论水工环地质勘察中的技术及应用范围

郭景富 付振兴 高楠楠

摘要：本文重点阐述在全球经济、资源、环境的不断变化和发展中，应用高技术手段对提高水工环地质勘察工作效率具有重要的意义。关键词：水工环地质；地质勘察；技术应用

中图分类号： F407 文献标识码： A 文章编号：

引言：水工环地质调查和研究与人类的生存息息相关，尤其是在全球环境变化和推崇社会经济环境可持续发展的大背景下，各国都将其引入更广阔的空间。随着全球经济、资源、环境的变化和发展趋势，各国都调整了地质调查工作的方向和部署，相应地，水工环地质调查研究的内容也发生了较大变化。水工环一体化研究为发展趋势。

一、水工环地质的应用范围

全面、协调、可持续发展的科学发展观，给水工环地质工作提出了新的要求。针对社会经济发展和生态环境保护中不断出现的实际问题，水工环新领域的调查工作越来越多。如：环境水文地球化学与地方病和人体健康的研究、生物地球化学与土地资源利用规划、农业生态地质研究等。城市水工环地质研究需求增加。城市化是经济发展的结果，城市化水平又是经济发展的标志。城市由于人口高度集中和经济活动的频繁，资源环境问题也非常严峻。伴随着全球城市化进程的不断加快，城市建设和规划中的地质调查评价工作也逐渐成为一项重要任务。其中城市环境污染防治和监测、土地利用规划、工程地质灾害调查和风险评价、垃圾填埋场地质调查等逐渐成为目前水工环地质研究的重要领域之一。地质一一生态学成地质学研究热点。21世纪地球科学发展的一个重要特点是学科的交叉、渗透和融合不断加强，学科之间的界限逐渐被打破，代表新思想和新方向的边缘学科和交叉学科不断出现。地质学与生态学的交叉正是体现了跨学科、综合性、系统化的研究格局。地质一生态学以水一土一生态3个子系统组成的地质生态系统作为主要研究对象，对其存在形式、利用现状、形成和演化规律，要素之间的相互作用以及对人类社会经济活动的制约和影响进行综合和动态研究。虽然地质一生态学目前还不能作为一独立的学科存在，但作为新兴的交叉学科发展方向，它正逐步成为地质学研究的热点和方向。

二、工程地质及环境地质理论体系的应用与发展

我国工程地质理论体系应用早于环境地质。1949年至1979年为工程地质理论体系应用与发展期的启蒙至初期阶段，称为奠基阶段，主要以工程地质学科为主的理论应用体系。基本工程地质勘察经验成果应用到工程地质这门学科从理论上和技术上不断发展革新，这个时期我国国民经济建设规模不大，环境地质问题不突出。自1979年至今改革开放的30年中，工程地质学科的发展进入了高层次的活跃阶段。在这个阶段中，我国进行了大规模建设，是国民经济与工程建设快速发展的时期，然而也是人口与资塬环境矛盾日益突出的时期。工程活动的空间和规模迅速增大，从而产生了环境地质问题日益突出。在我国造成的环境地质灾害约占整个灾害的35％，环境地质问题中的崩塌、滑坡、泥石流及人类工程活动诱发的地质灾害所造成的损失约占55％。环境地质灾害发生率高的根本原因有两条，一是原有的工程建设项目设计安全系数过低：二是对新、老工程建设项目的地质问题未能发现或未有预防。例如：湖北大冶新冶铜矿20世纪90年代中期发生泥石流灾难性的特大事故博1，该矿是1957年建成的老矿山开采基地，矿山的一尾砂库建于一个v字形自然沟谷上游，沟谷三面环山，沟谷切割深度390—513m，地形坡度大于45°，沟谷汇水面积2．8Km2，库区分为新、老两部分，老库区1957年建成，总库容量130万立方米，溃口前已堆放近200万立方米的尾砂，老坝为粘性土坝，坝顶标高147．7m，为了增加库容1993年在老坝下方又建一新坝，新库区地面标高112—133m，新坝高7．2m，溃口前己堆放10万立方米尾砂，建成新坝的次年7月11日大冶突降大暴雨，当日连续降雨11．5小时，降雨量达310mm，库区内汇水迅速，水位高出坝顶，洪水冲出坝面，致三处溃口，溃口最大宽度45m，深9—12m，尾砂与山洪由溃口处以近30m高差狂倾泻下，造成库区下游1450m处李德贤村遭致灭顶之灾，冲毁房户102户，14人失踪，80人受伤，经济损失2000万元，鉴于这一事故的原因分析，笔者认为这是一起环境水文地质与工程地质问题，也就是老坝地基基础与坝身的土体结构稳定性差，抗洪能力低，存在设计上不适宜的问题。新坝的设计防洪标高也未达标，故新、老坝都存在技术上的隐患问题，

也就是地质问题。当今强大的工程地质学活力，来源于广大工程地质科学技术工作者在复杂的环境地质条件下，解决了众多地质问题，从而产生了土体结构力学、土体水文环境地质学、地质灾害环境学、城市工程地质学、城市环境土工学、矿山环境地质学等学科，发展了工程地质，解决了工程地质与工程建设脱节问题。应用工程地质学的新目的与任务使工程建设和运营最大限度地并保护环境长足发展。当今，工程地质与环境地质学吸收现今科学思想丰富自身理论，深入土木工程的各个领域，为国家国土规划与资源开发、城乡一体化的各类工程建设和地质灾害防治及地质环境保护，还为地质灾害所造成的人身安全、财产安全问题的急救抢险以及灾后的经济评估或者灾害后的恢复重建等系列的环境地质技术工作，提供了强有力的技术支撑。从20世纪70年代的唐山大地震到本世纪2008年汶川大地震，从今年青海玉树大地震到今年的山西王家岭煤矿的透水事故等灾害，工程地质工作者发挥了应用技术抢险救灾的重要作用。

三、水工环研究中新技术、新方法的应用

（1）物探技术，由于物探技术能提供多种描述地质材料的物理参数并具有速度快、成本低和不破坏地质环境的优点，在水工环勘查的历史上已经得到了广泛的应用。近十几年来，在时空域内利用高分辨率技术勘查地质目标的成功，使水工环物探勘查技术取得了长足的进展。

（2）水质测试技术，目前国内外的实验测试手段，从分析原理划分，大致可分为两大类：即化学分析法和物理分析法。这两类分析方法之间并不是相互孤立和对立的，在实际分析工作中，应根据具体情况和要求，综合考虑仪器分析和化学分析的特点，扬长避短，选用适当的分析方法。这就要求分析化学工作者必须同时掌握好这两类分析方法。这种分析方法是以物质的物理、物理化学性质(光谱及电化学性质)为基础并使用特殊仪器进行分析的测试方法。目前在水、工、环测试中主要应用以下各类方法：原子吸收光谱分析法、发射光谱分析法、原子荧光光谱法、电化学分析法、色谱法和同位素测试。

结束语：

在水工环地质中对GPSRTK技术的采用，已经得到了很好验证，可以一步到位外业的测量，节省了很多不必要的中间环节，对外业工作量进行最大限度地减少，从而缩短整个测量工期，提高工作效率。同时，简化外业工序和迅速完成也可以使所有的后续专业工序更快的完成。

参考文献：

［1］蒋江丹 论水工环地质勘察中GPS RTK的技术应用[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版）2011(26)

［2］梁海燕.李文斌浅述矿区水工环地质工作[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版）2011(19)

［3］杨新强.牛振波论当前我国水工环的现状及实现水工环地质新突破的办法[期刊论文]-魅力中国2009(23)