論述水工環地質的技術的應用

付章虎 田靜 龔業強

摘 要：我國地質找礦事業面臨諸多挑戰和問題，比如不少礦產資源漸顯枯竭，重大地質找礦成果不多，找礦體制和機制不完善、不配套，總體上地質找礦工作滯后于經濟社會發展，礦產（包括地下水）開發引發的生態環境惡化，需要實現地質找礦與生態環境保護同步，并在某些地區實現從找礦開發向生態環境保護轉變，但我們仍然受傳統地質找礦工作陳舊的投資格局和思維習慣及動力的束縛，始終沒有把生態環境保護放在一個重要位置等等。這些表明，進一步發展地質找礦事業，需要在以前取得的光榮成績的基礎上，生長出新的思想、新的理論、新的體制和機制。

關鍵詞：水工環；地質勘探；應用范圍；技術

1、水工環地質的概述

水工環地質就是水文地質、工程地質和環境地質。礦區水工環地質工作是礦產普查與勘探中一個重要的組成部分，水工環地質資料是正確評價礦床開采技術條件不可缺少的。因此礦區水工環地質工作的程度和精度，勢必影響到整個礦區的評價和礦床的合理開發利用及規劃，同時還影響到礦床開發利用過程中可能發生的突發性地質災害或安全事故的處理決策問題及礦山地質環境恢復治理方案的制訂和實施。礦區在開展地質勘查工作同時，水工環地質工作也應同時并進。

2、水工環工作存在的問題

盡管水工環地質工作一直處在國家、社會與國民經濟發展的前沿，但是仍需“更加緊密地與國民經濟與社會發展相結合，更加主動地為經濟與社會發展服務”。目前，在水工環地質調查工作中尚存在如下亟待改進和加強之處：

（1）大調查隊伍不健全：為了適應地質工作由資源型向資源+ 環境型轉變，中國地調局機關成立了水工環部，極大加強了水工環地質調查工作的管理能力。老一代地質工作者仍然是地質大調查的主力，而目前尚未培養出足夠多的具有較高戰略分析和綜合分析能力的中青年骨干隊伍。

（2）國家層次的地調項目不夠：目前水工環大調查項目幾乎涉及各個領域，覆蓋全國，但是，由于經費投入明顯不足，因此，像“400個縣市地質災害調查與區劃”，“鄂爾多斯周緣地下水”，“長江中下游水患區環境地質調查”等反映國家意志，具有較強公益性、戰略性和基礎性的項目不多。應該按照“有所為有所不為”的原則，對水工環地質工作全面規劃，使有限的資金產生更大效益。

（3）成果轉化亟待加強：“長江中下游水患區地質環境調查”、“黃河中下游地質環境調查”、“首都圈地區環境地質與水文地質調查”、“塔里木盆地地下水資源勘查”等許多項目已在實施并取得初步成果，應該盡快將水工環地質調查成果推向社會，力爭參與到這些地區社會與經濟發展建設計劃中去。

3、水工環地質勘察中的技術應用

GPS、RTK 技術在水工環地質中的應用情況，使得節省了時間提高了效率；

（1）GPS 技術的基本原理。GPS 衛星定位的基本原理是將無線電信號發射臺從地面點搬到衛星上，組成一個衛星導航定位系統，應用無線電測距交會的原理，便可由3 個以上地面已知點（控制站）交會出衛星的位置，反之利用3 顆以上衛星的已知空間位置又可交會出地面未知點（用戶接收機）的位置。用戶使用GPS 接收機在某一時刻同時接收3 顆以上的GPS 衛星信號，測量出測站點（接收機天線中心）到3顆以上GPS 衛星的距離，并解算出該時刻GPS 衛星的窄間坐標，據此利用交會法解算出測站點的位置。實時動態測量的基本工作方法是，在基準站上安置l 臺GPS 接收機，對所有可見GPS 衛星進行連續的觀測，并將其觀測數據通過無線電傳輸設備實時地發送給用戶觀測站（流動站）。在流動站上，GPS 接收機在接收GPS 衛星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸的觀測數據和轉換參數，然后根據GPS 相對定位的原理，即時解算出相塒基準站的基線向量，解算出基準站的WGS-84 坐標；再通過預設的WGS-84 坐標系與地方坐標系的轉換參數，實時地計算并顯示出用戶需要的三維坐標及精度；

（2）IRTK 的基本原理：RTK 技術采用差分GPS位置差分、偽距差分、相位差分3 類中的相位差分。這3 類差分方式都是由基準站發送改正數，由流動站接收并對其測量結果進行改正，以獲得精確的定位結果。RTK 的工作原理是將一臺接收機置于基準站上，另一臺或幾臺接收機置于流動站上，基準站和流動站同時接收同一時間、相同GPS 衛星發射的信號，將基準站所獲得的觀測值與已知位置信息進行比較，得到GPS 差分改正值，然后將這個改正值及時地通過無線電數據鏈電臺傳送給流動站，以求得流動站較準確的實時位置。流動站可處于靜止或運動狀態。數據采集與處理：90 年代初，GPS 資料由單點采集過渡到連續采集。使GPS 技術的應用向前邁了一大步。地震資料處理的方式基本適用于GPS 資料的處理。

4、我國水工環地質勘察中當前需要解決的主要問題

在我國水工環地質勘察中當前需要解決的主要問題有：加強地調項目的原始創新，下大力氣抓精品，加快成果轉換；加強項目運行全過程的科學管理，搞好前期論證和總體設計：加強人才隊伍培養，用現代科技推動水工環地質調查工作：加強地調基地建設，注重水工環地質調查項目的可持續發展。開展專題性戰略研究，完善水工環地質調查部署。

5、水工環研究中新技術、新方法的應用

（1）地理信息系統（GIS），地理信息系統作為一種應用技術是以處理空間數據為基礎的，而地質信息的特點決定了使用GIS技術的優越性，從而使該項技術在地學的各個領域得到了廣泛的應用。

（2）遙感技術（RS），遙感技術在水文地質、工程地質以及新近形成的環境地質學科中近30年的應用，走過一個從定性評價到半定量、定量評價，從指示要素分析到計算機模型模擬，從單一解譯到綜合方法互補等階段，充分顯示了其信息量大、宏觀、快速、節省經費，且具有多時相動態監測等優勢，廣泛應用于水文地質勘查、評價、大型工程選線（址）、區域穩定性評價、地質災害調查、評價預測及地質環境評價預測等領域。

（3）物探技術，由于物探技術能提供多種描述地質材料的物理參數并具有速度快、成本低和不破壞地質環境的優點，在水工環勘查的歷史上已經得到了廣泛的應用。近十幾年來，在時空域內利用高分辨率技術勘查地質目標的成功，使水工環物探勘查技術取得了長足的進展。

（4）水質測試技術，目前國內外的實驗測試手段，從分析原理劃分，大致可分為兩大類：即化學分析法和物理分析法。這兩類分析方法之間并不是相互孤立和對立的，在實際分析工作中，應根據具體情況和要求，綜合考慮儀器分析和化學分析的特點，揚長避短，選用適當的分析方法。這就要求分析化學工作者必須同時掌握好這兩類分析方法。這種分析方法是以物質的物理、物理化學性質（光譜及電化學性質）為基礎并使用特殊儀器進行分析的測試方法。目前在水、工、環測試中主要應用以下各類方法：原子吸收光譜分析法、發射光譜分析法、原子熒光光譜法、電化學分析法、色譜法和同位素測試。

6、結語

在水工環地質中對GPSRTK 技術的采用，已經得到了很好驗證，可以一步到位外業的測量，節省了很多不必要的中間環節，對外業工作量進行最大限度地減少，從而縮短整個測量工期，提高工作效率。同時，簡化外業工序和迅速完成也可以使所有的后續專業工序更快的完成。

參考文獻：

[1] 張人權等.當代水文地質學發展趨勢與對策[J].水文地質工程地質，2005（1）.

[2]工程地質手冊（第四版）. 中國建筑工業出版社.2007 年2 月