水工环地质的技术应用探析

摘要：作者结合水工环地质研究的发展情况，论述了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；地质勘探；应用范围；技术

中图分类号：P624文献标识码： A 文章编号：

现阶段我国地质找矿事业面临诸多挑战和问题，比如不少矿产资源渐显枯竭，重大地质找矿成果不多，找矿体制和机制不完善、不配套，总体上地质找矿工作滞后于经济社会发展，矿产(包括地下水)开发引发的生态环境恶化，需要实现地质找矿与生态环境保护同步，并在某些地区实现从找矿开发向生态环境保护转变，但我们仍然受传统地质找矿工作陈旧的投资格局和思维习惯及动力的束缚，始终没有把生态环境保护放在一个重要位置等等。这些表明，进一步发展地质找矿事业，需要在以前取得的光荣成绩的基础上，生长出新的思想、新的理论、新的体制和机制。

1、水工环地质的概述

水工环地质就是水文地质、工程地质和环境地质。矿区水工环地质工作是矿产普查与勘探中一个重要的组成部分，水工环地质资料是正确评价矿床开采技术条件不可缺少的。因此矿区水工环地质工作的程度和精度，势必影响到整个矿区的评价和矿床的合理开发利用及规划，同时还影响到矿床开发利用过程中可能发生的突发性地质灾害或安全事故的处理决策问题及矿山地质环境恢复治理方案的制订和实施。矿区在开展地质勘查工作同时，水工环地质工作也应同时并进。2、水工环地质的应用范围

当今的水文地质、环境地质与工程地质工作，已经发生了一系列重大变化。改革开发以来，以耗竭资源与损害生态环境为代价的、掠夺自然的发展道路，危及了人类的生存与发展，促使人类对于自身行为进行反思，终于认识到，人与自然只有协调相处，才能共存共荣。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。

3、水工环地质勘察中的技术应用

GPS、RTK 技术在水工环地质中的应用情况，使得节省了时间提高了效率；

(1)GPS 技术的基本原理。GPS 卫星定位的基本原理是将无线电信号发射台从地面点搬到卫星上，组成一个卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可由3 个以上地面已知点(控制站)交会出卫星的位置，反之利用3 颗以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点(用户接收机)的位置。用户使用GPS 接收机在某一时刻同时接收3 颗以上的GPS 卫星信号，测量出测站点(接收机天线中心)到3颗以上GPS 卫星的距离，并解算出该时刻GPS 卫星的窄间坐标，据此利用交会法解算出测站点的位置。实时动态测量的基本工作方法是，在基准站上安置l 台GPS 接收机，对所有可见GPS 卫星进行连续的观测，并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站(流动站)。在流动站上，GPS 接收机在接收GPS 卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据和转换参数，然后根据GPS 相对定位的原理，即时解算出相埘基准站的基线向量，解算出基准站的WGS-84 坐标；再通过预设的WGS-84 坐标系与地方坐标系的转换参数，实时地计算并显示出用户需要的三维坐标及精度；

(2)IRTK 的基本原理：RTK 技术采用差分GPS位置差分、伪距差分、相位差分3 类中的相位差分。这3 类差分方式都是由基准站发送改正数，由流动站接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果。RTK 的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于流动站上，基准站和流动站同时接收同一时间、相同GPS 卫星发射的信号，将基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS 差分改正值，然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传送给流动站，以求得流动站较准确的实时位置。流动站可处于静止或运动状态。数据采集与处理：90 年代初，GPS 资料由单点采集过渡到连续采集。使GPS 技术的应用向前迈了一大步。地震资料处理的方式基本适用于GPS 资料的处理。

为了更好地将石油地震的先连技术进到GPS 领域，一些公司之间开展了合作。比如，1990 年后SSI 公司与地震图像软件公司(SISL)达成协议，SSl 公司按地震资料输出格式设计PuIseEKKOGPS 系统将SISL 公司开发的地震资料处理软件用于GPS资料的处理。这些软件包括各类滤波、反褶积及资料显示等。据SSI 公司1998 年底披露，该公司即将发行改进软件EKKO 三维2 型软件。采用2 型三维软件，用户可以在方便的条件下试验下述不同软件的组台处理，以便提高数据的市体特征。该三维软件包括去频率颤动、噪声滤波、背景清除、包络线和偏移。透射法取得的资料必须经过处理才能显示成解释所需的资料。SSI 公司于1997 年开发出可用于将GPS 透射资料变换成可用于解释图像的软件。实施步骤包括：原始资料编辑和归类、采集波至、利用美国矿业局的地震层析软件对资料进行层析成像处理，绘制速度、衰减及波傲图件以及图像处理等。和数字模拟研究而对GPS 资料解释研究不够的现状，雷林源提出了与GPS 资料解释工作有关的基本理论和方法以及一些基本问题的求解。提出的基本问题包括电磁波在地层中传播的波阻抗：地层分界面上电磁波场强的反射与透射系数；地层中电磁波速度和反射波的相位以及GPS 探测深度等。

4、我国水工环地质勘察中当前需要解决的主要问题

在我国水工环地质勘察中当前需要解决的主要问题有：加强地调项目的原始创新，下大力气抓精品，加快成果转换；加强项目运行全过程的科学管理，搞好前期论证和总体设计：加强人才队伍培养，用现代科技推动水工环地质调查工作：加强地调基地建设，注重水工环地质调查项目的可持续发展。开展专题性战略研究，完善水工环地质调查部署。召开全国综合性水工环地质业务研讨会，分别组织地区水工环地质调查联席工作会议。广泛掌握各地社会经济发展对水工环地质调查工作的需求，了解国家有关环境、水资源和防治灾害等方面的基本政策和规划，了解不同地区存在的地质环境问题，根据国家经济建设和社会发展需求，科学部署水工环地质调查。

5、结语

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]区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范.GB/T1458-93

[2]工程地质手册（第四版）. 中国建筑工业出版社.2007 年2 月