水利水电工程地质勘测的主要方法及其发展研究

曹克元

(山西省运城市水利勘察院，山西 运城 044000)



水利水电工程地质勘测的主要方法及其发展研究

曹克元

(山西省运城市水利勘察院，山西 运城 044000)

随着社会经济的不断发展，中国的水利水电工程也得到了空前的加速发展，水利水电工程关乎中国的民生国计，而地质勘测是水利水电工程最重要的组成部分，因此在建设水利水电工程中应加强其地质勘测技术的方法。由于水利水电工程的地质勘测质量会直接影响其工程建设的质量，与此同时面对市场提出越来越高的水利水电地质勘测的压力，因此应不断加强地质勘测技术以及方法，确保水利水电工程建设的顺利进行。

水利水电工程；地质勘测；勘测方法；GPS；物探技术

0 引 言

随着我国经济的快速发展，水利水电工程建设从深到广再到精度对地质勘测技术提出更高的要求，许多传统的勘测技术已经无法满足目前的工程需要，因此，利用科学化、创新性的技术是目前地质勘测技术的新发展，运用合理的方法对水利水电工程进行地质勘测，对建设水利水电工程具有重大的意义。

随着科学技术不断的发展以及地理学等理论的基础进步，推动了水利水电工程勘测技术的快速发展，文章就水利水电工程地质勘测技术方法的应用以及发展进行了探究。

1 利用电子信息科学技术

1.1 应用GPS全球定位系统

GPS的精确性以及准确性有效的提高了工作效率，因此我们将GPS技术运用到水利水电地质勘测上，GPS技术体现在它方便、灵活，应用的范围也变得越来越广泛。在水利水电工程地质勘测中要求的精度越来越高，而GPS技术正好可以解决目前的问题，利用GPS技术测量能够精准的测量空间以及地面的点、线、面三个要素的相关信息。

传统的测量技术是在观测站点与站点之间进行勘测，并且必须具备优良的通讯功能，这就限制了观测站点之间的建设问题。而使用GPS全球定位系统就不需要观测站点之间必须保持较强的通讯功能，所以它操作起来就更加方便、快捷，提高工作效率。不仅如此，这种勘测技术还具有许多的智能功能，因此，极大的提高了勘测的准确性、以及长久性，不再受任何时间以及空间的限制。

GPS全球定位系统与计算机相连接，将获取到的数据信息输入进计算机里，并对数据信息进行智能化的分析，并对数据分析进行妥善的处理。这就能根据精确的数据信息在处理水利水电工程建设中出现的难题也迎刃而解，特别是在特殊条件下，为了提升数据信息的准确性，应用GPS全球定位技术对水利水电工程地质勘测。

根据《全球定位系统测量规范》可以将GPS划分为AA、A、B、C、D、E六个等级，各级GPS网相邻点间基线长度可以用以下式子表示：

(1)

式中：σ为标准差，mm；a为固定误差，mm；b为比例误差系数；d为相邻点间距离，mm。

上式a、b的取值根据GPS控制网的精度选择，精度分级见表1。

表1 GPS控制网的精度分级

1.2 应用地理信息系统

利用计算机的硬件以及软件的支持，对地球表层整个或者部分(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述等等的技术系统。应用GIS(地理信息系统)技术，对水利水电工程建设的地质勘测的技术支持，该系统可以对勘测地质的各种空间数据资源信息进行系统的分析，并根据这些数据资源信息与实践中的信息进行对比分析以及测试，通过不断的反复测试用来确保测试的精准性。

所以，可以利用GIS(地理信息系统)对水利水电工程进行地质勘测，对地质勘测中的平面图、树状图、柱形图、扇形图等等类型的图进行精确的绘制，并结合地理信息系统技术对地质勘测显示的相关图像以及相关信息进行科学化、智能化的分析。如利用GIS可以对滑坡发育分布图和坡度图进行叠加求交运算，求出各坡度段的滑坡分布面积，下列5个图为利用GIS的数据处理过程。

图1 坡度图与滑坡分布图空间叠交分析结果图

表2 滑坡分布面积与坡度关系

图2 滑坡分布面积与坡度的原始分段分维序列图

图3 滑坡分布面积与坡度一阶累计和分段分维序列图

图4 滑坡分布面积与坡度二阶累计和分维序列图

1.3 应用遥感技术(RS)

遥感技术是应用电磁波原理，运用传感器对各种各样的远距离物体或者目标所反射或者辐射的电磁波、可见光、红外线等信号进行收集、整理、分析，对目标物体进行探测以及识别，最后形成我们看得见的图像。该技术可以在勘测过程中对地面的景观以及物体进行探测以及识别智能化技术。

在水利水电建设中应用RS(遥感技术)不仅能够促进地质勘测精确性的质量以及扩大勘测的覆盖面积，也能够有效的提高在勘测过程中的选线以及选址等工作的质量，并且能对水利水电建设工作的整体进行有效的控制，提升水利水电地质勘测的工作效率。

如在质地勘测过程中，遇到特殊的地质地貌相对比较复杂的时候，相关的工作人员在进行实地勘测时往往容易忽略一些关键性的问题，无法确保相关人员的生命安全，造成巨大的损失。

所以，可以将遥感技术运用到一些比较复杂的地质情况进行勘测工作，如地震、滑坡、泥石流等等复杂情况，能有效的提高工作效率。利用电磁波的不同波长通过遥感反射的特征图见图5。

2 利用物探技术

为了准确定位水利水电工程质地构造的具体位置以及结构深度、广度等进行智能化的评价，应在水利水电工程地质勘测中应用物探技术，将要勘测的区域位置作为对象，用勘测的仪器装置作为勘测的载体。该技术非常适用于对精度要求较高以及一些特殊条件艰苦的野外勘测中。

应用地球物理层析成像技术，就是在勘测的过程中借助外力然后进行接受或者反射的方法，这种方法对于所产生的波长进行集中化的采集并集中化的处理。

图5 不同波长遥感反射特征图

可以对收集到的波速值进行模拟，构建模型，并作为该地区的推论和探索其稳定的程度以及整体的变化趋势。

可以高效的、准确的反应水利水电工程建设施工地的地质结构完整性，并且对完整性进行评价。三维地质建模体现结构图如图6所示。

3 水土保持与移民安置研究

3.1 水土保持问题

在水利水电工程地质勘测项目中，不可忽视的一点是所测区域的土质构造，由于项目规模较大，还必须对所测区域进行解译与发育程度的划分。在1994年，由长江勘测技术研究所承担的长江上游水土保持重点治理区滑坡、泥石流发育程度与稳态区域研究项目中，运用TM卫片对陇南、金沙江下游、三峡库区3大片区土质构造进行解析，作出了区划图，并针对不同区域出现的问题制定了相应的解决方案。

3.2 移民安置问题

从1992年便着手开办的三峡移民工程，历经18a，至2010年才宣告结束。近140万的重大移民安置问题，是三峡工程面临的最大困扰，其中16万多移民为了支持国家水利水电工程项目发展，甚至远赴外省安家。远离从小生活的家乡，会遇到很多现实问题，其中就业就是一大难题，大部分移民为农民，没有什么专业技能，国家为解决移民就业问题，共投资6亿资金提供就业培训。

图6 三维地质建模体现结构图

4 实际应用案例分析

在我国新疆地区的很多水利水电工程地质勘测中，采用的方法主要有山地勘探、工程钻探、遥感技术等，本文主要对金刚石钻进技术的实际应用进行合理分析，以了解地质勘测技术在水利水电工程中发挥的重要作用。由于新疆的地理条件比较恶劣，因此，金刚石是水利水电工程施工中经常遇见的地质情况，需要注重金刚石钻进技术的合理应用，才能真正达到水利水电工程地质勘测的重要目的。首先，本文施工的区域范围内，岩石的风化程度与开孔钻头的选取有直接联系，一般此案有的岩心管为0.3～0.5m，在钻孔深度不断增加的情况下，可以适当增加岩心管的长度，以消除倾斜情况。目前采用的主要是麻花钻，在钻进至风化岩时，需要采用短岩心管来操作，以便将岩粉及时取出。其次，在综合分析孔深、孔径等情况以后，合理确定套管层数，严禁出现套管弯曲的情况，必须确保各个连接部分的牢固性。同时，套管口的封闭需要此案有黏土或水泥，以免岩粉落入套管，从而保证钻进工作正常开展。最后，在正式下钻时，必须缓慢进过掉块、孔口管换径位置等，如果遇到阻扰情况，必须缓慢转动钻具，以免钻具和地质环境受到极大影响。

综上所述，水利水电工程建设地质勘测方法技术正处于快速发展的时代，水利水电工程是加强水利水电资源开发的重要条件，因此，地质勘测数据质量对于水利水电工程建设有非常重要的影响。

[1]詹东.浅谈水利水电工程地质勘测的主要方法及其发展[J].城市建设理论研究(电子版),2015(11):2896-2898.

[2]阿金.水利水电工程地质勘测的主要方法[J].建筑工程技术与设计,2014(13):556.

[3]钟国春.浅析水利水电工程地质勘测的主要方法[J].房地产导刊,2013(03):184.

TV221.2

B

1007-7596(2016)08-0035-03

2016-06-24

郭丽(1969-)，女，辽宁绥中人，工程师，研究方向为农田水利、节水灌溉、水资源论证及调查评价、水利水电工程、水利工程施工、水土保持等。