GIS技術在水文地質領域中的應用

張瑞鵬

（山東省地質礦產勘查開發局八〇一水文地質工程地質大隊，山東 濟南 250014）

隨著科學技術的發展，研究人員發現對地下水的影響不僅是在人類利用方面，地殼運動、土壤條件等因素都會直接影響地下水的狀態。為了促進水文地質的發展，需要不斷創新技術，構建高效、準確的地下水勘探技術，以確保地下水的合理利用 。

1 GIS技術概述

1.1 概念

GIS技術是利用專業軟件和計算機硬件，獲取空間地理信息，編輯并存儲數據，供需要時隨時調取查詢，支持計算和管理所存儲信息，還可通過制圖處理顯示信息，并可分析和應用相關數據，為地質水文工作提供支持。1960年左右，GIS概念便已經出現，在該時期，GIS通常被應用于管理自然資源，或規劃特定領域。當前技術水平下，GIS得以多維度發展，且進展迅速。GIS技術被應用于城市規劃、土木工程、地理測繪等，國土資源管理也會應用GIS的測繪遙感技術。

1.2 發展現狀

水文地質研究受多維度因素影響，地球運動影響水文地質，地質地貌對其有干預作用，土壤狀態、地表植物覆蓋都是客觀影響因素，此外，人類活動也對水文地質研究產生影響作用，以上因素皆為實際影響因素。想要發展水文地質研究，創新相關技術，要求便捷高效、實用性強的技術支持，在既往研究中，研究者進行多方向嘗試尋求技術創新，數學建模和計算機技術皆包含在內。技術發展以后，水文地質研究開始應用GIS技術，水文地質研究者者利用GIS的技術集成優勢，收集、處理、存儲、分析地理信息數據，并支持信息傳輸共享等管理操作，在水文地質領域，GIS技術得到發展和創新，應用水平增強，并反作用于水文地質研究，為相關研究提供更優質的技術支持[1]。

2 GIS技術在水文地質領域中的應用現狀

目前，我國對于地下水資源的管理已經逐漸成熟，主要將GIS 技術應用于地下水資源的管理，加強地下水資源的利用率。一方面將地下水的模型和 GIS 的信息技術相結合，以保障整個管理工作的合理有效；另一方面是通過 GIS技術建立完善的信息系統和地下水管理系統，為整個地下水資源的管控提供保障。水文地質工作中較為主要的內容是地下水位圖的繪制，地下水位圖繪制的準確度將直接關乎后續工作的進展。目前，GIS技術在地下水位線繪制工作中，主要運用TIN模型來直觀體現整個地下水位線 。TIN模型也并非靜態的，而是隨著水位變化而隨時變化的，具備一定的實時性，可以為長期監測地下水提供良好的保障。同時，GIS技術還可以為地下水位監測數據點的測量提供幫助，采用 GRD建模方式，可以讓地下水位的監測效率和質量得到顯著提高。通過 GIS 技術和水文地質的結合，研制出了基于 GIS技術的地面沉降預測系統，該系統主要是采用MapbasicD工具在 Arc 平臺進行開發。該種預測系統可以有效地為地下水波動可能出現的地面沉降問題做出預測，并將地面與水面之間的狀態直觀體現在系統中，呈現出具體化管理優勢。地下水水質的評估較為麻煩，在評估前需要收集大量的信息，以保障評估數據的準確性。GIS技術善于對信息進行處理，在地下水水質的評估工作中起到較大作用。設計人員在給出設計圖紙后，建立一個評價模式，并由GIS技術對地下水水質進行綜合評價，由于GIS技術完全是通過計算機等智能設備完成，因此評測結果往往具備較高的客觀性和精準性。地下水資源不同于一般的水資源，其循環能力較差，因此加強地下水的保護成為當前我國的資源保護工作中的重要一環。GIS技術可以有效地區分各個區域的地下水，著重關注污染物較多的地下水資源，并且建立一個共享監測網，對地下水資源的進行 24h 掌控是當前地下水資源的重要保護方式[2]。

3 GIS技術在水文地質領域中的具體應用

3.1 水災預防

GIS在水災預防方面體現了其應用價值，防洪救災使用災難管理系統，該系統可存儲過往水災信息樣本，基于樣本分析，總結過往經驗和水文地質發展趨勢，預測未來洪災。災難管理系統協調整合時間、空間信息，使二者保持一致，同步應用決策系統，使系統信息更加精準。數據可靠性對水災預防而言至關重要，但當前信息精準程度有待提升。增強GIS應用性，提升其水災預防水平，對防洪抗災意義重大，可降低水災造成的經濟損失，減少水災傷亡。GIS技術優化以后，精準的數據信息有助于分析水土現狀，針對性調節水土流失問題，預測未來水災，提前加以防范。GIS技術在當前應用中預測準確性尚不完善，利用GIS技術確定水災發生概率較高后，評價所預測水災的嚴重性，明確水災等級和影響范圍，有利于制定更詳細和實用性的防災抗災計劃。對于已發生的水災，通過災難管理系統有效控制災情，結合可視化建模還原災情發生過程以及當前災情局勢，通過技術仿真輔助研究工作，尋求最優應對策略，體現GIS技術對水災防控的積極影響。

3.2 基于 GIS 技術的地下水資源評價

由于 GIS 技術是基于計算機技術開發的管理系統，具備較強的空間分析能力，而對于空間環境復雜的地下水勘查工作，往往能夠提供效率與質量的雙重保障。由于 GIS技術的空間信息處理能力較好，在水資源評價方面提供了一定的幫助，GIS 技術在進行地下水資源評價工作時，通常會結合統計學等方法，對地下水資源進行分析，得到埋深的統計模型，并對地下水空間狀態進行預報。

3.3 基于 GIS 技術的地下水資源管理

地下水資源的管理較為麻煩，往往會存在農戶私通水井的問題，而傳統的監測模式往往不能良好地保障地下水資源的管理工作。不同于傳統監管模式，GIS 技術系統是基于計算技術開發的新型管理技術。在進行地下水資源管理的過程中，可以有效分析地下水空間，并與地理信息系統相互銜接，更好地規劃地下水資源的應用，不但可以保障工作效率和質量，還可以讓地下水與地表水之間的調度得到良好保障。

3.4 基于 GIS 技術的地面沉降

地下水資源使用的不科學往往會出現地面沉降等問題，這不但會導致地下水資源受到污染，同時也會破壞地面經濟，因此必須加強對地面沉降的預測工作。GIS技術經過長期發展，主要利用MapbasicD工具開發出相應的地面沉降預測系統，該套系統可以直觀地觀察到地面沉降問題的誘因，并構建出完善的預測系統，保障整個地下水資源和地面沉降在人們掌控的范圍內。不僅如此，科研人員還將GIS技術與地面沉降預測技術進行融合，讓整個地面沉降預測趨向明朗化，保障地面沉降問題的科學檢測。同時GIS系統也在不斷地更新地面沉降預測系統，以提高地面沉降預測的精準度，并且將地面沉降的原因直接展現出來，呈現出具象化管理模式。

3.5 地下水水質評價及污染物分析

由于地下水資源的自我再生能力較差，導致地下水資源一旦被污染，很難自我調節。但是人為地調節地下水污染物也會導致地下水資源受到其余問題的干擾，因此加強地下水污染物的分析和監控就成了地下水管理工作中的重要內容。目前，GIS技術擁有良好的信息儲存技術和信息分析技術，因此在進行地下水水質評測時，可以在較短時間內完成評測，并提供準確的檢測結果。同時，GIS技術也可以針對地下水水質構建專門的評價模型，保障地下水水質評測工作的準確度。同時，GIS技術還可以有效地檢測地下水中富含的礦物質和礦物質含量，對水中含有的重金屬也能及時給予風險評估，并結合GIS技術的數據管理能力和數據分析功能，將各個地區的地下水水質進行對比，進而精確地掌握每一處地下水質量的狀況。另外，GIS技術開發出巖溶地下水的環境測評系統，以目前的地下水監測系統為基礎，為巖溶地下建立專門的地下水模型，進而完成巖溶地下水水質的測量，為我國地下水的管理與運用提供了良好的保障。

3.6 GIS 技術與水文地質調查

水文地質工作包括水文地質測繪、物探、鉆探以及其他內容，而GIS技術的高效率可以滿足大量工作內容的需求，并保障地下水調查工作的順利進行。為了充分發揮GIS技術在巖漿水文地質工作中的作用，工作人員必須對數據進行仔細比對，保證GIS技術在巖漿水文地質工作中的良好應用。同時，GIS技術還可以對野外調查的數據進行及時分析，如實記錄分析過程，從而保證整個系統運行過程的準確性和客觀性。在目前實際的水文地質調查工作中，GIS技術顯示了其強大的空間數據處理能力，為整個水文地質工作提供了很好的保障，而且還可以探索三維地表徑流和礦區總體直徑及流量的關系。對于較復雜的地形區域，能夠高效、準確地完成水文地質勘探工作。

3.7 基于 GIS 技術的地下水保護

GIS 系統在地下水水質探測方面比較完善，地下水保護工作是我國水資源利用的重要任務之一 。GIS 技術在地下水資源保護中發揮著重要作用，其不僅可以有效地監測地下水流量，而且可以檢測地下水資源的污染程度。在水文地質工作中，GIS 技術建立了較為完善的監測網絡，覆蓋了全國大部分地區。

4 結語

在地理信息系統中，水文地質領域的工作尤為重要，既能促進國家的發展，又能保護生態環境。隨著信息技術和科學研究技術的發展，GIS技術逐漸成熟并應用于各個行業。GIS技術也為地下水的勘查提供了很好的幫助，其在水文地質領域顯示出了許多優勢，并已經應用到水文地質工作的各個環節。為了使GIS技術得到最大的發展，為人們提供高效、準確的勘探技術，需要相關科研人員加強對 GIS技術的創新和研究，以確保我國GIS技術可以更好地與水文地質工作整合，讓GIS技術在水文地質工作的領域發揮更大的作用，以促進我國地下水資源的經濟發展和治理效果。