試論當(dāng)前水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用

1 水工環(huán)

1.1 概念

傳統(tǒng)意義的水工環(huán)就是指水文、工程和環(huán)境這三個(gè)方面。隨著現(xiàn)如今社會(huì)科學(xué)的不斷轉(zhuǎn)化和市場(chǎng)化經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步深入，對(duì)水工環(huán)進(jìn)行的地質(zhì)勘察不僅僅局限于過去的那些方面，勘察內(nèi)容除了要涉及對(duì)水工環(huán)這三項(xiàng)地質(zhì)的勘察，還要包括因地質(zhì)變化帶來的自然災(zāi)害的勘查。對(duì)于水工環(huán)的地質(zhì)勘查現(xiàn)如今已經(jīng)演變成一種服務(wù)范圍廣、綜合應(yīng)用的工作，同時(shí)和社會(huì)學(xué)、科學(xué)有著非常密切的聯(lián)系。

1.2 意義

國(guó)家現(xiàn)如今正在追求一條可持續(xù)發(fā)展的道路，過去那種以浪費(fèi)自然資源來換取人類發(fā)展的情況已經(jīng)一去不復(fù)返了。在這種背景下，開展水工環(huán)的地質(zhì)勘查工作也有了全新的解讀和要求，勘查工作者應(yīng)該更加注視環(huán)境的保護(hù)，并在此基礎(chǔ)上做好水工環(huán)的勘查工作。現(xiàn)如今的水工環(huán)勘查工作相比于過去工作量更大、工作內(nèi)容更加復(fù)雜，需要兼顧諸多因素。進(jìn)行地質(zhì)勘查工作的同時(shí)，做好相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估就成為現(xiàn)如今研究水工環(huán)地質(zhì)勘查的一個(gè)重要課題。

2 地質(zhì)勘察技術(shù)

2.1 GPS技術(shù)

GPS就是全球定位系統(tǒng)，這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)如今在水工環(huán)的地質(zhì)勘查工作中應(yīng)用十分廣泛。相比于傳統(tǒng)的人工地面勘測(cè)技術(shù)，全球定位系統(tǒng)的引入減少了人工投入的力度和勘測(cè)人員的工作量。同時(shí)，使用這種技術(shù)獲得的勘測(cè)信息也更加全面和準(zhǔn)確。GPS技術(shù)采用的是衛(wèi)星定位的方式，通過三顆同步衛(wèi)星就能實(shí)現(xiàn)對(duì)全球范圍內(nèi)的地質(zhì)勘測(cè)。勘測(cè)人員首先在勘測(cè)地點(diǎn)設(shè)立無線信號(hào)的發(fā)射裝置，在地面基準(zhǔn)站設(shè)立一臺(tái)GPS接收機(jī)，通過同步衛(wèi)星的檢測(cè)將信號(hào)發(fā)射給地面基準(zhǔn)站，再由基準(zhǔn)站中的接收裝置進(jìn)行信息的收集。在這一過程中，無線傳輸設(shè)備會(huì)將收集到的各種信息轉(zhuǎn)變成無線電信號(hào)，再通過無線接收器將這些無線信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和處理，最后由基準(zhǔn)站計(jì)算出所需的實(shí)際坐標(biāo)。與此同時(shí)，GPS在現(xiàn)如今發(fā)生的一些社會(huì)問題中也起到了巨大的作用，如地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境污染問題、人體的健康問題等。

2.2 GPR技術(shù)

GPR就是指探地雷達(dá)技術(shù)或者是地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)。和GPS技術(shù)類似，GPR技術(shù)是通過電磁波來收集地質(zhì)勘測(cè)的信息，這就類似于GPS中的無線電傳輸。這種技術(shù)通過在地面上設(shè)置一個(gè)發(fā)射天線，通過發(fā)射天線向地下發(fā)送大量的電磁波，通過聲納的原理，來對(duì)地下的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探測(cè)并做相關(guān)數(shù)據(jù)的收集處理。

地質(zhì)雷達(dá)這種探測(cè)方法在數(shù)據(jù)的采集上實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化，同時(shí)收集圖像更加細(xì)致和清晰，圖像的分辨率更好，施工更加快捷，以上這些優(yōu)勢(shì)使得這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到對(duì)地下覆蓋層的厚度探測(cè)和基巖面本身起伏狀況的探測(cè)中。地面上的研究人員可以通過電磁波被反射后產(chǎn)生的振幅和頻率的變化來對(duì)地下的地址形態(tài)和具體性質(zhì)作出客觀的描繪和評(píng)價(jià)。但同時(shí)，這種方法由于探測(cè)距離存在一定的局限性，主要被應(yīng)用于短距離的精確探測(cè)工作中，是現(xiàn)如今分辨率和精確度最好的一種物理探測(cè)方法。

這項(xiàng)技術(shù)在水工環(huán)地址的勘測(cè)中的具體應(yīng)用主要包括:對(duì)老城區(qū)地下管線埋設(shè)情況和分布情況的探測(cè);對(duì)建筑物地下不良地質(zhì)體進(jìn)行的探測(cè);對(duì)水庫等大型建筑地下部分深層進(jìn)行的探測(cè)等等。

2.3 RS技術(shù)

RS技術(shù)指的是遙感技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)通常和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，多用來進(jìn)行地質(zhì)勘察、自然災(zāi)害的防治和資源的勘探工作。該技術(shù)在水工環(huán)的地質(zhì)勘察工作中發(fā)揮著非常重要的作用，是一種非常重要的勘察手段。經(jīng)過幾年來的發(fā)展，遙感技術(shù)由原先的單一波段逐漸發(fā)展為多源遙感，同時(shí)還建立了多元模型的分析。通過應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，勘探人員在進(jìn)行實(shí)際工作中可以得到非常詳細(xì)的圖像，也由于這種特點(diǎn)，這項(xiàng)技術(shù)近些年來也被廣泛地應(yīng)用到環(huán)境勘察和園林城市的建設(shè)工作中，取得了非常顯著的效果。

2.4 TEM 技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)也被稱作瞬變電磁法，最早被用于航空航天領(lǐng)域中，用來進(jìn)行太空物質(zhì)的探測(cè)。相比于其他的技術(shù)，我國(guó)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間還很短，但在金屬礦石的勘探工作中取得了非常顯著的成果。近些年來，這項(xiàng)技術(shù)逐漸應(yīng)用于工程的勘測(cè)、環(huán)境的勘探和對(duì)自然災(zāi)害的預(yù)防等多個(gè)領(lǐng)域。

這項(xiàng)技術(shù)的工作原理是借用電磁設(shè)備中的回線作用，將電磁波以脈沖信號(hào)的方式發(fā)送到地底下，當(dāng)電磁波遇到地下中具有一定電性的不均勻物質(zhì)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生異常的二次渦流場(chǎng)或者是不均勻體渦流場(chǎng)。勘探人員可以通過觀察電磁波在地下是否產(chǎn)生二次渦流場(chǎng)來判斷地下地質(zhì)的形態(tài)。除此之外，在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)時(shí)，地下的介質(zhì)后受到電磁波產(chǎn)生的電磁場(chǎng)干擾對(duì)電磁波進(jìn)行相互影響，電磁波在受到影響后傳播時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，同時(shí)進(jìn)行更深層次的擴(kuò)散。電磁波一旦進(jìn)行更深層次的擴(kuò)散就會(huì)產(chǎn)生煙圈效應(yīng)，勘探人員可以對(duì)這種煙圈效應(yīng)進(jìn)行研究和分析，最終掌握煙圈效應(yīng)和電磁場(chǎng)的變化規(guī)律，這些變化規(guī)律也可以為以后研究地質(zhì)提供非常重要的參考依據(jù)。

目前，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在水工環(huán)的地質(zhì)勘探工作中主要存在兩種方法:垂直磁偶源法和電偶源法。相比于電偶源法，垂直磁偶源法應(yīng)用更加廣泛。采用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)的勘探具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì):觀測(cè)精度更高、在井陘相對(duì)陡峭的地質(zhì)勘察時(shí)擁有更高的敏感度、不會(huì)受到裝置耦合噪聲的影響而影響到觀測(cè)的精度，不會(huì)受到地形限制而產(chǎn)生太大的影響，更適合一些工作環(huán)境為懸空狀態(tài)的勘察工作中。基于以上這些特點(diǎn)，TEM這項(xiàng)技術(shù)在水工環(huán)的地質(zhì)勘探領(lǐng)域擁有很高的地位。

2.5 RTK技術(shù)

RTK技術(shù)通常被用來降低衛(wèi)星數(shù)據(jù)中存在的載波相位測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差和殘余誤差。這項(xiàng)技術(shù)采用系統(tǒng)的差分法可以將載波相位測(cè)量值的改正誤差控制在1厘米范圍內(nèi)。RTK技術(shù)一般采用三種相位差分，這三種不同的相位差分在方法上存在著一個(gè)共同點(diǎn):由基準(zhǔn)站負(fù)責(zé)發(fā)送更改好的數(shù)據(jù)，由流動(dòng)基站負(fù)責(zé)接受更改好的數(shù)據(jù)。該技術(shù)的基本工作原理就是通過在基準(zhǔn)站內(nèi)安裝一臺(tái)用來接收的設(shè)備，在流動(dòng)基站內(nèi)安裝多個(gè)和這種設(shè)備相同的接收設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對(duì)相同衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的同步接收。研究人員需要對(duì)這些接收的信號(hào)和信號(hào)中相應(yīng)的位置信息進(jìn)行比照，同時(shí)配合GPS技術(shù)將改正的數(shù)據(jù)以無線傳輸?shù)男问絺鬟f到流動(dòng)基站，最終獲得流動(dòng)基站的準(zhǔn)確位置。這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)如今被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查、環(huán)境污染的防治和環(huán)境污染的檢測(cè)多個(gè)方面，也是水工環(huán)地質(zhì)勘探工作中的一種重要手段。

3 結(jié)束語

隨著信息技術(shù)和科技水平的不斷進(jìn)步，應(yīng)用到水工環(huán)地質(zhì)勘察領(lǐng)域的各項(xiàng)技術(shù)也在不斷進(jìn)步著，這對(duì)于地質(zhì)勘察工作的開展起著巨大的推進(jìn)作用。同時(shí)，相關(guān)技術(shù)越來越成熟，也在一定程度上帶動(dòng)了多個(gè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，尤其對(duì)工程建設(shè)來說，更是造成了極其深遠(yuǎn)的影響。對(duì)于水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中的技術(shù)應(yīng)用還有許多種，本文選取了其中具有代表意義和應(yīng)用最為廣泛的幾種技術(shù)進(jìn)行了敘述和介紹，為相關(guān)技術(shù)的理論研究提供了參考依據(jù)。

[1]劉偉，張枝華.論當(dāng)前水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用范圍[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012(05).

[2]張志勇.巖溶區(qū)地質(zhì)勘察技術(shù)研究[J].中國(guó)勘察設(shè)計(jì)，2011(04).