王 厚，劉 鑫

(河南省資源環(huán)境調(diào)查一院，河南 鄭州 450000)

0 引言

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

1 水工環(huán)地質(zhì)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(yán)重，自然災(zāi)害頻頻發(fā)生，其中地質(zhì)災(zāi)害危害性極大，一旦出現(xiàn)大規(guī)模、大范圍的地質(zhì)災(zāi)害，勢必會給人民群眾帶來嚴(yán)重的財產(chǎn)損失和人員傷亡。因此，國家及人民高度重視地質(zhì)災(zāi)害治理工作。水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)是地質(zhì)災(zāi)害治理的主要方式，水工環(huán)是工程地質(zhì)學(xué)的重要研究內(nèi)容，是20世紀(jì)20年代基于地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)發(fā)展而來，目前已成為了地學(xué)研究領(lǐng)域的重要課題。水工環(huán)地質(zhì)是3種地質(zhì)的統(tǒng)稱，即水文、工程、環(huán)境。水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)是指通過衛(wèi)星定位技術(shù)、地質(zhì)雷達技術(shù)、瞬變電磁法、遙感技術(shù)等先進的科學(xué)技術(shù)，詳細(xì)勘察地表以下地質(zhì)結(jié)構(gòu)，科學(xué)防范地質(zhì)災(zāi)害，降低地質(zhì)災(zāi)害的危害程度。

2 水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)類型及特點

2.1 衛(wèi)星定位技術(shù)及特點

在地質(zhì)勘察中，衛(wèi)星定位技術(shù)即GPS應(yīng)用較多。衛(wèi)星定位技術(shù)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(zhǔn)的位置坐標(biāo)。若使用差分技術(shù)，精度更高。在地質(zhì)災(zāi)害防治中，GPS技術(shù)的應(yīng)用，可以大幅提升檢測的精準(zhǔn)度，對于地質(zhì)災(zāi)害定位、測量作用良好。

2.2 地質(zhì)雷達技術(shù)及特點

作為一種通過高頻電磁波技術(shù)進行地下物體探測的電子設(shè)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(biāo)的存在。按照反射信號達到時間或目標(biāo)物體平均反射波速，從而推算探測目標(biāo)的距離。

目前，在地質(zhì)探測中，地質(zhì)雷達適用于探測短距離物體，可以準(zhǔn)確判定地質(zhì)特點，保證探測準(zhǔn)確性。因此，在地質(zhì)災(zāi)害治理工作中，尤其是地面塌陷、裂縫等探測方面，地質(zhì)雷達技術(shù)具有良好的應(yīng)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(zhì)引起的二次感應(yīng)渦流場觀測，這是一種介質(zhì)電阻率探測技術(shù)。簡單來講，電磁感應(yīng)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(zhì)勘查中，瞬變電磁法是一種新型勘察技術(shù)，適用性較強。主要應(yīng)用原理為通過電磁設(shè)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(nèi)部的地質(zhì)情況。通過瞬變電磁法可以迅速、靈敏地找出地質(zhì)隱患，有效防治地質(zhì)災(zāi)害。

2.4 遙感技術(shù)及特點

作為20世紀(jì)60年代發(fā)展的一種探測技術(shù)，遙感技術(shù)基于電磁波理論，通過相關(guān)傳感儀器收集、處理遠距離目標(biāo)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(shù)，可以收集到高分辨率的遙感影像。

在地質(zhì)災(zāi)害治理中，遙感技術(shù)可充分利用計算機技術(shù)，對收集的圖像信息進行分析、處理，從而將勘察到的地質(zhì)情況給予詳細(xì)的反饋，并出具相關(guān)資料。在地質(zhì)災(zāi)害治理中，遙感技術(shù)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(shù)的不斷創(chuàng)新，遙感技術(shù)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(zhì)環(huán)境勘察起到了很好的輔助效果。

3 水工環(huán)地質(zhì)與地質(zhì)災(zāi)害治理之間的關(guān)系

3.1 水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)是地質(zhì)災(zāi)害治理的重要手段

地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生與地質(zhì)構(gòu)造存在必然聯(lián)系，為此，想要保證地質(zhì)災(zāi)害治理效果，需要做好水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)研究，這也是治理地質(zhì)災(zāi)害的重要手段。通常來講，地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，都會破壞地質(zhì)結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重影響災(zāi)害地區(qū)的水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)或工程地質(zhì)。因此，通過水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)可以提供詳細(xì)、真實的地質(zhì)信息、資料，為地質(zhì)災(zāi)害治理提供信息數(shù)據(jù)支持。

3.2 水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)是地質(zhì)災(zāi)害原因分析的必備前提

每一個地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、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(zhì)條件存在很大區(qū)別。一般地質(zhì)災(zāi)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(zhì)構(gòu)造出發(fā)，找出關(guān)鍵的誘因。通過水工環(huán)地質(zhì)發(fā)展變化，可以很好地了解地質(zhì)災(zāi)害危害程度，進而制定有針對性的科學(xué)措施。

4 地質(zhì)災(zāi)害治理中水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用對策

4.1 地震災(zāi)害治理

地震是一種常見的地質(zhì)災(zāi)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(zhì)地貌的改變，損害房屋、路面、橋梁等構(gòu)造物。通過水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)勘測地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)根據(jù)不同災(zāi)害類型，合理選擇相對應(yīng)的勘測方法。在實際地震勘察過程中，可以做好地震預(yù)測工作，利用微觀、宏觀信號變化，準(zhǔn)確獲取地震信息，很大程度上可以提前做好地震預(yù)防工作。

地震災(zāi)害監(jiān)測時，可以利用GPS進行地震監(jiān)測預(yù)報，GPS技術(shù)可以分析板塊的運動與閉鎖情況，從而預(yù)測斷層所處狀態(tài)及相應(yīng)的危險區(qū)。地震波反射法量測地質(zhì)情況，可使用炸藥對勘測地區(qū)制造震源。當(dāng)?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(zhì)情況，判定是否存在地質(zhì)災(zāi)害，便于有針對性地進行地質(zhì)災(zāi)害治理。

4.2 地面崩塌、塌陷治理

地質(zhì)災(zāi)害還包括地面崩塌、塌陷，危害性很大，嚴(yán)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(zāi)害存在密切關(guān)聯(lián)性，因此，必須高度重視此類地質(zhì)災(zāi)害。當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)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(zāi)后重建影響很大。對于地面塌陷來講，通常以預(yù)防為主，在資源開發(fā)中，應(yīng)利用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)做好地質(zhì)探查，保證制定的開采計劃科學(xué)、合理，盡量減少因為開采不當(dāng)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(fù)，通過地質(zhì)詳細(xì)調(diào)查，最大限度降低對地質(zhì)環(huán)境的危害。與此同時，還可以通過水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)，比如GPS進行地面形變監(jiān)測，掌握地質(zhì)發(fā)展規(guī)律，檢測危險區(qū)域的基本情況，預(yù)測路面塌陷的可能性，便于制定科學(xué)、可行的應(yīng)急預(yù)案；或使用遙感技術(shù)進行路面崩塌動態(tài)監(jiān)測，以高精度，由遙感圖像內(nèi)進行塌陷地提取，通過遙感技術(shù)結(jié)合 GIS 技術(shù)，利用光譜特征、地學(xué)特征與信息、領(lǐng)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(zhì)結(jié)構(gòu)斷裂，是裂隙的一種特殊形態(tài)，當(dāng)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(zhì)災(zāi)害類型，其發(fā)生頻率、災(zāi)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(yán)重的以西安為主。一旦出現(xiàn)地裂縫，便會橫穿農(nóng)田、廠礦區(qū)、道路，導(dǎo)致建筑物被損、農(nóng)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(zhì)技術(shù)，比如遙感技術(shù)，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(zhì)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(shù)，保證地下水開采適度、合理，避免損壞區(qū)域水文環(huán)境，設(shè)置地下水合理預(yù)警方案，有效防范地裂縫產(chǎn)生。

在地裂縫治理中，還可以通過地質(zhì)雷達技術(shù)進行地裂縫勘查，當(dāng)?shù)貙右蚣羟?、張力作用影響，會出現(xiàn)開裂及位移情況，此時可通過雷達技術(shù)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(yán)重，則說明裂縫寬度越大。目前。在地裂縫勘查中，地質(zhì)雷達的應(yīng)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(yīng)用效果。

5 結(jié)語

在自然或人為因素的作用下，很容易產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害，比如地震、地面崩塌、地裂縫等，地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，將嚴(yán)重危害人類生命安全，造成巨大經(jīng)濟損失，甚至?xí)茐淖匀画h(huán)境。水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的運用，可以提高地質(zhì)災(zāi)害勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性，為制定切實可行的治理方案奠定基礎(chǔ)。因此，開展地質(zhì)災(zāi)害治理水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。