水工環(huán)地質(zhì)勘查技術探討論文
摘要：簡述了水工環(huán)地質(zhì)勘查的現(xiàn)狀與應用領域，分析了水工環(huán)地質(zhì)勘查GPS技術、ＲTK技術及TEM技術的特點，并探討了各技術在實際工程中的作用，對人類工程的建設有重要的意義。
關鍵詞：水工環(huán)地質(zhì)勘查；GPS技術；ＲTK技術；TEM技術
隨著我國對資源的開采力度逐漸加大，建筑工程行業(yè)的迅猛發(fā)展，地質(zhì)勘查在尋礦工程和建筑工程有著前瞻性的積極意義。然而過度的開采和不規(guī)范的建設，環(huán)境污染等生態(tài)問題逐漸顯現(xiàn)，加上全球性的極端氣候影響，可持續(xù)發(fā)展的理念受到了空前的挑戰(zhàn)。因此，在各領域的人類工程中，前期階段的水工環(huán)地質(zhì)勘查成為了人類活動的必然。只有準確地進行地質(zhì)勘查，才能確保人類活動的合理性和科學性，才能實現(xiàn)經(jīng)濟效益和生態(tài)效益統(tǒng)一，構(gòu)建和諧發(fā)展的人類文明框架。鑒于此，下文將基于筆者研究及工作實踐，重點圍繞水工環(huán)地質(zhì)勘查中的技術應用談一談自己的看法，以供廣大同行參考。
1、水工環(huán)地質(zhì)勘查的概述
由于學科間的交叉融合和理論基礎的成熟，單一的地質(zhì)勘查已經(jīng)不能夠滿足人類工程的發(fā)展要求。因此尋求綜合性的地質(zhì)勘查成為了發(fā)展趨勢，水工環(huán)一體化的地質(zhì)勘查成為了綜合性勘察的重中之重。水工環(huán)地質(zhì)勘查是水文、工程、環(huán)境三個系統(tǒng)勘查的綜合性簡稱，地質(zhì)勘查的內(nèi)容即是水文地質(zhì)情況、工程地質(zhì)特點、環(huán)境影響因素等等。主要是對地形地貌特征的水文工程環(huán)境因素進行分析和研究，對其影響因素的規(guī)律性進行控制，通常是在前期水工環(huán)理論基礎數(shù)據(jù)前提下，運用適當?shù)谋壤M行科學驗證，借助先進的勘察技術和儀器設備對水工環(huán)地質(zhì)勘查指標因素進行分析判斷，探究影響水工環(huán)地質(zhì)勘察結(jié)果各個環(huán)境因素，分析水工環(huán)各個參數(shù)變量對整個地質(zhì)勘查工程的`影響程度。水工環(huán)地質(zhì)勘查是各個工程領域的重要環(huán)節(jié)，是人類工程的基礎工作，水工環(huán)地質(zhì)勘查結(jié)果評價直接關系到人類工程的質(zhì)量，因此占據(jù)著重要的地位，有利于社會效益和經(jīng)濟效益的相統(tǒng)一，也有益于社會資源的開發(fā)利用，發(fā)揮勘察結(jié)果在人類工程的現(xiàn)實導向效用。
2、水工環(huán)地質(zhì)勘查的應用領域
水工環(huán)地質(zhì)勘查涉及的學科內(nèi)容廣泛，涵蓋知識豐富，勘查內(nèi)容應用領域全面，覆蓋面積廣，涉及到了人類工程的方方面面。隨著學科間的融合加強，學科弱邊緣化趨勢逐漸明顯，這就決定了水工環(huán)勘查的應用領域與我們生產(chǎn)生活息息相關。在可持續(xù)發(fā)展的文明背景下，水工環(huán)的勘察在我國資源的開發(fā)、能源的利用、工程建設等發(fā)揮著重要的基礎作用。具體而言，勘查應用的范圍主要有以下幾個方面：其一，環(huán)境資源的調(diào)查。人類文明的發(fā)展與生存環(huán)境相互制約、相互發(fā)展，特別是人類活動對環(huán)境資源的作用，資源匱乏成為了現(xiàn)如今人類文明急需發(fā)展的制約因素。因此，環(huán)境資源的開發(fā)、利用和保護，都在水工環(huán)地質(zhì)勘查的前提下進行。其二，城市建設規(guī)劃。城市化進程加快，標志性的建筑物如雨后春筍般的涌現(xiàn)，建筑工程行業(yè)得到前所未有的發(fā)展，而建筑施工的基礎性數(shù)據(jù)是建立在勘查的前提上的，在城市的建設規(guī)劃中，水文地質(zhì)條件、自然社會環(huán)境的因素分析，直接關系建筑工程勘察的結(jié)果。其三，地質(zhì)—生態(tài)學科的應用。學科間的交叉打破了學科界限，地質(zhì)生態(tài)學作為一門新興學科，主要研究地質(zhì)生態(tài)環(huán)境的相互制約相互促進的環(huán)境鏈條的關系。水工環(huán)地質(zhì)勘查在這學科發(fā)展起到了積極的作用。
3、水工環(huán)地質(zhì)勘查技術
3．1GPS技術
GPS信號接收機接收了GPS信號之后，應用無線電接收技術，使用無線電接收設備把GPS信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)圖像，并根據(jù)圖像標注各個參數(shù)。主要是在流動站上運用此技術，為工作人員提供定位便利，精確地計算出基站的基線向量，同時獲取基準站的坐標，根據(jù)WGS—84坐標與地方坐標系實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，對用戶的三維坐標及時的計算并顯示。GPS衛(wèi)星定位的原理基礎是無線相應的原理，把地面的無線電信號傳輸?shù)叫l(wèi)星，同時形成定位系統(tǒng)，地面點與衛(wèi)星點相互反映，在已知的三個地面定點的，判斷出衛(wèi)星的具體位置；在已知的衛(wèi)星三個定點位置，交會出地面定點的具體位置。此外，接收機接收三個衛(wèi)星位置的定位信號，根據(jù)已知的測站點與衛(wèi)星的距離，通過交會法計算測站點位置。
3．2ＲTK技術
ＲTK技術是一種降低誤差的技術。衛(wèi)星的數(shù)據(jù)存在著大量的殘余誤差，載波相位測量也有一定程度的誤差，使用系統(tǒng)差分法，用ＲTK技術將這些誤差降低至最小值，通常載波相位測量的誤差的控制范圍是在cm之內(nèi)。數(shù)據(jù)發(fā)送的改正和數(shù)據(jù)接收的改正分別由基準站和流動基站負責，這是該技術運用差分法的共同特點。通常來說，ＲTK技術要求數(shù)臺接收設備同時運行，基準站需要一臺，流動站需要多臺，才能保證信號接收通暢。通過接收器接收衛(wèi)星信號，對比該信號與位置信息，同時通過無線傳輸設備傳輸GPS改正數(shù)據(jù)到流動站，進而獲取精準的位置。
3．3TEM技術
該項技術又名瞬變電磁法，是一種綜合電法和磁法的物探技術，該項技術在我國的應用領域并不廣泛，由于技術在發(fā)展階段，尚未形成成熟的技術工藝。電磁法勘探是運用于具有磁場的地質(zhì)的勘探方法，是一種很有效的勘察方法。主要是運用巖層內(nèi)部不同礦產(chǎn)介質(zhì)相互間的磁場作用，通過磁力儀感應到巖層內(nèi)部的磁變化，運用勘查腐蝕變形的巖石、礦床以及控礦構(gòu)造有顯著的勘察效果。瞬變電磁法勘探密度高，分辨率小，且勘察數(shù)據(jù)精準。
4、水工環(huán)地質(zhì)的技術應用
日益增長的能源需求加大了我國對能源礦區(qū)的開采力度，同時建設規(guī)劃區(qū)域城市化，環(huán)境的利用和保護成了關注度高的課題。因此，實現(xiàn)土地的循環(huán)利用，正確規(guī)范地應用水工環(huán)地質(zhì)勘查技術，確保勘查效果。
4．1實際勘查情況
在實際的水工環(huán)勘查應用中，勘查的內(nèi)容主要集中在地下水溫、水位、地下水開發(fā)、地形地貌、建筑工程場地及其周邊環(huán)境的水文、地質(zhì)情況等。分析研究影響水工環(huán)勘查的自然環(huán)境和氣候變化因素，以及結(jié)合全球性的環(huán)境問題，分析各種環(huán)境因素之間的相互聯(lián)系，應用GPS技術、ＲTK技術規(guī)范化、標準化，對勘察對象進行控制測量，充分利用技術勘察，對勘察結(jié)果進行數(shù)字化信息轉(zhuǎn)化，提高勘察質(zhì)量。
4．2GPS技術應用
20世紀90年代始，GPS數(shù)據(jù)的收集方式有了極大的進步，從單向性發(fā)展成為連續(xù)性的采集，加大了此技術在工作環(huán)境的適應能力。特別是地震等地質(zhì)災害的預警中，采用GPS收集數(shù)據(jù)信息，并結(jié)合石油地震勘察技術，及時對災害控制并恰當?shù)拈_發(fā)利用地質(zhì)能量。遙感技術也是GPS技術其中的一個分支，該技術在地質(zhì)勘查和地質(zhì)災害預警控制中發(fā)揮著應有的作用。同時結(jié)合計算技術，對勘察圖像進行技術分析，提高遙感圖像空間和光譜分辨率，對勘察結(jié)果的精準度有較大的提高。
4．3ＲTK技術的應用
GPS的位置差分、相位差分以及偽距差分的差分計算對水工環(huán)的地質(zhì)勘查有重要的影響。利用ＲTK技術，對這三種相位差分進行改正計算，從而獲取準確的定位信息。該技術應用中，有以下的接收裝置要求：基準站建立一臺接收裝置，流動站建立多臺接收裝置，兩個站點的配合接收同一顆衛(wèi)星發(fā)射的信號。這樣一對多的接收配置，能夠準確的獲取衛(wèi)星定位信號，獲取差分改正值。具體的地震資料的處理中，GPS資料處理是最基礎的處理，在最初的衛(wèi)星定位基礎上，并結(jié)合石油優(yōu)秀技術，進行差分處理，由此看來，該項技術已經(jīng)與GPS技術得到融合。該項技術在環(huán)境的污染情況檢測，地質(zhì)災害防御都有著重要的應用。
4．4TEM技術的應用
瞬變電磁法最初應用在航空的物探中。該項技術的主要運用設備是電磁儀器，利用回線影響，通過脈沖電磁波傳回地下，利用時間差發(fā)現(xiàn)磁場異常，特別易于發(fā)現(xiàn)二次不均勻渦流場。這種異常的磁場運用在地質(zhì)勘查中，對特殊物質(zhì)的尋找和判斷有較大的作用。在具體的應用中，TEM技術主要有兩種方法：垂直磁偶源和電偶源。其中垂直磁偶源在環(huán)境的地質(zhì)勘查業(yè)受到廣泛的運用，此類電法勘察方法分辨率較其他勘察技術要高，因此對于礦區(qū)的地質(zhì)勘查有大的普適度。但是應用電磁法容易受周邊環(huán)境的干擾，多種磁場相互作用容易形成煙圈效應。
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