水工環地質勘查中的技術及應用分析

摘 要：水工環地質勘查是保障工程建設與質量的重要保障。水利工程地質勘查要掌握當地的地質情況，制訂出合理的設計方案，然后進行相應的治理。在工程建設階段，除了要進行地質勘察、地下水適應性等方面的工作，還要預測并治理地下水沖刷、地質滑坡等地質災害，要充分認識、研究工程地質，從而確保工程的安全與質量。

關鍵詞：水工環；地質勘查；技術；應用

中圖分類號：P624 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）07-0106-03

0 引言

水工環地質勘查是目前地質勘查工作中常用的方法，但是在實際工作開展過程中依舊存在較多的問題，在人員方面，部分地質勘查管理人員重視經濟效益，同時工作人員整體素養不高，在技術方面沒有充分引入現代先進技術。為了更好地提高水工環地質勘查技術的實踐運用效果，必須加強在電法技術、GPS技術以及遙感技術等方面的應用，不斷提高水工環地質勘查技術水平，為能源開發提供支持。

1 水工環地質勘查概述

水工環是水利工程施工中一件十分關鍵的工作。通過對地區的地質、水文狀況進行細致的調研，為該地區的規劃、建設及監測工作提供科學的參考，有利于保證該工程的正常運行與安全。

水工環地質勘查是一門綜合性的學科，主要內容包括地質水文狀況調查與研究、地質災害評估、地下水資源評價、地質環境評價等。

在水工環地質勘查中，勘查地質情況包括地質構造、巖性、斷裂和褶皺等地質特征，并對地層、構造面及巖體的工程地質特性進行了研究，為設計人員提供精確的地質資料，才能規避工程設計中的隱患。

水文勘察是對河流、湖泊、水庫、地下水進行細致勘測與分析。通過對庫區水文要素的分析，明確庫區的水文特性，制定合理的防洪工程規劃，為水利工程的運行與管理提供重要的數據支撐。

在水工環領域，地質災害評估也是一項十分重要的工作。在水利工程開發利用中，存在著嚴重的地質災害問題。對項目所在地進行地質災害危險性評價，有利于及時發現潛在的地質災害，采取相應的防治措施，保證水利工程的安全性。為了了解工程的具體情況，還必須對該地區的地下水資源量進行評價。對地下水埋深、水質、水量等進行分析與研究，可為水利工程設計與施工提供科學依據。最后，地質環境進行評價。

地質環境評價主要是對土地資源的開發、建設階段的地質環境進行監測。地質環境評價不僅能保證項目對周圍環境的影響，也為項目所采用的環境保護對策提供了理論基礎。

2 水工環地質勘查的意義

水工環勘查是水利工程施工的一個關鍵環節。水工環地質勘查是對水利工程項目進行環境地質調查，并對其進行評價的過程，其目標是保證水利工程的安全性、可靠性、經濟性和生態環境效益。

2.1 掌握施工基礎

在水利工程施工中，地質情況對工程的穩定與安全有很大的影響。水工環地質勘查能對工程所在地的地理環境進行綜合勘查，掌握地下水位、地下水流動狀況、地層穩定等資料，對工程建設地點及設計方案的選擇具有重要指導意義。通過水工環地質勘查，可以了解流域內的水資源分布與使用情況，從而為制定合理的水利開發計劃與管理措施奠定基礎。

2.2 改善施工質量

水工環地質勘查對改善項目施工質量具有十分重要的意義。水工環地質勘查能在工程實施之前，對地質條件做詳盡的勘察、評價，可為工程項目實施提供科學依據。掌握地層土壤的性質和厚度，地下巖石的硬度和可挖掘的地區的能力，將為設計人員提供科學的設計方案，有利于減少工程造價，提升工程質量。這對于生態環境保護也是十分必要的。水利工程施工經常要對原來的地形、水文地質等進行改變，從而對周圍的生態環境造成一些不利的影響[1]。

2.3 降低施工對環境的影響

水工環地質勘查是評價項目對環境的影響，根據評價采取相應的環保對策，對珍稀動植物生境進行保護，有利于維持區域生態平衡。因此，必須以水工環地質調查為依據，進行科學的設計，以最大限度地降低對生態環境的損害，從而達到水資源保護與生態環境和諧發展的目的。

3 水工環地質勘查工作的現狀

目前，由于對生態和環保問題越來越重視，水工環地質勘查工作顯得越來越重要，水工環地質勘查工作的工作水平也有了較大提高。但水工環地質勘查及其他相關單位的工作仍面臨許多問題，嚴重阻礙了水工環地質勘查工作的全面發展。

3.1 勘查精度不高

在開發區水文地質、工程地質和環境地質等領域的勘查工作中，由于勘查工作的內容比較多，所以對勘查人員的核心能力的要求比較高。因此，在勘查過程中，各種不利的因素會造成勘查結果不精確，對后續工程和資源開發產生不利影響，整體上難以提高勘查效率。

3.2 技術含量與現實需求不適應

勘查區域的水文地質、工程地質、環境地質的工作，僅僅停留在實地考察，只做一些基礎的試驗而已。但是勘察工作還需要大量的科學技術支持，從而確保這項工作的成功開展，并且取得較高的精度。

近年來，部分區域開展現場水工環地質勘查工作，取得了快速、準確、適宜的效果，能最大限度地減少對環境的損害，達到可持續發展的目的。

4 水工環地質勘查技術及其應用

4.1 電法技術

電法是一種應用廣泛、實用性較強的方法，其應用極大地改善了國內水工環地質勘查工作。電法技術的研究有兩大類：激化電極法和高密電極法。

激化電極法是通過對金屬礦物、巖石及其他物質的激發和強化，再對巖石、礦物及其他物質的不同特性進行地質研究。該方法在查找水源，查找金屬礦物等方面有著廣泛的應用。高密電極法的主要工作原理就是利用陣列勘查法，在現場開展環境地質勘查工作時，采用高密電極勘查法，方便、合理地布設，避免了多層金屬電極的布設，減少了故障發生概率。目前，該技術已由傳統的人工作業方式逐漸過渡到半自動控制作業方式，其采集數據的精度較以前有了很大的提高。

高電位布設方式的多樣性，也為工程勘查提供了更為精確和全面的資料。在開展水工環地質勘查中應用高密度電法技術，可以改善勘測地層中的水分含量，提高勘查的精度。

在水工環地質勘查中，電法已得到了普遍的運用，主要采用高密度電法、激發極化電法、頻譜激電法、瞬變電氣法等。這些方法能對不同的導電介質進行表征，通過分析和處理，可以很好地反映勘探地區的地質狀況。在工程實踐中，高密電法不僅具有自動、快速采集大量數據的優勢，也具有智能采集的優勢，能夠大幅提升工程的工作效率。激發極化電法已被廣泛地用于礦產資源勘查，其激發極性可以反映金屬儲量和礦區水深等方面的信息。近年來，由于激電法的使用領域日益擴大，已被廣泛用于非金屬礦床勘探、工程地質等領域，如各類地下水的尋找與評估。

針對水工環地質勘查中各種電法各自的特點，需要將多種方法有機結合起來，結合實際應用成果，對各種數據進行實時反映，從而確定地下水含量、地下水位置，對開采過程進行深度剖析并持續進行修正，合理地解決勘查深度的技術難題，提升探測分辨率，充分展示了該方法的工藝特點。

4.2 TEM技術

TEM技術通過探測地下電磁信號的變化，獲取地下構造及地質特征，為水工環地質勘查研究提供了重要的地質數據。由于其非侵入性，分辨率高，覆蓋范圍廣，適合在多種地質條件下進行探測。該方法采用電磁方法，結合瞬變電磁作用，獲取地下水儲集體的電阻率變化信息，進而反映地下水的構造及地質特征。

在水工環地質勘查中，TEM技術能發現地下水源。在水工環工程建設中，地下水是非常重要的組成部分，其在水工環工程建設中的分配與含量，將會影響整個工程的可實施性及設計的實施。TEM技術能夠對地下水進行大面積的探測，查明地下水賦存狀態、埋藏深度、賦存狀態、滲流狀態等，為地下水的合理開采和開采提供理論基礎[2]。

TEM技術還可用于研究地下水位及地下水的動態變化。為此，開展水工環地質勘查工作，對地下水位的動態演變進行研究十分必要。TEM技術能夠對地下水變化進行實時監測，掌握地下水的動態變化，對地下水異常變化進行監測與預警，對地下水的異常變化、地下水的流入與泄漏等進行有效探測，從而保證工程的安全運行。

TEM法還可以應用于地下溶洞等地質情況的勘察。在水工環工程中，地下溶洞及巖溶地質狀況對其穩定與安全具有重要影響。TEM技術能夠通過探測巖體內部的電阻變化，判斷巖體的空間分布與屬性，進而判斷巖體中是否存在洞穴和巖溶溶洞，從而為防治地下水及地質災害等提供科學依據。

4.3 GPS信息技術

GPS信息技術是一種利用載波位相進行動態定位的新技術，徹底顛覆了傳統的土地勘測方式。這種技術可以實現對發射點的無線通信和定位的高效傳輸，并通過3個或更多的衛星實現對目標的定位。而地基基站則采用新的接收設備實現對目標的實時監控，將觀測到的所有觀測結果轉換為無線信號進行傳輸。在接收到衛星發射信號之后，通過與地面接收機進行無線電通信，并進行數據處理，從而精確地獲取基站的具體位置。該技術在城市規劃、污染監測、人體健康監測、地質災害預防等領域有著重要的應用前景。

在水工環地質勘查中，利用GPS信息技術進行勘查，利用雷達圖像的運算與分析，可以更好地了解勘查地區的地質情況研究各種環境成像，評估各區域的水文特性。GPS信息技術在水工環地質勘查中的應用，可以對不同區域的水文特征進行研究，對水文特征進行評估，確定水文地質層位[3]。

4.4 PTK技術

水工環地質勘查是水利工程中一項十分重要的工作，通過對地下水文地質情況的分析，可為水利工程設計、施工等提供必要的數據信息。在水工環地質勘查中，PTK技術是一項十分重要的技術方法。PTK法是利用地下物理場參量（如重力場、磁場、電阻等）推算地下構造及物質分布的一種新方法。PTK法是一種利用重力、磁場等參數進行水文地質勘查的方法。

PTK法是一種以地球物理學為基礎的物探方法，其通過測定、分析土體的物性變化推算地層的地質構造及巖性。比如，重力觀測能顯示出不同地層中的密度差，地磁觀測則能顯示出地層中的磁介質分布情況。通過對各參量的測定與解譯，可以得到地下水的水文地質資料，從而指導水利工程的設計。PTK方法已被廣泛用于水工環地質勘查中，該方法可以應用于評估地下水的水位變化及水文地質情況。在此基礎上，利用電阻率場、重力場等參數推斷地下水的空間分布，為水利工程的開展提供了基礎資料。

4.5 遙感技術

遙感技術是利用電磁波進行遙感探測是一種有效的方法。其通過電磁感應裝置，采集并分析多種介質中的電磁波信號，并通過對其進行處理，獲得勘查范圍地表的多種場景信息。近年來，遙感技術在水工環地質勘查等方面的應用越來越廣泛。

用遙感技術，可以探測、利用各類自然資源，開展水土流失的研究，以及與之相應的水文災害的防治與監控。利用遙感技術可以對地下水進行研究，評價環境污染對地下水的破壞程度。有些勘查區域由于地質條件比較復雜，僅靠人工手段很難實現。在特定的環境下，運用遙感技術可以很好地解決地質勘查和科研中遇到的難題，可以為城市規劃與開發提供依據，對土地資源的科學、合理使用具有重要意義。遙感技術能與計算機技術相結合，成為水利、生態、地質等領域的重要工具。隨著時間的推移，現有的遙感技術已由單一波段向多源遙感轉變。

目前，通過多變量建模分析，技術人員可以得到具體的勘查結果。隨著遙感圖像空譜分辨率的不斷提升，其在城市地形、環境監測等方面的應用也越來越多。

5 結束語

水工環地質勘查方法可以選擇的技術方法也很多，所以相關的技術人員需要熟悉各類水工環勘察方法的使用特點、方法機理和使用工藝方法，根據不同的勘探目標和具體的地質條件，靈活地選用水工環地質勘查方法[4]。在水工環勘察工作中，應采用GPS、RTK技術、遙感技術、電法等先進技術，對水工環地質環境進行全面評價，實現對各類數據的高效利用，為水文地質災害的有效預防和治理提供科學基礎，推動水工環與現代化地質勘查科學技術的深入發展。

參考文獻

[1] 高楊.水工環地質環境勘察中的技術應用及實施要點分析[J].冶金與材料，2021，41（3）：108-109.

[2] 夏海波.水工環地質勘查及遙感技術在地質工作中的應用[J].世界有色金屬，2021（11）：145-146.

[3] 姜福紅.水工環地質勘查中GPSRTK技術的應用[J].中國金屬通報，2020（8）：201-202.

[4] 王立剛.淺析水工環地質勘查中的技術及應用[J].世界有色金屬，2019（19）：200+203.