水工环地质勘查中的技术及应用分析

摘 要：水工环地质勘查是保障工程建设与质量的重要保障。水利工程地质勘查要掌握当地的地质情况，制订出合理的设计方案，然后进行相应的治理。在工程建设阶段，除了要进行地质勘察、地下水适应性等方面的工作，还要预测并治理地下水冲刷、地质滑坡等地质灾害，要充分认识、研究工程地质，从而确保工程的安全与质量。

关键词：水工环；地质勘查；技术；应用

中图分类号：P624 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）07-0106-03

0 引言

水工环地质勘查是目前地质勘查工作中常用的方法，但是在实际工作开展过程中依旧存在较多的问题，在人员方面，部分地质勘查管理人员重视经济效益，同时工作人员整体素养不高，在技术方面没有充分引入现代先进技术。为了更好地提高水工环地质勘查技术的实践运用效果，必须加强在电法技术、GPS技术以及遥感技术等方面的应用，不断提高水工环地质勘查技术水平，为能源开发提供支持。

1 水工环地质勘查概述

水工环是水利工程施工中一件十分关键的工作。通过对地区的地质、水文状况进行细致的调研，为该地区的规划、建设及监测工作提供科学的参考，有利于保证该工程的正常运行与安全。

水工环地质勘查是一门综合性的学科，主要内容包括地质水文状况调查与研究、地质灾害评估、地下水资源评价、地质环境评价等。

在水工环地质勘查中，勘查地质情况包括地质构造、岩性、断裂和褶皱等地质特征，并对地层、构造面及岩体的工程地质特性进行了研究，为设计人员提供精确的地质资料，才能规避工程设计中的隐患。

水文勘察是对河流、湖泊、水库、地下水进行细致勘测与分析。通过对库区水文要素的分析，明确库区的水文特性，制定合理的防洪工程规划，为水利工程的运行与管理提供重要的数据支撑。

在水工环领域，地质灾害评估也是一项十分重要的工作。在水利工程开发利用中，存在着严重的地质灾害问题。对项目所在地进行地质灾害危险性评价，有利于及时发现潜在的地质灾害，采取相应的防治措施，保证水利工程的安全性。为了了解工程的具体情况，还必须对该地区的地下水资源量进行评价。对地下水埋深、水质、水量等进行分析与研究，可为水利工程设计与施工提供科学依据。最后，地质环境进行评价。

地质环境评价主要是对土地资源的开发、建设阶段的地质环境进行监测。地质环境评价不仅能保证项目对周围环境的影响，也为项目所采用的环境保护对策提供了理论基础。

2 水工环地质勘查的意义

水工环勘查是水利工程施工的一个关键环节。水工环地质勘查是对水利工程项目进行环境地质调查，并对其进行评价的过程，其目标是保证水利工程的安全性、可靠性、经济性和生态环境效益。

2.1 掌握施工基础

在水利工程施工中，地质情况对工程的稳定与安全有很大的影响。水工环地质勘查能对工程所在地的地理环境进行综合勘查，掌握地下水位、地下水流动状况、地层稳定等资料，对工程建设地点及设计方案的选择具有重要指导意义。通过水工环地质勘查，可以了解流域内的水资源分布与使用情况，从而为制定合理的水利开发计划与管理措施奠定基础。

2.2 改善施工质量

水工环地质勘查对改善项目施工质量具有十分重要的意义。水工环地质勘查能在工程实施之前，对地质条件做详尽的勘察、评价，可为工程项目实施提供科学依据。掌握地层土壤的性质和厚度，地下岩石的硬度和可挖掘的地区的能力，将为设计人员提供科学的设计方案，有利于减少工程造价，提升工程质量。这对于生态环境保护也是十分必要的。水利工程施工经常要对原来的地形、水文地质等进行改变，从而对周围的生态环境造成一些不利的影响[1]。

2.3 降低施工对环境的影响

水工环地质勘查是评价项目对环境的影响，根据评价采取相应的环保对策，对珍稀动植物生境进行保护，有利于维持区域生态平衡。因此，必须以水工环地质调查为依据，进行科学的设计，以最大限度地降低对生态环境的损害，从而达到水资源保护与生态环境和谐发展的目的。

3 水工环地质勘查工作的现状

目前，由于对生态和环保问题越来越重视，水工环地质勘查工作显得越来越重要，水工环地质勘查工作的工作水平也有了较大提高。但水工环地质勘查及其他相关单位的工作仍面临许多问题，严重阻碍了水工环地质勘查工作的全面发展。

3.1 勘查精度不高

在开发区水文地质、工程地质和环境地质等领域的勘查工作中，由于勘查工作的内容比较多，所以对勘查人员的核心能力的要求比较高。因此，在勘查过程中，各种不利的因素会造成勘查结果不精确，对后续工程和资源开发产生不利影响，整体上难以提高勘查效率。

3.2 技术含量与现实需求不适应

勘查区域的水文地质、工程地质、环境地质的工作，仅仅停留在实地考察，只做一些基础的试验而已。但是勘察工作还需要大量的科学技术支持，从而确保这项工作的成功开展，并且取得较高的精度。

近年来，部分区域开展现场水工环地质勘查工作，取得了快速、准确、适宜的效果，能最大限度地减少对环境的损害，达到可持续发展的目的。

4 水工环地质勘查技术及其应用

4.1 电法技术

电法是一种应用广泛、实用性较强的方法，其应用极大地改善了国内水工环地质勘查工作。电法技术的研究有两大类：激化电极法和高密电极法。

激化电极法是通过对金属矿物、岩石及其他物质的激发和强化，再对岩石、矿物及其他物质的不同特性进行地质研究。该方法在查找水源，查找金属矿物等方面有着广泛的应用。高密电极法的主要工作原理就是利用阵列勘查法，在现场开展环境地质勘查工作时，采用高密电极勘查法，方便、合理地布设，避免了多层金属电极的布设，减少了故障发生概率。目前，该技术已由传统的人工作业方式逐渐过渡到半自动控制作业方式，其采集数据的精度较以前有了很大的提高。

高电位布设方式的多样性，也为工程勘查提供了更为精确和全面的资料。在开展水工环地质勘查中应用高密度电法技术，可以改善勘测地层中的水分含量，提高勘查的精度。

在水工环地质勘查中，电法已得到了普遍的运用，主要采用高密度电法、激发极化电法、频谱激电法、瞬变电气法等。这些方法能对不同的导电介质进行表征，通过分析和处理，可以很好地反映勘探地区的地质状况。在工程实践中，高密电法不仅具有自动、快速采集大量数据的优势，也具有智能采集的优势，能够大幅提升工程的工作效率。激发极化电法已被广泛地用于矿产资源勘查，其激发极性可以反映金属储量和矿区水深等方面的信息。近年来，由于激电法的使用领域日益扩大，已被广泛用于非金属矿床勘探、工程地质等领域，如各类地下水的寻找与评估。

针对水工环地质勘查中各种电法各自的特点，需要将多种方法有机结合起来，结合实际应用成果，对各种数据进行实时反映，从而确定地下水含量、地下水位置，对开采过程进行深度剖析并持续进行修正，合理地解决勘查深度的技术难题，提升探测分辨率，充分展示了该方法的工艺特点。

4.2 TEM技术

TEM技术通过探测地下电磁信号的变化，获取地下构造及地质特征，为水工环地质勘查研究提供了重要的地质数据。由于其非侵入性，分辨率高，覆盖范围广，适合在多种地质条件下进行探测。该方法采用电磁方法，结合瞬变电磁作用，获取地下水储集体的电阻率变化信息，进而反映地下水的构造及地质特征。

在水工环地质勘查中，TEM技术能发现地下水源。在水工环工程建设中，地下水是非常重要的组成部分，其在水工环工程建设中的分配与含量，将会影响整个工程的可实施性及设计的实施。TEM技术能够对地下水进行大面积的探测，查明地下水赋存状态、埋藏深度、赋存状态、渗流状态等，为地下水的合理开采和开采提供理论基础[2]。

TEM技术还可用于研究地下水位及地下水的动态变化。为此，开展水工环地质勘查工作，对地下水位的动态演变进行研究十分必要。TEM技术能够对地下水变化进行实时监测，掌握地下水的动态变化，对地下水异常变化进行监测与预警，对地下水的异常变化、地下水的流入与泄漏等进行有效探测，从而保证工程的安全运行。

TEM法还可以应用于地下溶洞等地质情况的勘察。在水工环工程中，地下溶洞及岩溶地质状况对其稳定与安全具有重要影响。TEM技术能够通过探测岩体内部的电阻变化，判断岩体的空间分布与属性，进而判断岩体中是否存在洞穴和岩溶溶洞，从而为防治地下水及地质灾害等提供科学依据。

4.3 GPS信息技术

GPS信息技术是一种利用载波位相进行动态定位的新技术，彻底颠覆了传统的土地勘测方式。这种技术可以实现对发射点的无线通信和定位的高效传输，并通过3个或更多的卫星实现对目标的定位。而地基基站则采用新的接收设备实现对目标的实时监控，将观测到的所有观测结果转换为无线信号进行传输。在接收到卫星发射信号之后，通过与地面接收机进行无线电通信，并进行数据处理，从而精确地获取基站的具体位置。该技术在城市规划、污染监测、人体健康监测、地质灾害预防等领域有着重要的应用前景。

在水工环地质勘查中，利用GPS信息技术进行勘查，利用雷达图像的运算与分析，可以更好地了解勘查地区的地质情况研究各种环境成像，评估各区域的水文特性。GPS信息技术在水工环地质勘查中的应用，可以对不同区域的水文特征进行研究，对水文特征进行评估，确定水文地质层位[3]。

4.4 PTK技术

水工环地质勘查是水利工程中一项十分重要的工作，通过对地下水文地质情况的分析，可为水利工程设计、施工等提供必要的数据信息。在水工环地质勘查中，PTK技术是一项十分重要的技术方法。PTK法是利用地下物理场参量（如重力场、磁场、电阻等）推算地下构造及物质分布的一种新方法。PTK法是一种利用重力、磁场等参数进行水文地质勘查的方法。

PTK法是一种以地球物理学为基础的物探方法，其通过测定、分析土体的物性变化推算地层的地质构造及岩性。比如，重力观测能显示出不同地层中的密度差，地磁观测则能显示出地层中的磁介质分布情况。通过对各参量的测定与解译，可以得到地下水的水文地质资料，从而指导水利工程的设计。PTK方法已被广泛用于水工环地质勘查中，该方法可以应用于评估地下水的水位变化及水文地质情况。在此基础上，利用电阻率场、重力场等参数推断地下水的空间分布，为水利工程的开展提供了基础资料。

4.5 遥感技术

遥感技术是利用电磁波进行遥感探测是一种有效的方法。其通过电磁感应装置，采集并分析多种介质中的电磁波信号，并通过对其进行处理，获得勘查范围地表的多种场景信息。近年来，遥感技术在水工环地质勘查等方面的应用越来越广泛。

用遥感技术，可以探测、利用各类自然资源，开展水土流失的研究，以及与之相应的水文灾害的防治与监控。利用遥感技术可以对地下水进行研究，评价环境污染对地下水的破坏程度。有些勘查区域由于地质条件比较复杂，仅靠人工手段很难实现。在特定的环境下，运用遥感技术可以很好地解决地质勘查和科研中遇到的难题，可以为城市规划与开发提供依据，对土地资源的科学、合理使用具有重要意义。遥感技术能与计算机技术相结合，成为水利、生态、地质等领域的重要工具。随着时间的推移，现有的遥感技术已由单一波段向多源遥感转变。

目前，通过多变量建模分析，技术人员可以得到具体的勘查结果。随着遥感图像空谱分辨率的不断提升，其在城市地形、环境监测等方面的应用也越来越多。

5 结束语

水工环地质勘查方法可以选择的技术方法也很多，所以相关的技术人员需要熟悉各类水工环勘察方法的使用特点、方法机理和使用工艺方法，根据不同的勘探目标和具体的地质条件，灵活地选用水工环地质勘查方法[4]。在水工环勘察工作中，应采用GPS、RTK技术、遥感技术、电法等先进技术，对水工环地质环境进行全面评价，实现对各类数据的高效利用，为水文地质灾害的有效预防和治理提供科学基础，推动水工环与现代化地质勘查科学技术的深入发展。

参考文献

[1] 高杨.水工环地质环境勘察中的技术应用及实施要点分析[J].冶金与材料，2021，41（3）：108-109.

[2] 夏海波.水工环地质勘查及遥感技术在地质工作中的应用[J].世界有色金属，2021（11）：145-146.

[3] 姜福红.水工环地质勘查中GPSRTK技术的应用[J].中国金属通报，2020（8）：201-202.

[4] 王立刚.浅析水工环地质勘查中的技术及应用[J].世界有色金属，2019（19）：200+203.