水利水電工程地質勘察的主要方法及難點

黃耐石

摘 要：當前，地質勘察逐漸由定性分析朝定量計算的方向發展，水利水電工程的地質勘察需要使用不同的方法。地質勘察方法選用合理與否直接影響勘察結果的準確性和可靠性，而勘察結果質量關系到水利水電工程能否安全順利地建設。本文從地質勘察方法入手，詳細分析了水利水電工程地址勘察的重難點。

關鍵詞：水利水電工程;地質勘察;勘察方法

Abstract： At present， geological survey is gradually developing from qualitative analysis to quantitative calculation， geological survey of water conservancy and hydropower engineering needs to use different methods. Whether the geological survey method is reasonable or not directly affects the accuracy and reliability of the survey results， and the quality of the survey results is related to whether the water conservancy and hydropower engineering can be safely and smoothly constructed. This paper started with the geological survey method and analyzed the key and difficult points of the water conservancy and hydropower engineering address survey in detail.

Keywords： water conservancy and hydropower engineering;geological survey;survey method

水利水電工程地質勘察離不開先進技術，這是確保地質勘察高效、結果準確的基礎。在水利水電工程地質勘察中，人們要大力應用壩基巖體質量分類方法、巖體彈塑性理論、地質力學模型等，合理運用計算機技術和物探技術，提高地質勘察效率，縮短勘察周期。

1 水利水電工程建筑地質的測繪與編錄

測繪編錄雖然是基礎工作，卻也十分關鍵。測繪編錄一般用地質點測法、路線測繪法和實測剖面法。在對水利水電工程所在地進行測繪編錄前，要先對所在地歷年的地質記錄資料進行考察和收集，明確水利水電工程所在地的歷史地質環境和活動規律，然后結合勘察手段，進行系統的地質研究。所以，水利水電工程項目建設質量的好壞與地質勘察結果是否準確有直接關系。

2 水利水電工程地質勘察的內容

2.1 地下水監測與水文地質勘察

地下水是地質環境的重要組成部分，會影響水利水電工程地基的穩定性和持久性。地下水水位與壓力的變化對水利水電工程有如下影響：地下水水位上升，造成擠壓，導致地質壓力上升;地下水水位下降，造成空隙，導致地質壓力下降;地下水水位頻繁變化，導致地質壓力頻繁變化。

地下水水位的變化會導致地質壓力產生變化，最終引起地殼形變，地質環境也隨之變化，會導致地表建筑物發生形變，甚至是倒塌。天然狀態下，地下水的動水壓力較小，一般不會造成嚴重后果，但若人工干預改變地下水的天然平衡條件，不均衡的動水壓力可能引起管涌、流沙等后果。

水利水電工程地質勘察的重點是水文地質勘察，如果水文地質勘察不周密或者被忽視，會對水利水電工程的安全有重大影響，所以要按高標準、高要求進行水文地質勘察。水文地質勘察主要內容如下：巖層、構造、地貌等地質特征;地下水的分布、類型及其與地表徑流的關系;地下水對水利水電工程的作用和影響;對水利水電工程的危害進行預測，并提出防治措施，消除負面影響。

具體做法如下：進行水文地質試驗，獲取水文地質參數，預測水文地質影響，提出工程建議。

操作嚴格遵循規定，觀測時間與次數符合規范要求，觀測設備要合格，確保觀測數據的準確性。對地下水進行動態監測，要探明地下水不同時間的水位水質和來源等。其間需要注意以下幾點：保證水位觀測數據真實準確;不同階段水位觀測日期要注明，便于比對;對不同類型地下水做水質分析;收集水利水電工程地區的地質資料，分析地下水的來源;對地下水的影響做出判斷，提出建議。

2.2 工程地質測繪

工程地質測繪是指通過野外調查，綜合研究地形、地層、構造、現象和水文地質條件等，運用地質學理論知識加以解釋，并在場區周邊進行地質填圖，為后續工作打下基礎。工程地質測繪是水利水電工程地質勘察的另一項基礎性工作，人們可以通過測繪分析可能產生的工程地質作用和它對工程的影響。

2.3 長期觀測

在水利水電工程建設中，地質條件并不是一成不變的，有必要隨時間的變化對水利水電工程項目地的地質條件各要素進行長期重復觀測。觀測內容有：巖石土體的位移速度和方向;巖石土體的地下水水位變化;巖石體內破壞面上的壓力變化;爆破引起的質點速度和加速度;人工加固處理的載荷變化。

人們要長期觀測收集的資料，經分析后得出結果，保證水利水電工程長期安全穩定，同時檢驗水利水電工程地質勘察的準確性，為未來水利水電工程維護保養提供基礎資料。

3 水利水電工程地質勘察的主要方法

3.1 GPS技術

GPS技術又叫作全球衛星導航系統技術，越來越廣泛地應用于水利水電工程地質勘察中，有如下優點：可以準確定位觀測點的三維坐標;操作性和控制性比傳統測量方法強;不要求觀測點直接聯系;可以持久工作，勘察結果精確;可以直接將數據信息導入計算機中進行分析和處理。當前，

要想保證水利水電工程的整體質量，人們需要合理運用GPS定位技術，加強地質勘察條件、過程和結果的質量控制，有效提高地質勘察效率和精度。

3.2 RS技術

RS技術又被稱為遙感技術，分為航天遙感、航空遙感和地面遙感。它具有立體感強、信息豐富、視域廣闊、獲取資料快速和衛星影像成周期性重現等特點[1]，廣泛應用于水利水電工程地質勘察中。RS技術在水利水電工程中有廣泛應用。

3.2.1 區域地質條件控制。RS技術可以收集大量宏觀的基礎地質信息，通過綜合分析這些信息，人們可以對整體地質條件進行綜合控制，保證水利水電工程的施工質量。依據遙感信息，人們可以分析控制條件，最終綜合控制水利水電工程施工質量;加強水利水電工程的綜合信息控制，以區域構造穩定為標準，實時調整水利水電工程項目;分析水文地質形態發育，保障水利水電工程的整體性能。

因此，人們要綜合發展RS技術，加強工程質量控制，保障區域構造穩定。

3.2.2 地質災害隱患調查。針對大型水利水電工程庫區的地質災害隱患，應用RS技術拍攝航衛片或彩色紅外像片，結合野外現場調查，查明影響庫岸穩定性的因素，明確大型塌滑體的數量、分布以及穩定狀態。

3.2.3 巖溶調查。RS遙感影像適用于巖溶水文地質調查，不僅能解譯各種巖溶現象，而且可以通過不同介質的紅外光譜差異，判斷地下水的分布，水文地質勘察結果良好。

3.2.4 地質測繪填圖。人們要根據勘察技術發展目標，保證野外工作量，加強成圖現場校核，而地質測繪填圖優先考慮使用遙感地質圖。

3.2.5 防洪、水土保持。人們要合理使用RS技術對地質災害隱患進行測繪分析，提出有效的防范措施，建立完善的預警機制。

3.3 GIS技術

GIS技術可以采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述地球表層的地理信息數據，是多種學科交叉的產物，又被稱為地理信息系統。在水利水電工程地質勘察中，地質勘察人員可以使用GIS技術繪制各種工程地質圖，同時分析收集到的數據信息。當前，GIS技術可以自主繪制剖面圖、平面圖、等值線圖以及柱狀圖等工程地質圖，而且可以對圖形、圖像、空間組成的數據庫進行分析處理。所以，GIS技術越來越廣泛地應用于水利水電工程勘察中，其發展應用如下。

3.3.1 WebGIS。WebGIS即網絡GIS，是互聯網與GIS融合的產物。互聯網是資源共享和遠程遙控的基礎，GIS通過互聯網互享，成為公共工具，在每一個網絡節點，任何網絡用戶都可以使用WebGIS站點中的空間數據完成工作。

3.2.2 3S集成技術。3S集成技術不是簡單的結合GPS、GIS和RS，而是通過數據接口把它們連接、集合到一起，成為一個用途更廣、作用更大的聯合系統。在聯合系統中，三者分別承擔不同任務：GIS負責集成、存取和處理多源時空數據;RS負責實時提供目標相關信息，發現地質條件的各種變化;GPS負責跟蹤和定位目標的坐標。3S集成技術在水利水電工程種的應用前景非常廣闊。

3.2.3 VR-GIS技術。虛擬技術與GIS技術的結合可以讓目標區域三維可視化，真實地展現在技術人員面前。通過交互，技術人員可以在虛擬的目標區域內自由移動，并利用工具進行虛擬操作來模擬真實情況。

3.4 工程物探技術

工程物探技術以觀測儀器為載體，以水利水電工程真實地理區域為勘察對象，收集數據，并應用地質學理論知識進行處理和解釋。工程物探技術可以對水利水電工程項目地的地質構造和屬性進行判定。在水利水電工程項目建設過程中，工程物探技術采集的數據高度精確，環境適應性強。它主要包含兩種技術，即鉆孔彩色電視系統技術和地球物理層析成像技術。

3.4.1 鉆孔彩色電視系統技術。水利水電工程地質勘察精度要求比較高。近年來，地質勘察技術發展迅速，出現了鉆孔彩色電視系統技術。鉆孔彩色電視系統由鉆孔電視與光電耦合器共同組成，設計合理，性能穩定。相對傳統探頭而言，它具有彩色圖像重現性好、體積小巧、待機時間長、使用壽命長等優點。當前，隨著數字電視技術的發展，人們又開發出多功能鉆孔彩色電視系統，將控制器、監視器、相機融為一體。

3.4.2 地球物理層析成像技術。該技術借助已有平洞或鉆孔，通過發射并接收透射波來進行信息采集與處理，通過波速值模擬巖體，從而對巖體進行判斷評價。地球物理層析成像技術可以應用在水利水電工程地質勘察中，以查明目標巖體完整度，降低勘探量，提高目標巖體力學性能評價結果的精確性。

4 提高水利水電工程勘察質量的建議

4.1 合理安排勘察周期

豐富的基礎資料是保證水利水電工程勘察質量的前提，人們需要采用必要的勘察手段，合理安排時間來搜集基礎資料。人們要根據水利水電工程規模，制定基本勘察周期，再根據工程復雜度，規劃和調節時間段。工程立項時，要合理規劃時間，按計劃安排水利水電工程的勘察進度，避免盲目壓縮勘察周期[2]。

4.2 提高勘察人員素質

勘察人員素質是影響勘察質量的重要原因。當前，地質勘察人員要積極參與培訓，加強自主學習，不斷提升綜合素質，如責任心、職業道德、專業技能等，以保證水利水電工程勘察質量。

4.3 完善制度

一是要完善工程勘察規范和質量監督標準等，并嚴格執行。二是要完善水利水電工程勘察準入制度、工程勘察監理制度以及工程勘察審查制度，并嚴格落實。

4.4 加強與設計部門的溝通

工程勘察是為工程設計服務的，地質勘察部門和設計部門的溝通和配合十分重要，只有了解地質情況，才能做到有的放矢。設計部門應及時掌握勘察過程和結果，并根據實際情況優化方案，避免在施工過程中因地質因素造成設計變更。

5 結語

水利水電工程是重要的基礎設施，而地質勘察是水利水電工程建設的基礎環節。地質勘察質量的高低直接影響水利水電工程建設質量，也影響資源的持續開發與高效應用。水利水電工程地質勘察具有至關重要的作用，它可以綜合指導水利水電工程建設，從根本上保證水利水電工程的整體質量。

參考文獻：

[1]蔡保祥.遙感技術在山區高速公路工程地質勘測中的應用[J].中國科技縱橫，2010（11）：19.

[2]李孝振，董武義.加強水利水電工程勘測設計質量管理的途徑與建議[J].中國水利，2010（20）：95-97.