水工环地质勘察中的技术及应用

时间：2024-11-05

李斌

（湖南省地质矿产勘察开发局四0五队，湖南吉首 416000）

1 水工环地质勘察的现状分析

最近几年，大部分地区开始对土地资源和地质情况进行调查和研究，相关工作人员也正在找矿、努力发展勘察工作，坚持“地大物博、努力挖掘”的思想原则，打破传统的“墨守成规、自我循环”的工作状态，突破旧思想带来的束缚、突破一成不变的工作模式、不断挖掘出创新的思路，改变工作人员传统的思维模式，提高他们水工环地质勘察中的工作能力、提升他们的专业技能和水平。对于地质较为复杂的地区来说，水工环地质勘察工作是一项复杂程度比较高、难度系数比较大工作，无形中给相关工作人员带来巨大的压力和考验，与此同时也会面临着各种各样的问题。

2 水工环地质勘察中的技术及应用

2.1 GPS卫星定位系统技术及其应用

2.1.1 GPS卫星定位系统技术的基本原理

它的基本工作原理就是无线电信号发射台首先发生了转移，从地面转移到卫星上，从而形成一个卫星导航系统，然后再利用无线电测距交会的基本原理，这样可以发现它就是利用三个以上的地面点交会出一个控制点，这就是卫星的位置。与这相似的是利用三个以上明确了卫星定位可以交会出用户接机的位置。根据逆反原理，用户与此同时可以根据GPS卫星接收定位系统技术可以在同一时间内检测到三个GPS卫星定位，同时还可以确定GPS卫星的坐标点，最后利用交会解法可以检测出网站的具体位置。对于实时动态测量方法，它的基本原理就是在基准站上安设一个GPS接收设备，流动站上的相关GPS接收设备就会感应到卫星位置，然后无线电设备进行信息传输和接收，对实测数据和转换参数进行科学有效的输送，其实就是利用GPS相对定位的基本原理，然后地方坐标系和WGS-84坐标系进行数据的转换和输送，可以实时动态测量出用户需要的相关位置，提高了定位的科学性、可靠性、准确性。

2.1.2 GPS卫星定位系统技术的应用

最近几年，电子全站仪、先进的设备已经投入使用，但地质勘察工作仍然得不到有效改进，工作效率低，加大了勘测周期。为了提高勘测正确性，GPS技术具有良好的使用前景，它具有三维定位的优势，不需要担心测点间通视，造标，数据处理等误差。与此同时在地质勘测过程中可以科学的进行设计、实地定点、放线等，可以提高勘测位置和方向的准确性，除此之外GPS在地质勘测中的应用方面主要有以下几点∶

一是GPS水准高程在地质勘测中的应用；这种方法适用于一些小测量项目，通常情况下把GPS水准测量法和国家高程网相结合使用，标识好联测点，且它们之间的距离不大于10千米，可以达到四等水准测量的效果，提高了数据的正确性。

二是GPS技术在图根控制测量的应用；传统的测量方法存在许多不足之处，很容易受到恶劣天气的影响难以勘察测量任务，但GPS技术可以解决上面出现的问题，首先进行细致的观测，然后接收卫星可以同步观测数据相关数据，并且及时更新结算结果，达到理想结果就结束实时观测。

三是GPS技术在虚拟现实技术的运用；在GPS技术的应用下，可以对一些复杂的地理地势、周围环境进行科学的描绘测量，结合先进的虚拟现实技术，能在计算机上描绘出三维立体图像，还可以对一些细节进行分析，从而达到逼真、现实的效果。

利用GPS定位系统可以检测到一些有用的原始数据，矿业局也可以利用GPS卫星定位系统对地震地质进行勘察；同时相关工作人员也可以通过采集到的反射波、电磁波、透射系数等相关数据，为地质勘察提供有利的参考价值。但它也存在许多不足之处，一是容易受高程异常值问题的影响,例如：大地高程转换至海拔高程的工作数据容易出现问题，,影响高程测量数据的精度。二是解算时间过长，没能得到固定、浮点、差分解等现象,需要采用提高高度或短距离偏移的方法来纠正。三是RTK容易受到天气、卫星信号、数据链传输等影响，数据不精确。四是耗电量比较大。五是容易受到电离层的影响点,测量很难得到固定解。

2.2 遥感技术的应用

从它的发展范围来看，它首先应用到动态监测和宏观普查中，后来由于它的应用效果较好，逐渐推广到生态环境调查、污水监测方面，对生态环境调查和污水监测起着重要作用。同时遥感技术对空间监测也有重要意义，它的空间分辨率、光谱分辨率得到了完善，在地理信息系统和全球定位系统的应用也取得了飞跃式发展。除此之外，在寻找矿、水、热等资源；开发草原、荒地、林木等；监测洪水、台风、火灾等具有重要意义，例如：科技人员按照卫星照片可以对塔里木盆地北部石油地质情况的进行解释解释，勘测到新的成油相关信息，为人类觅得新油田;同时还可以描绘出大同煤田的具体位置，了解含煤层等。卫星遥感技术发挥的作用不容小觑，但它也存在许多不足之处，例如：这种技术只能在电磁波谱表现出从可见光到微波段电磁波谱的辐射的一些特征，不能表示出其余波谱段的特性。

其次，卫星遥感信息主要反映是近地表的相关运动状态，，不利于地下深处。最后，卫星遥感信息数据的确定性与信息应用反演时的不确定性产生了差异。

2.3 电法水工环地质勘察技术的应用

2.3.1 激发极化法及其应用

它的基本工作原理是指在一定的供电电流的作用下，二次场电位差（ΔU2）随时间变化的特点和规律求得视极化率ηS、充电率M等参数找矿和找水的激发极化法。首先综合考虑但岩石、矿石的激发极化效应作用，制定一组合理化的电法勘探方法。与此同时，它根据电流方式可以分为直流激发极化法（时间域法）和交流激发极化法(频率域法(SIP))两种方法。一般情况下使用的电极排列顺序主要由中间梯度排列、联合剖面排列、固定点电源排列以及对称四极测深排列构成的。

根据相关研究，激电场的衰减速度为多个半衰时、衰减度、激化比等相关数据，这些参数可以准确地找到不同类型的地下水资源，还可以预测涌水量大小，这样就可以把激电参数与地层的含水量在一起分析。除此之外，激发极化法在各种矿物、土质、资源勘测方面的应用取得了不错的经济效益。在寻找硫化矿体、探测埋深达1.6～3.2公里的大型工业矿体、寻找油气田方面具有十分重要意义，同时还具有操作简便、仪器轻便、自动性强等优点，但它也存在不足之处，这种方法容易受到大地电场的作用，其半衰度不一定能达到预期的效果。

2.3.2 高密度电阻率法及其应用

高密度电阻率法算是一种科学的阵列勘探方法，主要是利用了岩、土导电性的差异性，然后通过人为制造稳定的电流场，在人为电流的作用下，传导电流出现一定分布规律，可以快速实现地质勘察功能。当进行测量时，相关工作人员只需将每个电极放置在观测面的每个测点上,在这种情况下，在程控电极转换装置和微机工程电测仪两个仪器的作用下，就可以快速实现数据的快速输送和自动采集功能。

高密度电阻率法在公路和铁路选线、桥墩选址、水库渗漏的应用得到了应用，主要就是在电流的作用下观察电阻率的大小，颗粒大的岩石电阻率大，根据电阻率的变化可以了解地质情况。具有以下几种优点：一是电极设置简单，可以一次性完成，避免了复杂电极设备的影响，提高了工作效率、减少了不必要的麻烦。二是电极排列方式多样化，地电断面信息丰富。三是利用自动化采集信息，提高了工作效率，减少了人为带来的错误。但高密度电阻率法勘探中,存在着许多问题有待完善和解决,如勘探深度与电极距的关系问题、定量解释问题、分辨能力等等。