS得以多維度發(fā)展，且進展迅速。GIS技術(shù)被應用于城市規(guī)劃、土木工程、地理測繪等，國土資源管理也會應用GIS的測繪遙感技術(shù)。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

水文地質(zhì)研究受多維度因素影響，地球運動影響水文地質(zhì)，地質(zhì)地貌對其有干預作用，土壤狀態(tài)、地表植物覆蓋都是客觀影響因素，此外，人類活動也對水文地質(zhì)研究產(chǎn)生影響作用，以上因素皆為實際影響因素。想要發(fā)展水文地質(zhì)研究，創(chuàng)新相關(guān)技術(shù)，要求便捷高效、實用性強的技術(shù)支持，在既往研究中，研究者進行多方向嘗試尋求技術(shù)創(chuàng)新，數(shù)學建模和計算機技術(shù)皆包含在內(nèi)。技術(shù)發(fā)展以后，水文地質(zhì)研究開始應用GIS技術(shù)，水文地質(zhì)研究者者利用GIS的技術(shù)集成優(yōu)勢，收集、處理、存儲、分析地理信息數(shù)據(jù)，并支持信息傳輸共享等管理操作，在水文地質(zhì)領(lǐng)域，GIS技術(shù)得到發(fā)展和創(chuàng)新，應用水平增強，并反作用于水文地質(zhì)研究，為相關(guān)研究提供更優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持[1]。

2 GIS技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域中的應用現(xiàn)狀

目前，我國對于地下水資源的管理已經(jīng)逐漸成熟，主要將GIS 技術(shù)應用于地下水資源的管理，加強地下水資源的利用率。一方面將地下水的模型和 GIS 的信息技術(shù)相結(jié)合，以保障整個管理工作的合理有效；另一方面是通過 GIS技術(shù)建立完善的信息系統(tǒng)和地下水管理系統(tǒng)，為整個地下水資源的管控提供保障。水文地質(zhì)工作中較為主要的內(nèi)容是地下水位圖的繪制，地下水位圖繪制的準確度將直接關(guān)乎后續(xù)工作的進展。目前，GIS技術(shù)在地下水位線繪制工作中，主要運用TIN模型來直觀體現(xiàn)整個地下水位線 。TIN模型也并非靜態(tài)的，而是隨著水位變化而隨時變化的，具備一定的實時性，可以為長期監(jiān)測地下水提供良好的保障。同時，GIS技術(shù)還可以為地下水位監(jiān)測數(shù)據(jù)點的測量提供幫助，采用 GRD建模方式，可以讓地下水位的監(jiān)測效率和質(zhì)量得到顯著提高。通過 GIS 技術(shù)和水文地質(zhì)的結(jié)合，研制出了基于 GIS技術(shù)的地面沉降預測系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是采用MapbasicD工具在 Arc 平臺進行開發(fā)。該種預測系統(tǒng)可以有效地為地下水波動可能出現(xiàn)的地面沉降問題做出預測，并將地面與水面之間的狀態(tài)直觀體現(xiàn)在系統(tǒng)中，呈現(xiàn)出具體化管理優(yōu)勢。地下水水質(zhì)的評估較為麻煩，在評估前需要收集大量的信息，以保障評估數(shù)據(jù)的準確性。GIS技術(shù)善于對信息進行處理，在地下水水質(zhì)的評估工作中起到較大作用。設計人員在給出設計圖紙后，建立一個評價模式，并由GIS技術(shù)對地下水水質(zhì)進行綜合評價，由于GIS技術(shù)完全是通過計算機等智能設備完成，因此評測結(jié)果往往具備較高的客觀性和精準性。地下水資源不同于一般的水資源，其循環(huán)能力較差，因此加強地下水的保護成為當前我國的資源保護工作中的重要一環(huán)。GIS技術(shù)可以有效地區(qū)分各個區(qū)域的地下水，著重關(guān)注污染物較多的地下水資源，并且建立一個共享監(jiān)測網(wǎng)，對地下水資源的進行 24h 掌控是當前地下水資源的重要保護方式[2]。

3 GIS技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域中的具體應用

3.1 水災預防

GIS在水災預防方面體現(xiàn)了其應用價值，防洪救災使用災難管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可存儲過往水災信息樣本，基于樣本分析，總結(jié)過往經(jīng)驗和水文地質(zhì)發(fā)展趨勢，預測未來洪災。災難管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)整合時間、空間信息，使二者保持一致，同步應用決策系統(tǒng)，使系統(tǒng)信息更加精準。數(shù)據(jù)可靠性對水災預防而言至關(guān)重要，但當前信息精準程度有待提升。增強GIS應用性，提升其水災預防水平，對防洪抗災意義重大，可降低水災造成的經(jīng)濟損失，減少水災傷亡。GIS技術(shù)優(yōu)化以后，精準的數(shù)據(jù)信息有助于分析水土現(xiàn)狀，針對性調(diào)節(jié)水土流失問題，預測未來水災，提前加以防范。GIS技術(shù)在當前應用中預測準確性尚不完善，利用GIS技術(shù)確定水災發(fā)生概率較高后，評價所預測水災的嚴重性，明確水災等級和影響范圍，有利于制定更詳細和實用性的防災抗災計劃。對于已發(fā)生的水災，通過災難管理系統(tǒng)有效控制災情，結(jié)合可視化建模還原災情發(fā)生過程以及當前災情局勢，通過技術(shù)仿真輔助研究工作，尋求最優(yōu)應對策略，體現(xiàn)GIS技術(shù)對水災防控的積極影響。

3.2 基于 GIS 技術(shù)的地下水資源評價

由于 GIS 技術(shù)是基于計算機技術(shù)開發(fā)的管理系統(tǒng)，具備較強的空間分析能力，而對于空間環(huán)境復雜的地下水勘查工作，往往能夠提供效率與質(zhì)量的雙重保障。由于 GIS技術(shù)的空間信息處理能力較好，在水資源評價方面提供了一定的幫助，GIS 技術(shù)在進行地下水資源評價工作時，通常會結(jié)合統(tǒng)計學等方法，對地下水資源進行分析，得到埋深的統(tǒng)計模型，并對地下水空間狀態(tài)進行預報。

3.3 基于 GIS 技術(shù)的地下水資源管理

地下水資源的管理較為麻煩，往往會存在農(nóng)戶私通水井的問題，而傳統(tǒng)的監(jiān)測模式往往不能良好地保障地下水資源的管理工作。不同于傳統(tǒng)監(jiān)管模式，GIS 技術(shù)系統(tǒng)是基于計算技術(shù)開發(fā)的新型管理技術(shù)。在進行地下水資源管理的過程中，可以有效分析地下水空間，并與地理信息系統(tǒng)相互銜接，更好地規(guī)劃地下水資源的應用，不但可以保障工作效率和質(zhì)量，還可以讓地下水與地表水之間的調(diào)度得到良好保障。

3.4 基于 GIS 技術(shù)的地面沉降

地下水資源使用的不科學往往會出現(xiàn)地面沉降等問題，這不但會導致地下水資源受到污染，同時也會破壞地面經(jīng)濟，因此必須加強對地面沉降的預測工作。GIS技術(shù)經(jīng)過長期發(fā)展，主要利用MapbasicD工具開發(fā)出相應的地面沉降預測系統(tǒng)，該套系統(tǒng)可以直觀地觀察到地面沉降問題的誘因，并構(gòu)建出完善的預測系統(tǒng)，保障整個地下水資源和地面沉降在人們掌控的范圍內(nèi)。不僅如此，科研人員還將GIS技術(shù)與地面沉降預測技術(shù)進行融合，讓整個地面沉降預測趨向明朗化，保障地面沉降問題的科學檢測。同時GIS系統(tǒng)也在不斷地更新地面沉降預測系統(tǒng)，以提高地面沉降預測的精準度，并且將地面沉降的原因直接展現(xiàn)出來，呈現(xiàn)出具象化管理模式。

3.5 地下水水質(zhì)評價及污染物分析

由于地下水資源的自我再生能力較差，導致地下水資源一旦被污染，很難自我調(diào)節(jié)。但是人為地調(diào)節(jié)地下水污染物也會導致地下水資源受到其余問題的干擾，因此加強地下水污染物的分析和監(jiān)控就成了地下水管理工作中的重要內(nèi)容。目前，GIS技術(shù)擁有良好的信息儲存技術(shù)和信息分析技術(shù)，因此在進行地下水水質(zhì)評測時，可以在較短時間內(nèi)完成評測，并提供準確的檢測結(jié)果。同時，GIS技術(shù)也可以針對地下水水質(zhì)構(gòu)建專門的評價模型，保障地下水水質(zhì)評測工作的準確度。同時，GIS技術(shù)還可以有效地檢測地下水中富含的礦物質(zhì)和礦物質(zhì)含量，對水中含有的重金屬也能及時給予風險評估，并結(jié)合GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)管理能力和數(shù)據(jù)分析功能，將各個地區(qū)的地下水水質(zhì)進行對比，進而精確地掌握每一處地下水質(zhì)量的狀況。另外，GIS技術(shù)開發(fā)出巖溶地下水的環(huán)境測評系統(tǒng)，以目前的地下水監(jiān)測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，為巖溶地下建立專門的地下水模型，進而完成巖溶地下水水質(zhì)的測量，為我國地下水的管理與運用提供了良好的保障。

3.6 GIS 技術(shù)與水文地質(zhì)調(diào)查

水文地質(zhì)工作包括水文地質(zhì)測繪、物探、鉆探以及其他內(nèi)容，而GIS技術(shù)的高效率可以滿足大量工作內(nèi)容的需求，并保障地下水調(diào)查工作的順利進行。為了充分發(fā)揮GIS技術(shù)在巖漿水文地質(zhì)工作中的作用，工作人員必須對數(shù)據(jù)進行仔細比對，保證GIS技術(shù)在巖漿水文地質(zhì)工作中的良好應用。同時，GIS技術(shù)還可以對野外調(diào)查的數(shù)據(jù)進行及時分析，如實記錄分析過程，從而保證整個系統(tǒng)運行過程的準確性和客觀性。在目前實際的水文地質(zhì)調(diào)查工作中，GIS技術(shù)顯示了其強大的空間數(shù)據(jù)處理能力，為整個水文地質(zhì)工作提供了很好的保障，而且還可以探索三維地表徑流和礦區(qū)總體直徑及流量的關(guān)系。對于較復雜的地形區(qū)域，能夠高效、準確地完成水文地質(zhì)勘探工作。

3.7 基于 GIS 技術(shù)的地下水保護

GIS 系統(tǒng)在地下水水質(zhì)探測方面比較完善，地下水保護工作是我國水資源利用的重要任務之一 。GIS 技術(shù)在地下水資源保護中發(fā)揮著重要作用，其不僅可以有效地監(jiān)測地下水流量，而且可以檢測地下水資源的污染程度。在水文地質(zhì)工作中，GIS 技術(shù)建立了較為完善的監(jiān)測網(wǎng)絡，覆蓋了全國大部分地區(qū)。

4 結(jié)語

在地理信息系統(tǒng)中，水文地質(zhì)領(lǐng)域的工作尤為重要，既能促進國家的發(fā)展，又能保護生態(tài)環(huán)境。隨著信息技術(shù)和科學研究技術(shù)的發(fā)展，GIS技術(shù)逐漸成熟并應用于各個行業(yè)。GIS技術(shù)也為地下水的勘查提供了很好的幫助，其在水文地質(zhì)領(lǐng)域顯示出了許多優(yōu)勢，并已經(jīng)應用到水文地質(zhì)工作的各個環(huán)節(jié)。為了使GIS技術(shù)得到最大的發(fā)展，為人們提供高效、準確的勘探技術(shù)，需要相關(guān)科研人員加強對 GIS技術(shù)的創(chuàng)新和研究，以確保我國GIS技術(shù)可以更好地與水文地質(zhì)工作整合，讓GIS技術(shù)在水文地質(zhì)工作的領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，以促進我國地下水資源的經(jīng)濟發(fā)展和治理效果。