我國水工環地質現狀及發展趨勢的辦法

龍紹峰　張藝

【摘 要】 人類社會和經濟的發展逐漸使得當前水工環地質工作難以滿足其實際需求，這也給水工環地質工作者提出了嚴峻的挑戰。本文從介紹當代我國水工環地質工作的發展和研究現狀入手，分析其不足之處，并基于此分析，探討了水工環地質工作的發展趨勢以及未來的發展重點方向，以此引起相關研究人員的關注。

【關鍵詞】 水工環地質 GIS 電法 災害地質

從整體上來看，地質工作主要由水文地質、工程地質和環境地質工作三部分組成，這三部分對人類生存和社會的發展息息相關，因而倍受關注。我國的水文、工程、環境地質（簡稱水工環地質）的物探研究工作始于上世紀五十年代初，當時工作的特點是工作隊伍規模小、涉及工程項目數量少、對社會發展作用有限；在六七十年代，水文、工程地質的物探逐漸成熟，特別是在工交系統、農業領域、商業發展至文化系統等都直接或間接的廣泛使用相關的物探方法進行水文、工程地質調查和研究以及考古發掘工作的指導。從八十年代至今，隨著我國改革開放的步伐逐漸加快以及經濟建設的巨大發展，水工環地質技術也得到了蓬勃發展，并取得了矚目的成績。

在全球人口數量激增和自然資源極為有限的當今，我國正面臨著有限的水資源與人口數量迅速增長、國民服務建設良性循環之間的供需矛盾，也是當今水工環地質在新的時代背景下面臨的全新的挑戰和前所未見的發展機遇。

1 水工環地質物探技術發展現狀

1.1 基于GIS技術的水文地質空間信息系統應用

在空間數據方面，GIS具有存儲、管理、分析和再現功能等特點，這使得GIS（地理信息系統）的應用在近年來成為水文地質物探的熱點。由于地下水系統在環境方面的復雜性，一般來說，商業性質的GIS系統軟件僅有的查詢和空間分析功能遠遠不能滿足水文地質物探的探知和分析需要，可以說商業性的GIS系統在水文地質的物探方面大受限制。然而由長安大學的孔金玲和王文科等人，在基于ARC/INFO平臺，以水文地質空間數據庫為基礎，并以應用模型為支撐，開發了適用于水文地質的GIS系統，在理論上解決上述問題。

其方法的基本思路為：以水文地質的實際應用為基礎，建立水文地質空間數據庫，融合水文地質要素解析、地下水量計算和評估、水動力數值模擬等分析模型，構成一種綜合的應用模型體系結構。同時，基于GIS（地理信息系統）技術，開發以水文空間數據為基礎，結合已有的綜合應用模型體系并以此為支撐，在實際的地下水勘察資料上，對該系統的適用性、功能性和平穩性進行驗證。

1.2 電法在水工環地質物探方面的大量運用

隨著電測探法（簡稱“電法”）技術的成熟應用，電法已經廣泛的應用于當今的水工環地質勘測工作中，并取得了良好的應用效果。具體表現為：一是有效的控制了水工環地質的勘察成本，同時也縮短了勘察的周期，提高了水工環地質工作的效率；二是很好的適應了現代化社會的經濟發展需求，對水工環地質勘察的應用水平和質量方面得到了有效的保障。可以預見，隨著電法技術的不斷完善和成熟，電法測量技術將應用到社會發展的各大領域，并對相應領域的發展起到推波助瀾的作用。

在現代化的水工環地質工作中，常見的電法有高密度電法、頻譜激電法（SIP）、瞬變電磁法（TEM）和可控源音頻大地電磁法（CSATM）等，其中高密度電法由于其數據采集密度大，斷面電性異常的形態反映直觀等優勢而應用最廣泛。

1.3 數值分析技術

在計算機技術高速發展的今天，大量的數值分析模擬技術應用于水工環地質的模擬計算當中。以求解水文地質參數的配線法為例，在計算機數值分析技術的輔助下，可以便利的完成多個時段的求解優化，與傳統的方法相比，不僅很大程度上減輕的工作量，還大大的提高了計算精度。Aquifertest軟件作為在求解水文地質參數軟件方面的代表，該軟件在水文地質的抽水試驗資料分析和數據處理及求取參數方面具有優勢，還可以在較短的時間內有效的完成對信息資料的更多、更全面的分析和處理。需要說明的是，Aquifertest軟件通常默認是采用Theis配線法對水文地質參數進行計算求取的。

與此同時，在水文地質工作中，由于恢復水位數據與不抽水試驗過程中的水躍值和三維流之間的作用影響不大，為了提高含水層信息的準確性，在求取水文地質參數工作中，往往使用水位恢復數據，這在理論上也是可靠的，同時，使用全程曲線擬合法進行資料的復核和輔助求解，其效果也較為理想。

2 水工環地質工作的發展趨勢

2.1 以地下水勘察的水資源調查工作為重心，完善地下水相關的其他工作

我國是一個極度缺水的國家，人均水資源占有量僅為世界人均水資源占有量的25%，同時，我國也是一個水資源分布極其不均勻的國家，整體上呈現“南多北少”的局面，這給水資源的開發利用帶來的困難。與此同時，我國又是一個人口大國和經濟大國，人民的生活和經濟的發展離不開水，為此，對水資源的開發和利用顯得尤為重要。一些北方工農業發達地區和沿海城市都面臨著水資源緊缺，地質生態環境快速惡化的問題，這些問題也制約了該地區的經濟發展。

2.2 沿海地區地質環境的綜合勘察

沿海地區一直是我國經濟的排頭兵和先鋒者，這些地區人口密集、各種產業發達，然而由于沿海地區復雜的地質環境，在一定程度上不利于社會經濟的發展和資源開發利用。從目前調查研究來看，沿海地區主要的地質環境問題有：湖泊淤積、岸線坍塌、水環境破壞和污染、海岸線土質和水質侵蝕、地面沉降等。以環渤海沿海地區為例，該地區由于復雜的地質條件，如今面臨著海水倒灌濱海含水層、海岸線土質侵蝕、水環境惡化和水資源短缺等地質環境問題。為此，沿海地區地質環境的綜合勘察關系到我國經濟是否能可持續健康發展的重大問題。

3 水工環地質未來的研究方向

3.1 災害地質過程理論體系的研究

災害地質過程主要研究方向為非線性及全息預報系統理論，其研究重點應為崩滑地質災害的過程機理和非線性預測理論。其主要思路為，以系統、信息工程為基礎，考慮地質體結構和信息源的多元性和復雜性，在充分考慮其發出各種信息的發生概率情況下，利用信息工程技術對復雜信息源進行過濾分析處理，再結合傳統的預測方法和非線性理論等技術，建立起適合于災害性地質過程的全息預報系統體系。

3.2 防災理論—地質災害過程仿真模擬及評價

防災理論—地質災害過程仿真模擬的關鍵技術在于復雜地質結構的三維定義和描述、復雜介質架構模型以及災害地質過程的動力仿真模擬，防災減災工程的模式和動態優化技術以及全息成像技術的實現。

參考文獻：

[1]孔金玲，王文科，等.基于GIS的水文地質空間信息系統研究與應用[J].地理與地理信息科學，2013（21）.

[2]蘆躍峰.電法在水工環地質勘察應用中的認識[J].黑龍江科技，2014（6）.

[3]陳政治.當代水工環地質及巖土工程理論體系應用與發展[J].工程勘察，2013（1）.