水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用

李旭

摘 要：為了滿(mǎn)足工程建設(shè)的需求以及能源利用的要求，地質(zhì)勘探類(lèi)的技術(shù)水平伴隨科技的進(jìn)步而不斷地發(fā)展，而在地質(zhì)勘探中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是水工環(huán)地質(zhì)勘察。文章概述了水工環(huán)地質(zhì)勘察的現(xiàn)狀和其應(yīng)用的范圍，并細(xì)致的介紹了在水工環(huán)地質(zhì)勘察中應(yīng)用到的有關(guān)技術(shù)，希望能夠推動(dòng)我國(guó)地質(zhì)勘察技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：水工環(huán)地質(zhì)勘察；技術(shù)；應(yīng)用

伴隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，水工環(huán)不僅僅是原有意義上的水文以及工程并環(huán)境三者間的聯(lián)系，還囊括了對(duì)由地質(zhì)變化所導(dǎo)致的自然災(zāi)害的勘察并與此有關(guān)的內(nèi)容。所以說(shuō)，當(dāng)前的水工環(huán)地質(zhì)勘察具有綜合性強(qiáng)，范圍廣，而且緊密的和社會(huì)及科學(xué)相聯(lián)系的特點(diǎn)。

1 水工環(huán)地質(zhì)勘察的現(xiàn)狀和應(yīng)用

當(dāng)前，水工環(huán)地質(zhì)勘察主要應(yīng)用在：（1）因地方病多和當(dāng)?shù)氐乃沫h(huán)境有一定的關(guān)聯(lián)，故而可以應(yīng)用在對(duì)疾病的研究方面。（2）在對(duì)土地資源的利用上，水工環(huán)地質(zhì)勘察可以為我國(guó)充分利用土地資源提供有效的數(shù)據(jù)[1]。（3）對(duì)城市的建設(shè)往往需要水工環(huán)數(shù)據(jù)來(lái)給予支撐，特別是在現(xiàn)代的城市建設(shè)中牽扯到的有關(guān)因素極多，而諸多因素治療還存在著一定的聯(lián)系，關(guān)系很復(fù)雜。若水工環(huán)地質(zhì)勘察不能夠做好，那么城市的建設(shè)就有可能出現(xiàn)混亂。（4）城市發(fā)展需要充足的水資源以及能源等，而此其儲(chǔ)量和利用均要通過(guò)水工環(huán)地質(zhì)勘察才能夠清楚。而在現(xiàn)代社會(huì)中，水工環(huán)地質(zhì)勘察相關(guān)的各個(gè)學(xué)科之間已經(jīng)發(fā)生融合，相互之間出現(xiàn)滲透及交叉的范圍和程度在不斷擴(kuò)展和深入。

2 水工環(huán)地質(zhì)勘察中各技術(shù)的應(yīng)用

2.1 GPS技術(shù)的應(yīng)用

GPS是全球定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，與傳統(tǒng)形式的人工地面勘測(cè)技術(shù)相比較，使用GPS技術(shù)減弱了投入人工的力度，同時(shí)減輕了工作人員的工作量，另外，此技術(shù)能夠獲得更加全面精準(zhǔn)的勘測(cè)信息。GPS技術(shù)是基于衛(wèi)星定位的一種技術(shù)，而只需要三個(gè)衛(wèi)星就可以檢測(cè)到地球的任何一個(gè)位置，運(yùn)作的流程是：實(shí)際進(jìn)行勘測(cè)的工作者利用無(wú)線傳輸?shù)难b置把需勘測(cè)的位置發(fā)給設(shè)置在地面基站里的GPS的接受機(jī)，而后由同步衛(wèi)星把檢測(cè)到的信號(hào)傳到地面的接收設(shè)備上，以后基站內(nèi)部的接收設(shè)備會(huì)針對(duì)此信息來(lái)進(jìn)行收集和整理的工作[2]。此外，GPS技術(shù)還能夠應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害，人體健康以及環(huán)境污染等社會(huì)問(wèn)題當(dāng)中。

2.2 GPR技術(shù)的應(yīng)用

地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)就是GPR技術(shù)，它工作的原理是利用電磁波來(lái)進(jìn)行地質(zhì)信息的收集工作。最初需要在地面上建造一個(gè)發(fā)射設(shè)備，而后由此設(shè)備向地下發(fā)出電磁波，以后以聲吶原理為依據(jù)，把地下的地質(zhì)數(shù)據(jù)收集，并利用有關(guān)的儀器以采集到的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)在電腦上進(jìn)行構(gòu)圖。如此，有關(guān)人員就能夠直觀的了解到地質(zhì)的狀況，厚度以及巖面等信息。同時(shí)因?yàn)镚PR技術(shù)可以直觀清楚且細(xì)致快捷的展示出地下信息的圖像，故而，此技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，比如，對(duì)老城區(qū)內(nèi)部地下線路狀況的查探或者對(duì)建筑物底部地質(zhì)的勘察等[3]。不過(guò)，GPR技術(shù)也存在一定的不足，比如，其只適合進(jìn)行較短距離的地質(zhì)勘測(cè)，而進(jìn)行長(zhǎng)距離的勘測(cè)時(shí)會(huì)被多種因素所影響。

2.3 RTK技術(shù)的應(yīng)用

RTK技術(shù)利用三類(lèi)差分中的相位差分，差分有GPS位置差分和相位差分以及偽距差分三類(lèi)。RTK技術(shù)的運(yùn)行原理是，將一臺(tái)能夠接收信號(hào)的裝置放置在基準(zhǔn)站上，而后在流動(dòng)站上安裝一到多臺(tái)能夠接收信號(hào)的設(shè)備，之后令流動(dòng)站和基準(zhǔn)站內(nèi)部的設(shè)備同時(shí)接收同一個(gè)衛(wèi)星發(fā)射出來(lái)的信號(hào)，然后比較已經(jīng)知道的信息和從基準(zhǔn)站里最新接收到的信息，進(jìn)而取得一個(gè)針對(duì)差分的修正值[4]，最后，通過(guò)無(wú)線傳輸把取得的差分修正值傳輸給流動(dòng)站，如此就能夠得到一個(gè)比較精確的針對(duì)流動(dòng)站的位置信息。一般而言，流動(dòng)站有時(shí)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，故而，RTK技術(shù)特別的方便和靈活。當(dāng)前，此技術(shù)較多的應(yīng)用于調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害的原因，以及對(duì)環(huán)境污染的防治或者檢測(cè)，其是檢測(cè)水環(huán)工地質(zhì)勘察的一種重要的手段。

2.4 遙感技術(shù)的應(yīng)用

遙感技術(shù)也被簡(jiǎn)稱(chēng)為RS技術(shù)，其在對(duì)資源以及災(zāi)害和地質(zhì)的勘察過(guò)程中表現(xiàn)出了重要的作用與優(yōu)勢(shì)。隨著最近幾年科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而遙感技術(shù)也和計(jì)算機(jī)技術(shù)建立了更加密切的聯(lián)系，所以，在水環(huán)工地質(zhì)勘察里遙感技術(shù)的作用更加的廣泛，逐步發(fā)展成水環(huán)工地質(zhì)勘察技術(shù)中不能缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。而歷經(jīng)多年的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用，遙感技術(shù)逐步從單一的波段拓展到多元遙感[5]，同時(shí)，細(xì)致的對(duì)多元的模型進(jìn)行分析，可以獲得十分詳盡的地質(zhì)勘察結(jié)果的圖像，此外，伴著遙感圖像空間和光譜分辨率的不斷提高，遙感技術(shù)可以運(yùn)用到對(duì)城市的建設(shè)和對(duì)園林的布局設(shè)計(jì)中去，同時(shí)還能夠運(yùn)用到對(duì)環(huán)境的勘察中，并且在以上方面都獲取了較好的效果。

2.5 瞬變電磁技術(shù)的應(yīng)用

瞬變電磁技術(shù)即TEM技術(shù)，最早是20世紀(jì)30年代應(yīng)用在航空組織探測(cè)的領(lǐng)域中，而后在應(yīng)用到對(duì)金屬礦的勘探中并取得成功以后才逐步推廣到環(huán)境，工程檢測(cè)以等領(lǐng)域中。其工作原理是：在回線的協(xié)同作用下，向地下發(fā)送脈沖電磁波一次，同時(shí)在間歇時(shí)間段觀測(cè)二次渦流場(chǎng)。如果地下分布著電性不均勻的質(zhì)體，那么就能夠觀察到異常的二次場(chǎng)或者是不均勻體導(dǎo)致的渦流場(chǎng)。一般而言，在地下介質(zhì)中，傳播時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)影響到瞬變電磁技術(shù)發(fā)出的電磁場(chǎng)，從而使得電磁場(chǎng)向深部擴(kuò)散出現(xiàn)47度的一個(gè)傾斜錐面，也就是所說(shuō)的煙圈效應(yīng)[6]。瞬變電磁法能夠運(yùn)用到實(shí)際測(cè)深勘探中的理論依據(jù)和基礎(chǔ)就是煙圈效應(yīng)，因其能夠展現(xiàn)出瞬變場(chǎng)隨著時(shí)間的推移而出現(xiàn)的變化的規(guī)律。

在利用瞬變電磁技術(shù)對(duì)水工環(huán)地質(zhì)進(jìn)行勘察過(guò)程中，主要方法有電偶源法和垂直磁偶源法，其中垂直磁偶源法在實(shí)際操作中應(yīng)用的范圍更廣。瞬變電磁技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：其一，分辨率較高，對(duì)較陡峭的探測(cè)體局部異常的敏感性高。其二，精度高，觀測(cè)時(shí)基本不受地形的影響，而且耦合噪聲對(duì)其干擾極小。其三，即便是在接地條件極其差的地區(qū)，施工技術(shù)也較為簡(jiǎn)單易行且效率高，此外還能夠?qū)Σ煌疃鹊哪繕?biāo)進(jìn)行探測(cè)。也因其有諸多優(yōu)點(diǎn)，奠定了TEM技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘察中地位。

綜上所述，當(dāng)今的水環(huán)工地質(zhì)勘察技術(shù)并不僅僅局限在針對(duì)水文以及環(huán)境和工程三個(gè)方面內(nèi)容的勘察，而是更全面綜合性更強(qiáng)的一個(gè)工作，它在為與其有關(guān)的各項(xiàng)工作提供更多依據(jù)的同時(shí)還可以細(xì)致并科學(xué)的對(duì)有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行評(píng)估，為本國(guó)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)的發(fā)展做貢獻(xiàn)。本文由兩個(gè)方面闡述了水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)以及其應(yīng)用。（1）水工環(huán)地質(zhì)勘察的現(xiàn)狀和應(yīng)用范圍，以期有關(guān)工作人員能夠從較深的層面來(lái)了解水工環(huán)地質(zhì)勘察的發(fā)展和應(yīng)用。（2）對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察中的各種技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行介紹，主要有GPS技術(shù)，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)（GPR），遙感技術(shù)（RS），RTK技術(shù)以及瞬變電磁技術(shù)（TEM），希望能夠推動(dòng)有關(guān)的技術(shù)更快更好的發(fā)展進(jìn)步。

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