水工環地質在地質災害活動中的應用策略

李成林

（青海省柴達木綜合地質礦產勘查院，青海 格爾木 816000）

1 關于水工環地質

1.1 水工環地質概述

水工環地質是水文地質、工程地質和環境地質的統稱，借此，可以對地質資源進行一個詳細的了解，從而給出地質的基本情況。近年來，隨著我國經濟的高速發展，尤其是礦產資源及其他能源的大量挖掘，對地質環境帶來了十分不好的影響，帶來了一些安全隱患，為了更好地了解地質的情況、對地質災害進行合理地規避與防治，提升地質環境發展的適應性，十分有必要借助水工環地質的手段將其應用在地質災害活動中[1]。

1.2 水工環地質的勘察任務

水工環地質勘察是目前規避和防治地質災害的有效手段，在一個完整的水工環地質勘察過程中，需包含初測、初步設計、技術設計等環節，這些環節的設定需圍繞具體的地質情況和可能或已發生的地質災害問題隨時進行調整，逐層深入地進行探索，以實現清楚明晰地了解地質災害的特點和影響因素。初測就是利用最簡單、最基礎的勘察手段對地質進行初步的了解，了解被勘察地區地質的基本情況，常用的包括磁法、電阻法等；初步設計相對于初測在數據資料的完善程度上要求更高，常采用電法和井法，相比初測，進行更詳細的勘察，為后續地質災害的防控提供更詳盡的數據基礎；技術設計是基于前期的初步勘察，對部分信息進行深入挖掘，可采用地下水淹沒物勘測或是巖層勘測等手段作業，盡可能獲取更詳盡的勘察結果。

2 常見地質災害及其特點

常見地質災害包括以下幾點。

（1） 地震災害。地震是最典型的地質災害，地震的發生主要源于地殼運動，為自然因素導致，地震的發生往往具有突發性和強大的破壞性，對受害區域形成較大的影響。隨著科技的不斷發展，地震的預測技術也隨之有了大幅度提高，但是地震的預測仍存在一定難度。水工環地質在地震災害的治理中所起到的作用首先是及時的發現地震來時的預兆，結合微觀信號和宏觀信號進行系統分析，其中宏觀信號是指容易被人們直接獲取的信息，如動物的異常反應，而微觀信號則來源于細致的勘察工作，這就體現了水工環地質的應用價值。

（2） 地面崩塌、滑坡、泥石流災害。該類災害的形成主要源于地質結構的變動帶來突發的受力情況的地表，當相應區域的土壤疏松，不足以承受相應的應力，則會發生崩塌、滑坡、泥石流等災害事故。地面崩塌、滑坡、泥石流災害存在著一定的人為因素，如果工程建筑不夠合理，或存在濫墾濫伐等情況，均會造成地面崩塌、滑坡、泥石流災害發生，應在平時予以重視。水工環地質在地面崩塌、滑坡、泥石流災害的應用不僅體現在預測上，更體現在通過合理的規劃，減少地面崩塌、滑坡、泥石流災害的發生，避免過度開采，濫砍濫伐等行為的發生，同時要及時、有效地落實開采和砍伐后的修復工作。

（3） 地面塌陷。地面塌陷災害的發生主要源于工程設計不合理，給局部區域帶來過大的受力，使得相應區域地質結構被破壞。這種不合理的設計常發生在礦產的過度開采時，而在開采后沒有及時有效地進行修復和維護，尤其在巖溶地區，更易發生地面塌陷。應用水工環地質，可以對發生地面塌陷的區域進行詳細的分析，以獲得及時有效地修復、治理。

（4） 地裂縫。地裂縫表現為局部地質區域性斷裂，地裂縫也具有強大的破壞力。地裂縫的出現主要與地下水的采用息息相關，如果在地下水開采的過程中沒有進行合理的規劃，大量開采地下水等，都會造成水路上層區域結構穩定性變差，形成區域性地裂縫。

3 水工環地質勘測中的技術應用

3.1 GPS技術

GPS即全球定位系統，現已廣泛應用在水工環地質勘測中，比起傳統的人工勘測，GPS勘測減少了大量的工作量和人工投入，而獲得的數據卻更全面且準確。GPS利用三顆人造衛星即可實現對全球的地質勘測，首先在勘測地建立無線信號發射裝置，在基準站安置GPS接收機，同步衛星將信號發射到基準站由接收機進行數據收集，經信號模擬化——數字化轉化，由基準站可以給出所需的實際坐標。

3.2 GPR技術

GPR是探地雷達或地質雷達技術，與GPS以無線電傳輸、接受信息類似，GPR通過電磁波來傳輸、接受信息。該技術需要在地面建一個發射天線，發射天線向地面發送電磁波，利用聲吶原理對地下地質結構進行勘測。GPR技術以點源勘測，雖全面性不如GPS，但數據采集自動化程度更高、圖像更加細致清晰，已被廣泛應用于地下覆蓋層厚度探測和基巖面起伏情況探測中。因其點源探測的特性，只適用于短程勘測，但是目前分辨率和精確度最高的物理勘測手段。在水工環地質勘測過程中，主要應用于建筑物地下地質勘測、水庫等大型建筑深層勘測等。

3.3 RS技術

RS即遙感技術，RS也是應用電磁波原理通過傳感儀器對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息收集處理。近幾年，RS技術已經由單一波段發展到多源遙感，同時也配備了多元模型的分析手段，目前主要被應用于環境地質勘測與園林城市建設中，取得了非凡的成績。

3.4 TEM技術

TEM技術即瞬變電磁法，最早用于航天航空中探測太空物質，目前我國還未能推廣使用，主要用于金屬礦石探測，目前也逐漸被應用于工程地質勘測和環境地質勘測，期待有好的效果。TEM技術利用了電磁設備的回線作用，將電磁波以脈沖的形式發送至地下，當電磁波遇到電性不均勻物質會產生異常的二次渦流場或不均勻體渦流場，由此，可以判斷地下地質形態。TEM技術的應用主要有電偶源法和垂直磁偶源法兩種方法，其中垂直磁偶源法應用更廣，其勘測精度更高，對于陡峭地質仍有良好的敏感度，不易受裝置耦合噪音影響，受地形影響程度輕微，適合懸空環境作業。

3.5 RTK技術

RTK技術即實時動態差分法，是一種新的常用的GPS測量方法，可以獲得厘米級的精度，常用來降低衛星數據中載波相位的誤差和殘余誤差。RTK采用差分法將載波相位的誤差控制在1 cm之內。其原理是在基準站內安置一臺接受設備，并在流動站安置多個相同的接受設備已實現對衛星信號的同步接受，工作人員對這些同步信號進行比對分析并配合GPS將校正的數據傳輸到流動基站，以獲取流動基站的準確位置。RTK技術已被廣泛應用于地質災害預測、環境污染監測等多方面。

3.6 水質測試技術

前面所述的監測技術均是基于物理原理，而對于水質、地質元素組成的信息還需要輔以化學手段得以獲取。水質測試技術也不是獨立的化學分析手段，其中也包含一些物理手段，根據具體情況和要求，充分利用物理分離技術、化學分析技術和分析儀器，對水質成分進行檢測分析，這需要分析工作者具有扎實的物理化學、分析化學技術，將物理手段與化學手段巧妙結合，獲取更準確地水質信息。

4 結語

水工環地質作為一種有效的地質勘察手段，廣泛應用在多個領域，其在地質災害活動中的應用可以有效預測并防控地質災害事件的發生，具有深遠的應用意義，希望在以后的地質勘察過程中可以得到進一步推廣使用。