摘 要：水工環(huán)地質(zhì)勘查是保障工程建設(shè)與質(zhì)量的重要保障。水利工程地質(zhì)勘查要掌握當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，制訂出合理的設(shè)計方案，然后進行相應(yīng)的治理。在工程建設(shè)階段，除了要進行地質(zhì)勘察、地下水適應(yīng)性等方面的工作，還要預(yù)測并治理地下水沖刷、地質(zhì)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，要充分認識、研究工程地質(zhì)，從而確保工程的安全與質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水工環(huán)；地質(zhì)勘查；技術(shù)；應(yīng)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(huán)地質(zhì)勘查是目前地質(zhì)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(zhì)勘查管理人員重視經(jīng)濟效益，同時工作人員整體素養(yǎng)不高，在技術(shù)方面沒有充分引入現(xiàn)代先進技術(shù)。為了更好地提高水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)的實踐運用效果，必須加強在電法技術(shù)、GPS技術(shù)以及遙感技術(shù)等方面的應(yīng)用，不斷提高水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)水平，為能源開發(fā)提供支持。

1 水工環(huán)地質(zhì)勘查概述

水工環(huán)是水利工程施工中一件十分關(guān)鍵的工作。通過對地區(qū)的地質(zhì)、水文狀況進行細致的調(diào)研，為該地區(qū)的規(guī)劃、建設(shè)及監(jiān)測工作提供科學(xué)的參考，有利于保證該工程的正常運行與安全。

水工環(huán)地質(zhì)勘查是一門綜合性的學(xué)科，主要內(nèi)容包括地質(zhì)水文狀況調(diào)查與研究、地質(zhì)災(zāi)害評估、地下水資源評價、地質(zhì)環(huán)境評價等。

在水工環(huán)地質(zhì)勘查中，勘查地質(zhì)情況包括地質(zhì)構(gòu)造、巖性、斷裂和褶皺等地質(zhì)特征，并對地層、構(gòu)造面及巖體的工程地質(zhì)特性進行了研究，為設(shè)計人員提供精確的地質(zhì)資料，才能規(guī)避工程設(shè)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(qū)水文要素的分析，明確庫區(qū)的水文特性，制定合理的防洪工程規(guī)劃，為水利工程的運行與管理提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

在水工環(huán)領(lǐng)域，地質(zhì)災(zāi)害評估也是一項十分重要的工作。在水利工程開發(fā)利用中，存在著嚴重的地質(zhì)災(zāi)害問題。對項目所在地進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評價，有利于及時發(fā)現(xiàn)潛在的地質(zhì)災(zāi)害，采取相應(yīng)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(qū)的地下水資源量進行評價。對地下水埋深、水質(zhì)、水量等進行分析與研究，可為水利工程設(shè)計與施工提供科學(xué)依據(jù)。最后，地質(zhì)環(huán)境進行評價。

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

2 水工環(huán)地質(zhì)勘查的意義

水工環(huán)勘查是水利工程施工的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。水工環(huán)地質(zhì)勘查是對水利工程項目進行環(huán)境地質(zhì)調(diào)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(jīng)濟性和生態(tài)環(huán)境效益。

2.1 掌握施工基礎(chǔ)

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

2.2 改善施工質(zhì)量

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

2.3 降低施工對環(huán)境的影響

水工環(huán)地質(zhì)勘查是評價項目對環(huán)境的影響，根據(jù)評價采取相應(yīng)的環(huán)保對策，對珍稀動植物生境進行保護，有利于維持區(qū)域生態(tài)平衡。因此，必須以水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查為依據(jù)，進行科學(xué)的設(shè)計，以最大限度地降低對生態(tài)環(huán)境的損害，從而達到水資源保護與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展的目的。

3 水工環(huán)地質(zhì)勘查工作的現(xiàn)狀

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

3.1 勘查精度不高

在開發(fā)區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)等領(lǐng)域的勘查工作中，由于勘查工作的內(nèi)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(jié)果不精確，對后續(xù)工程和資源開發(fā)產(chǎn)生不利影響，整體上難以提高勘查效率。

3.2 技術(shù)含量與現(xiàn)實需求不適應(yīng)

勘查區(qū)域的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)的工作，僅僅停留在實地考察，只做一些基礎(chǔ)的試驗而已。但是勘察工作還需要大量的科學(xué)技術(shù)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(qū)域開展現(xiàn)場水工環(huán)地質(zhì)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(huán)境的損害，達到可持續(xù)發(fā)展的目的。

4 水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)及其應(yīng)用

4.1 電法技術(shù)

電法是一種應(yīng)用廣泛、實用性較強的方法，其應(yīng)用極大地改善了國內(nèi)水工環(huán)地質(zhì)勘查工作。電法技術(shù)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(zhì)的激發(fā)和強化，再對巖石、礦物及其他物質(zhì)的不同特性進行地質(zhì)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(yīng)用。高密電極法的主要工作原理就是利用陣列勘查法，在現(xiàn)場開展環(huán)境地質(zhì)勘查工作時，采用高密電極勘查法，方便、合理地布設(shè)，避免了多層金屬電極的布設(shè)，減少了故障發(fā)生概率。目前，該技術(shù)已由傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式逐漸過渡到半自動控制作業(yè)方式，其采集數(shù)據(jù)的精度較以前有了很大的提高。

高電位布設(shè)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(huán)地質(zhì)勘查中應(yīng)用高密度電法技術(shù)，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(huán)地質(zhì)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(fā)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(dǎo)電介質(zhì)進行表征，通過分析和處理，可以很好地反映勘探地區(qū)的地質(zhì)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(shù)據(jù)的優(yōu)勢，也具有智能采集的優(yōu)勢，能夠大幅提升工程的工作效率。激發(fā)極化電法已被廣泛地用于礦產(chǎn)資源勘查，其激發(fā)極性可以反映金屬儲量和礦區(qū)水深等方面的信息。近年來，由于激電法的使用領(lǐng)域日益擴大，已被廣泛用于非金屬礦床勘探、工程地質(zhì)等領(lǐng)域，如各類地下水的尋找與評估。

針對水工環(huán)地質(zhì)勘查中各種電法各自的特點，需要將多種方法有機結(jié)合起來，結(jié)合實際應(yīng)用成果，對各種數(shù)據(jù)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(xù)進行修正，合理地解決勘查深度的技術(shù)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(shù)

TEM技術(shù)通過探測地下電磁信號的變化，獲取地下構(gòu)造及地質(zhì)特征，為水工環(huán)地質(zhì)勘查研究提供了重要的地質(zhì)數(shù)據(jù)。由于其非侵入性，分辨率高，覆蓋范圍廣，適合在多種地質(zhì)條件下進行探測。該方法采用電磁方法，結(jié)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(gòu)造及地質(zhì)特征。

在水工環(huán)地質(zhì)勘查中，TEM技術(shù)能發(fā)現(xiàn)地下水源。在水工環(huán)工程建設(shè)中，地下水是非常重要的組成部分，其在水工環(huán)工程建設(shè)中的分配與含量，將會影響整個工程的可實施性及設(shè)計的實施。TEM技術(shù)能夠?qū)Φ叵滤M行大面積的探測，查明地下水賦存狀態(tài)、埋藏深度、賦存狀態(tài)、滲流狀態(tài)等，為地下水的合理開采和開采提供理論基礎(chǔ)[2]。

TEM技術(shù)還可用于研究地下水位及地下水的動態(tài)變化。為此，開展水工環(huán)地質(zhì)勘查工作，對地下水位的動態(tài)演變進行研究十分必要。TEM技術(shù)能夠?qū)Φ叵滤兓M行實時監(jiān)測，掌握地下水的動態(tài)變化，對地下水異常變化進行監(jiān)測與預(yù)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(yīng)用于地下溶洞等地質(zhì)情況的勘察。在水工環(huán)工程中，地下溶洞及巖溶地質(zhì)狀況對其穩(wěn)定與安全具有重要影響。TEM技術(shù)能夠通過探測巖體內(nèi)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(zhì)災(zāi)害等提供科學(xué)依據(jù)。

4.3 GPS信息技術(shù)

GPS信息技術(shù)是一種利用載波位相進行動態(tài)定位的新技術(shù)，徹底顛覆了傳統(tǒng)的土地勘測方式。這種技術(shù)可以實現(xiàn)對發(fā)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(wèi)星實現(xiàn)對目標的定位。而地基基站則采用新的接收設(shè)備實現(xiàn)對目標的實時監(jiān)控，將觀測到的所有觀測結(jié)果轉(zhuǎn)換為無線信號進行傳輸。在接收到衛(wèi)星發(fā)射信號之后，通過與地面接收機進行無線電通信，并進行數(shù)據(jù)處理，從而精確地獲取基站的具體位置。該技術(shù)在城市規(guī)劃、污染監(jiān)測、人體健康監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。

在水工環(huán)地質(zhì)勘查中，利用GPS信息技術(shù)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(qū)的地質(zhì)情況研究各種環(huán)境成像，評估各區(qū)域的水文特性。GPS信息技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘查中的應(yīng)用，可以對不同區(qū)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(zhì)層位[3]。

4.4 PTK技術(shù)

水工環(huán)地質(zhì)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(zhì)情況的分析，可為水利工程設(shè)計、施工等提供必要的數(shù)據(jù)信息。在水工環(huán)地質(zhì)勘查中，PTK技術(shù)是一項十分重要的技術(shù)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(gòu)造及物質(zhì)分布的一種新方法。PTK法是一種利用重力、磁場等參數(shù)進行水文地質(zhì)勘查的方法。

PTK法是一種以地球物理學(xué)為基礎(chǔ)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(zhì)構(gòu)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(zhì)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(zhì)資料，從而指導(dǎo)水利工程的設(shè)計。PTK方法已被廣泛用于水工環(huán)地質(zhì)勘查中，該方法可以應(yīng)用于評估地下水的水位變化及水文地質(zhì)情況。在此基礎(chǔ)上，利用電阻率場、重力場等參數(shù)推斷地下水的空間分布，為水利工程的開展提供了基礎(chǔ)資料。

4.5 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)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(yīng)裝置，采集并分析多種介質(zhì)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(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘查等方面的應(yīng)用越來越廣泛。

用遙感技術(shù)，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(yīng)的水文災(zāi)害的防治與監(jiān)控。利用遙感技術(shù)可以對地下水進行研究，評價環(huán)境污染對地下水的破壞程度。有些勘查區(qū)域由于地質(zhì)條件比較復(fù)雜，僅靠人工手段很難實現(xiàn)。在特定的環(huán)境下，運用遙感技術(shù)可以很好地解決地質(zhì)勘查和科研中遇到的難題，可以為城市規(guī)劃與開發(fā)提供依據(jù)，對土地資源的科學(xué)、合理使用具有重要意義。遙感技術(shù)能與計算機技術(shù)相結(jié)合，成為水利、生態(tài)、地質(zhì)等領(lǐng)域的重要工具。隨著時間的推移，現(xiàn)有的遙感技術(shù)已由單一波段向多源遙感轉(zhuǎn)變。

目前，通過多變量建模分析，技術(shù)人員可以得到具體的勘查結(jié)果。隨著遙感圖像空譜分辨率的不斷提升，其在城市地形、環(huán)境監(jiān)測等方面的應(yīng)用也越來越多。

5 結(jié)束語

水工環(huán)地質(zhì)勘查方法可以選擇的技術(shù)方法也很多，所以相關(guān)的技術(shù)人員需要熟悉各類水工環(huán)勘察方法的使用特點、方法機理和使用工藝方法，根據(jù)不同的勘探目標和具體的地質(zhì)條件，靈活地選用水工環(huán)地質(zhì)勘查方法[4]。在水工環(huán)勘察工作中，應(yīng)采用GPS、RTK技術(shù)、遙感技術(shù)、電法等先進技術(shù)，對水工環(huán)地質(zhì)環(huán)境進行全面評價，實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)的高效利用，為水文地質(zhì)災(zāi)害的有效預(yù)防和治理提供科學(xué)基礎(chǔ)，推動水工環(huán)與現(xiàn)代化地質(zhì)勘查科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展。

參考文獻

[1] 高楊.水工環(huán)地質(zhì)環(huán)境勘察中的技術(shù)應(yīng)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(huán)地質(zhì)勘查及遙感技術(shù)在地質(zhì)工作中的應(yīng)用[J].世界有色金屬，2021（11）：145-146.

[3] 姜福紅.水工環(huán)地質(zhì)勘查中GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用[J].中國金屬通報，2020（8）：201-202.

[4] 王立剛.淺析水工環(huán)地質(zhì)勘查中的技術(shù)及應(yīng)用[J].世界有色金屬，2019（19）：200+203.