新技術(shù)在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用分析

摘 ? ?要：新技術(shù)在水文地質(zhì)中發(fā)揮著重要的作用，如果前期工作做不好，就不能保證后期礦產(chǎn)資源的質(zhì)量，而且為了保證礦區(qū)開采的安全性，也必須要重視水文地質(zhì)勘察，這樣能提高開采的效率，幫助企業(yè)獲得經(jīng)濟(jì)效益。本文將分別說(shuō)明ANN、核磁共振技術(shù)和遙感技術(shù)在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：新技術(shù);水文地質(zhì);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P641.7 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1004-7344（2019）03-0146-02

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)各行各業(yè)對(duì)水資源的利用效率和依賴性越來(lái)越高，水、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展成為了現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)社會(huì)的重要議題。因此，水文地質(zhì)工程技術(shù)也逐漸受到人們的關(guān)注，新技術(shù)的使用給水文地質(zhì)工程帶來(lái)了極大的便利。

1 ?ANN在水文系統(tǒng)中的應(yīng)用

ANN在水文系統(tǒng)中的應(yīng)用種類十分廣泛，文中將主要從三個(gè)方面入手，加以描述：ANN技術(shù)的第一大特點(diǎn)就是可以快速分類和識(shí)別，ANN技術(shù)具有較高的精準(zhǔn)率和容錯(cuò)性，同時(shí)，ANN能夠快速適應(yīng)環(huán)境，通過(guò)組織和學(xué)習(xí)減少了傳統(tǒng)技術(shù)方法的弊端，減少了其他約束條件，所以該技術(shù)可以快速實(shí)現(xiàn)水文水資源的識(shí)別和分類。在識(shí)別和分類方面應(yīng)用的最多的是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)技術(shù)，該方法主要利用3層神經(jīng)網(wǎng)，以評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為輸入條件，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練建立了一套水質(zhì)評(píng)價(jià)模型，并且保證評(píng)價(jià)的結(jié)果和傳統(tǒng)方法的結(jié)果具有一致性。另外，還可以利用ANN技術(shù)對(duì)水文水質(zhì)進(jìn)行分流，對(duì)支流進(jìn)行分類，對(duì)水文災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警和預(yù)報(bào)，選擇水文代表年，預(yù)測(cè)干旱和評(píng)價(jià)水資源等，利用ANN技術(shù)識(shí)別水文系統(tǒng)，其中大量的數(shù)據(jù)都是通過(guò)建立的網(wǎng)絡(luò)模型得到的，減少了人為操作，避免了傳統(tǒng)方法中人為操作的隨意性和不確定性;ANN技術(shù)還能根據(jù)不同的參數(shù)要求選擇建立不同的水質(zhì)評(píng)價(jià)模型，適應(yīng)性較強(qiáng);ANN技術(shù)的第二大特點(diǎn)就是預(yù)警和預(yù)報(bào)，如果使用傳統(tǒng)的水文檢測(cè)工具，只能夠通過(guò)大量的歷史資料進(jìn)行分析，而ANN主要是通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組成函數(shù)計(jì)算器，通過(guò)實(shí)地檢測(cè)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，將各個(gè)神經(jīng)元連接起來(lái)，模擬出預(yù)報(bào)因素和影響因素之間的關(guān)系，運(yùn)用ANN進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)，并建立模型，普通的影響因素就是網(wǎng)絡(luò)輸入，而輸入的神經(jīng)元數(shù)量就是影響因素的數(shù)量，預(yù)報(bào)的水文變量就當(dāng)作神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的輸出，ANN技術(shù)在降水、徑流量預(yù)報(bào)，洪水預(yù)報(bào)和水質(zhì)預(yù)報(bào)方面都做出了一定貢獻(xiàn);ANN技術(shù)的第三大特點(diǎn)是計(jì)算優(yōu)化，在水資源的規(guī)劃管理上，ANN技術(shù)制定出了一些理論方法，比如利用線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃、多目標(biāo)決策、系統(tǒng)理論等技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算等，但是在模擬水文系統(tǒng)時(shí)，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)出現(xiàn)一些不足和問(wèn)題，仍需要不斷完善。但總的來(lái)說(shuō)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有高效處理，找準(zhǔn)平衡的優(yōu)點(diǎn)，這些都為創(chuàng)新計(jì)算提供了新的解決途徑。

2 ?核磁共振技術(shù)在地下水勘探中的應(yīng)用

2.1 ?地面核磁共振原理

除了ANN技術(shù)以外，地面核磁共振技術(shù)在水文地質(zhì)中應(yīng)用的也較為廣泛，地面核磁共振技術(shù)是一個(gè)以原子核為基礎(chǔ)的物理現(xiàn)象，因此它也具有核原子的磁性，能夠吸收一定的電磁波，運(yùn)用地面核磁共振技術(shù)從理論上看是抱枕研究的原子核距不為零，在水中，氫核具有核子的磁性，在地層中核子磁性是最高的，而且磁旋比最大，當(dāng)氫核距離不為零時(shí)，它就能夠激發(fā)出水中含有的質(zhì)子，使原子核在距離之間發(fā)生跳躍，從而產(chǎn)生核磁共振。鋪在地面上的線圈功率為拉莫爾頻率，它是一種交變電流，在地層的作用下能夠形成宏觀磁矩，這主要是由地下水的氫核形成，當(dāng)宏觀磁矩達(dá)到地面上以后，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這也是氫核所特有的運(yùn)動(dòng)，用一些裝置取出一些電磁場(chǎng)發(fā)出的信號(hào)，信號(hào)的強(qiáng)弱都與水中的氫質(zhì)子相關(guān)，不僅關(guān)乎質(zhì)子的數(shù)量，也關(guān)乎質(zhì)子的性質(zhì)，也就是說(shuō)地面核磁共振技術(shù)信號(hào)所產(chǎn)生的幅度指數(shù)與地層中水分的含量是呈正比的，這就是直接找水技術(shù)，也就是地面核磁共振找水技術(shù)。

2.2 ?核磁共振技術(shù)應(yīng)用

在水文地質(zhì)中，核磁共振技術(shù)的應(yīng)用可以說(shuō)是最廣泛的，優(yōu)點(diǎn)具有：利用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)直接找水，應(yīng)用該方法進(jìn)行探測(cè)可以在一定范圍內(nèi)顯示出核磁共振的信息，如果沒(méi)有相應(yīng)的信息顯示出來(lái)，就說(shuō)明沒(méi)有水源;同時(shí)，利用核磁共振技術(shù)具有量化的特征，利用核磁共振技術(shù)可以確定水層的深度和厚度，以及水率，這種方法的最大特點(diǎn)就是高效和快速，而且成本花費(fèi)較低，信號(hào)接受速度較快，靈敏度較高，容易受到電磁噪音的影響。

3 ?遙感技術(shù)在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用

3.1 ?水文地質(zhì)測(cè)繪

在水文地質(zhì)工程中，水文地質(zhì)測(cè)繪占據(jù)著較大比重，水文地質(zhì)測(cè)繪是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程技術(shù)，也具有較高的綜合性。在20世紀(jì)，有關(guān)部門提出要求，在水文地質(zhì)調(diào)查工作中，應(yīng)用遙感技術(shù)可以解決某些復(fù)雜的問(wèn)題，它主要是通過(guò)利用衛(wèi)星圖以及航空?qǐng)D對(duì)當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)進(jìn)行解釋和說(shuō)明，用來(lái)解決水文水質(zhì)問(wèn)題，但是該項(xiàng)工作必須貫穿于水文地質(zhì)勘察的整個(gè)工程中，成為設(shè)計(jì)、野外工程和資料編寫的一部分，如果將遙感技術(shù)應(yīng)用于水文地質(zhì)測(cè)繪中，那么將會(huì)取得較為突出的效果，利用遙感技術(shù)還能夠描畫出地質(zhì)界線，畫出的地質(zhì)界線準(zhǔn)確真實(shí)，人員可以進(jìn)行深入細(xì)致地研究，得到地層活動(dòng)的準(zhǔn)確資料，包括斷裂地帶等，由于所用的遙感圖像能夠清晰反映水文水系、河流、濕地等水文地質(zhì)情況，所以能夠幫助人員準(zhǔn)確判斷出地下水的位置、徑流和地下水的排出;總之，利用遙感技術(shù)可以提高水文地質(zhì)的勘察準(zhǔn)確度，尤其是在一些極其復(fù)雜的條件下，在一些交通困難的地區(qū)，采用遙感技術(shù)，可以更加突出優(yōu)點(diǎn)。

3.2 ?調(diào)查地下水資源

采用遙感技術(shù)方法可以快速找到地下水資源分布的準(zhǔn)確位置，遙感技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用的十分廣泛，即使是在巖石區(qū)也能取得較好的效果。運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，能夠清楚分辨航空航天圖像中的地下水分布，利用圖像進(jìn)行地質(zhì)解釋，找到富含水層或者水源豐富的地質(zhì)結(jié)構(gòu)層，然后采用一定的鉆探工具進(jìn)行鉆探，獲取第一手水文地質(zhì)資料和開采資料，根據(jù)資料再進(jìn)行具體的分析，根據(jù)綜合分析計(jì)算水資源的分布并正確評(píng)價(jià)。因?yàn)楦鶕?jù)遙感圖像獲取的信息十分準(zhǔn)確，所以用遙感技術(shù)進(jìn)行地下水調(diào)查，可以取得較好的效果?，F(xiàn)階段，我國(guó)加大了對(duì)水文水質(zhì)的研究力度，要求我們應(yīng)用地球信息科學(xué)技術(shù)，建立起較為完整的環(huán)境遙感體系，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)我國(guó)的資源生態(tài)和環(huán)境，也為我國(guó)的資源環(huán)保部門制定決策提供切實(shí)可行的依據(jù)。這一測(cè)量系統(tǒng)可以對(duì)我國(guó)的水文水質(zhì)資源提供真實(shí)準(zhǔn)確的科學(xué)數(shù)據(jù)，另外，因?yàn)闊峒t外圖像可以清晰地反映出地下水和泉水的溢出位置，所以其中的熱紅外遙感技術(shù)具有重要的作用。

3.3 ?礦區(qū)水文地質(zhì)勘查

近幾年來(lái)，礦區(qū)事故時(shí)有發(fā)生，比如發(fā)生了一些礦井透水事故，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，這與采礦企業(yè)盲目追求經(jīng)濟(jì)利益，不正確開采有較大關(guān)系，但其中一個(gè)較為重要的原因是沒(méi)弄清楚礦區(qū)的水文地質(zhì)條件，所以導(dǎo)致盲目開采，致使礦區(qū)的含水層分布和地質(zhì)構(gòu)造遭到破壞。

3.4 ?水利工程的水文地質(zhì)勘查

如果地形區(qū)域?yàn)樗畮?kù)區(qū)，那么在該區(qū)域進(jìn)行水文地質(zhì)勘查主要就是解決水庫(kù)滲水的問(wèn)題，在調(diào)查水文地質(zhì)時(shí)，需要通過(guò)航天圖和航空?qǐng)D進(jìn)行地質(zhì)說(shuō)明，結(jié)合地面勘查工作，能夠快速找到巖層中的含水層，泉水的溢出位置以及巖層透水性會(huì)滲漏的地方。根據(jù)水文水質(zhì)條件，可以繪制出河谷區(qū)到分水嶺的地下水資源分布圖，這可以為繪制工程地質(zhì)圖提供依據(jù)。比如我國(guó)的三峽水電站就很好地利用了遙感技術(shù)，并取得了較好的成效。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

總之，新技術(shù)在水文地質(zhì)中發(fā)揮著重要的作用，需要人員對(duì)水文地質(zhì)作用有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，并結(jié)合實(shí)際情況，了解新技術(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況采取不同的新技術(shù)，加強(qiáng)ANN技術(shù)、遙感技術(shù)以及核磁共振技術(shù)在水文地質(zhì)中的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]付林平.新技術(shù)在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（7）：215～216.

[2]張國(guó)愛.新技術(shù)在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2015（20）：90～91.

[3]夏守超.淺析新技術(shù)在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用[J].低碳世界，2014（15）：155

收稿日期：2018-12-9

作者簡(jiǎn)介：馮民豪（1990-），男，漢族，廣東茂名人，助理工程師，本科，主要從事水文地質(zhì)專業(yè)工作。