當前水工環地質勘查中的技術及應用范圍

王首東

（廣東省地質局第四地質大隊，廣東 湛江 524000）

進行水工環地質勘查及其研究有助于推動國家經濟穩定成長。近年來，在國家可持續建設得到了蓬勃發展的同時，國家對現有自然環境的損害卻巨大，新時期下，在實施經濟可持續發展的規劃進程中，國家正在把水工環研究逐步運用于目前的地質勘查，以此提高國家地質勘查的能力。這項技術的成熟應用不但加快了中國的城鎮化發展步伐，還大大地提升了中國對資源環境的利用和自然資源保護意識。有關單位將對水工環地質勘測技術足夠的關注，切實提高中國環境的水平。

1 水工環地質勘查的概念及意義

1.1 水工環地質勘查的概念

傳統含義上的水工環地質學勘探，主要指對水文地質條件、工程技術以及自然環境這三方面的重點勘探，但隨著時代的進步發展，市場的管理體制也正在進行著前所未有的改革，而社會環境也在不斷地加以改善，因此當今新時代水工環地質學勘探的內涵比過去已經十分全面。現階段的水工環地質勘查其具體內容在原來基礎上賦予了天然災難地質勘查，即對由于地貌變化所導致的天然災難因素進行具體勘查。該勘探技術正逐漸發展為一種綜合能力強、覆蓋面廣的、與經濟社會進步、科學技術提高具有密切聯系的一種新興實用型學科。

水工環地質勘查主要包括的是水文地質、工程地質和環境地質方面的勘查，三者在具體勘查項目上不同。水文與地質勘查重點在于研究工程所在區域內水中的相對變化規律與運動，以明確確定工程范圍內的水中的位置和形成規律，以評價水中的物理、化學性質，以及地下水環境對工程的影響等，當然水文勘查同時也是進行對地下水資源的合理開發利用的重要基礎。

1.2 水工環地質勘查的意義

現階段，以耗費自然資源、威脅人們健康為巨大代價的開發之道早已無法被人類社會所認可，取而代之的是人與自然和諧共處，積極尋求可持續開發的生活方式。在更大的社會歷史背景下，對水工環地質勘探的觀念也將因此而進行了轉變。并在對未來的勘探和研究任務中，明確指出了必須把保護環境放到第一地位。由于面臨著難度日漸加大的水工環地質勘探任務，如何利用科學合理的技術手段在確保完成勘探工作的同時，解決好對建設中的環境、場地的具體控制，及其對利用控制工程地質的影響與評價等問題，成了目前亟待解決的首要課題。其基本作用即是通過對環境土層、水文地質情況的掌握和探索，提高現階段的找礦質量，保證預建項目的質量，促進經濟社會建設。

2 水工環地質勘查技術應用分析

2.1 電法

作為一項常用的技術手段，電法也擁有著高度的實用價值，電法的使用也極大提高了中國水工與環境地質勘查的勘查技術水平。該方法已經有了數百年的使用史，在不斷改進完善過程中已蓬勃發展至今日。目前電法技術發展，其主體包含了激化電極法和高密電極法這兩個方法。利用激化電極法，在將金屬礦物、巖土等物質加以觸發或激化加工之后，再對其所凸顯出的不同性質開展地質勘查，該方法在一般情況下廣泛應用在查找水源、勘探金屬礦物等工作中。而高密度電法，其重要工作機理即是采用陣列式勘探的方法，在野外開展環境地質勘查工作時，可以根據高密度勘查法加以簡易的合理布設，由此以來減少了金屬電極的多次布設，從而減少了故障出現概率。目前該方式正逐漸脫離傳統人工操作模式轉入零點五自動控制模式，使技術人員所收集的數據準確度比以往有了明顯提升。同時由于高壓電極間的排列方法多種多樣，使技術人員在開展水工建筑物環境地質勘查時收集到的數據更加準確全面。因此科研人員在開展水工環地質勘測工作時，為了要提高所勘測地層的含水量和找水的準確性，就必須使用大密度電法，以進一步提高勘測成功率。

水工環地質勘探的電法研究仍有很大的使用率，如高密度電法、激發極化電法、頻譜激電法、瞬變電氣法等。大密度電法是物理勘查方法，各種地質條件的土壤、礦產、巖體在導電性上具有差異，它是電法勘查技術使用的基礎，根據導電的不同可以表現出不同的導電性能，經過分析處理，也可以表現出勘查區的地質條件狀況，目前在工程特征勘查領域使用較多。根據實際的使用狀況，高密度電法在使用中可以自動與快速收集大量數據，并具備了智能化采集優勢，可以大大提高水工環地質勘測效率。激勵極化電法在金屬礦藏儲備勘探領域的應用較多，金屬礦藏儲備、礦山水深等相關數據都可以利用金屬的激勵極化效應進行表征，伴隨激勵極化電法應用領域的擴展，目前在非金屬礦藏、工程地質等領域均有廣泛應用，如用來搜索和評估各種種類的地下水資源。考慮到單一電技術在水工環地質勘探中的特殊性，在具體應用中必需靈活地進行各種技術結合，并針對應用結果，適時反映各種數據，以深入分析其中的地下含水量、地下水位置等，并不斷進行工藝調整，以合理解決勘探深度和提高分辨率的技術問題，同時針對電阻率法實際狀況，全面展現了高密度電阻率法的技術特色。

2.2 GPS技術

作為一項通過測量載波相位實現動態位置的全新技術手段，GPS 方法已完全顛覆了常規的土地勘測方法，它借助衛星的導航與定位系統運行能力，將無線信息的發送點實現了高效的信息傳遞，并使用了三個更多的衛星對當地的接收機實現了位置，而地面基站則通過所配備的新型接收器，對衛星完成了實時監測，衛星通過無線設備將其觀察到的所有數據轉化為無線信息并實現即時傳送，地面接收機在獲得來自衛星的信息傳送后，通過對其提供無線信息實現交換和數據處理，可精準地判斷出基線站的具體基線向量值，從而確認了該基線站點的WGS負八十四位置，并通過對已掌握的地面坐標系參數經過換算后，可以決定用戶此次勘測所需的具體坐標法。該方法已經在許多方面都獲得了普遍的運用，比如建立新都市過程中的城市規劃、環境污染的檢測、人體健康監測、地質災害的防范等多個方面。水文勘查領域，利用GPS 信息技術能夠判斷出勘查范圍，通過雷達技術的圖計算分析能夠了解勘查范圍的地層狀況，能夠研究出不同的環境成像，評價不同地區水文特征；通過GPS 信息技術在水工環地質勘查領域能夠研究各個部位水文特征，評價水文特征，進行水文地質層的定位等。GPS技術原理圖如圖1所示。

圖1 GPS技術原理圖

2.3 RTK技術

RTK 技術主要是利用系統分差法，去減少對衛星信號的修正殘余誤差及其在載波相位檢測過程中的數據誤差。利用這種方法，現階段基本可以做到使載波相位檢測中的修正偏差限制在厘米以內，一般條件下RTK 技術使用了三個不同的相位差點，其都有一個共性即為有基準點負責傳輸修正信號，有流動基站負責接收修正信號。RTK 技術的主要操作原則是在一個基準臺站上安裝一個接收裝置，在流動站上放置若干個相同接收裝置，各個接收裝置在相同時間對接受衛星所發出的信息進行接收，并把已接收到的信息和已確定的方位數據進行比較，最后把得到的GPS 差分改正信息運用無線數據傳輸技術送到流動站，以便于獲取準確定位。這種方法目前已成功運用于在水污染的控制和預防、進行地質研究等諸多方面，已逐步形成了水工環地質勘查的一種主要手段。

2.4 遙感技術

遙感技術的應用是以電磁波原理為依據，利用感應技術設備可以獲取和解析各種目標傳播和反映的電氣波數據，經過數據處理后得到圖像，表現出勘查范圍內的地球表面各種情景信息。目前遙感技術的應用在水工環地質勘查領域已獲得重要運用，通過遙感技術可以開展各種自然資源的勘查和利用，可以開展水土流失的研究，防治和監測相關水文災害；監測各個區域自然資源的生態狀況，為自然資源合理利用、保護等提供依據。遙感技術的應用還可以開展地下水的研究，評價環境污染對地下水的危害；部分勘查區域環境復雜，簡單人工無法完成，利用遙感技術的使用可以解決部分特定條件下的地質勘查和研究。遙感技術還可以開展城市規劃設計和開發現狀的研究，有效地為城市規劃和開發提供依據，推動國土資源的科學合理使用。

在開展資源的勘察、自然災害的預防過程中，遙感技術將給人們帶來強大的支持，并能和計算機技術實現高效融合，作為水工環地質勘查的一種關鍵手段。經過多年的發展，中國現階段的遙感技術已從原來的單波段發展為多源遙感，技術人員已經可以利用對多元模型的解析獲取實際勘查的詳細圖像。同時由于遙感的圖像空間和其光譜清晰度的提高，該技術正逐漸應用于城市的園林景觀建設以及環境勘查，起到了突出的作用。

3 水工環地質勘查技術應用范圍

明確了水工環地質勘查技術的適用范圍，就可以更有效的根據各種水工環地質勘查技術特性，更靈活地選用水工環地質勘查技術。而與此同時，隨著水工環地質勘查技術領域的拓展，其應用范圍也將在進一步地擴展。目前，水工環地質勘查技術的廣泛應用范圍涉及水文地質探測、自然資源利用、土地資源規劃和管理、環境保護地質評價和管理、工程建設地質評價、環境治理等。由于各種水工環地質勘查技術的使用領域、應用特點等各異，在具體使用時視具體情況，選擇各種技術結合使用，以發揮各種水工環地質勘查技術的優點，當然水工環地質勘查目的的側重點不同也將影響到具體水工環地質勘查技術的選用。

4 水工環地質勘查中技術應用要點分析

水工環地質勘查的技術人員在實際運用過程中必須把握使用重點，其使用重點主要包括：①對水工環地質勘查的最高標準與要求。水工環地質勘查對專業性要求較高，各種水工環勘測技術在運用中必須確定勘測目的，需要充分考慮勘測地區的實際狀況和特征，勘測中必須注意對環境的維護，資源的使用須科學合理，充分考慮經濟性、社會效益和環境經濟效益。具體的水工環地質勘查中還須依據現場實際勘查成果，持續性完善和調整水工環地質勘查方法，以保證勘查方法與現場的實際狀況最大程度地一致。②關于水工環地質勘查中安全技術手段的使用，由于目前在水工環地質勘查中應用的技術手段都具有各自的應用原理，相關技術手段及應用安全是確保水工環地質勘查工作順利進行的先決條件。所以在應用GPS信息技術、RTK信息技術、遙感信息技術等時，就必須綜合分析影響技術運用的不良原因，以確保施工流程不受干擾。另外，不同水工環地質勘查方法的使用中也必須評價技術方法的穩定性，研究其可能的安全隱患，保證技術方法的使用時可以保障職工的生命安全。③重視山水地貌、環境地質勘查，由于水工環地質勘查的工程性質勘查建設項目相對較多，而山水地貌、環境保護地質勘查建設項目相對較少，在實際運用中要注重山水地貌、環境保護地質勘查，把握勘探重點，全面評價土壤侵蝕、大氣環境品質、土壤環境污染、地貌自然災害等，更好地為水工環地質勘查理論與技術運用奠定了基礎。

5 結束語

水工環地質勘查方法在我國現階段許多領域均有重大應用，但同時可選用的技術方法也較多，因此有關工程技術人員首先必須了解各種水工環地質勘查方法的使用特性、方法機理和使用技術方法等，然后再根據不同勘查目的和實際所勘查地區的綜合環境，靈活性地選用水工環地質勘查方法。水工環地質勘查中，充分考慮GPS科技、RTK科學、遙感技術、地質雷達技術等現代信息技術的有效運用，以全面評價水工環地質特征，提供各種資料的有效運用，同時也為水文地質災害的有效防治提供科學依據，以促進水工環與現代地質勘查科學技術的進一步發展。