当前水工环地质勘查中的技术及应用范围

当前水工环地质勘查中的技术及应用范围

曹辉

泰安景越地质勘探有限公司  山东泰安  271000

摘要：随着全球化的推进和经济的发展，水资源的需求与日俱增。然而，水资源的固定性和受多种因素制约的再生能力使其成为一个关乎人类未来的关键议题。地下水作为最大的淡水来源，对于人类社会的生活、生产和生态环境具有不可替代的作用。但是，对地下水资源的研究和管理需要对其属性和分布有深入的了解，这便引出了水工环地质勘察这一重要的学科领域。

关键词：水工环；地质勘查；勘查技术；应用范围

引言

水工环地质勘察的历史可以追溯到数个世纪前，当时的目的主要是为了找水源。但随着人类对地下水的大量开采，很多地方开始出现了地下水位下降、地面沉降、地下水污染等问题。进入21世纪，随着全球气候变化和人口增长的压力，地下水资源的管理和保护问题愈发受到重视。这使得水工环地质勘察从传统的单一目的逐渐转变为多方面、综合的研究，涵盖了地下水的动态、分布、质量、与周围环境的互动等多个方面。

1.水工环地质勘察内容

水工环地质勘察是对与水资源相关的地质和环境条件的深入研究。为了全面理解水资源的性质和分布，勘察涵盖了从地表水体的分布和特性、地下水的深度、流向和质量、到土壤的种类和属性，以及地下岩石层的分布和特性的一系列关键参数。此外，勘察还特别关注了其他环境因素如降水、植被、土地利用方式等对地下水动态的影响。同时，人为活动，例如农业灌溉、工业生产和居民生活用水等，都可能改变地下水的状态。这些都是水工环地质勘察中不可忽视的内容。该勘察不仅对当前水资源的开发与利用有着深远的指导意义，而且针对未来可能出现的问题提供了预警。它确保我们在充分利用水资源的同时，不会破坏地下的生态平衡，从而保障了水资源的可持续发展。

2.水文地质的发展状况

水文地质学是研究地下水动态、分布、储量和质量的科学，其起源可以追溯到19世纪。随着对清洁饮用水需求的增长和对水污染的日益关注，20世纪见证了水文地质学的快速发展。近几十年，随着科技的进步，尤其是地球物理勘查技术、遥感技术和计算机模拟技术的应用，水文地质学得到了前所未有的发展。此外，由于全球气候变化导致的水资源分布和数量的变化，水文地质学在全球水资源管理和保护方面的重要性日益增强。近年来，多学科交叉的研究方法使得水文地质学与环境科学、生态学等学科的结合更加紧密，为综合管理和利用地下水资源提供了更多的策略和工具。

3.水工环地质勘察中的技术及应用范围

3.1 GPS技术

全球定位系统（GPS）作为21世纪的核心技术，其在水工环地质勘察中的应用早已超越了简单的地理定位功能。随着技术的进步，现代GPS设备不仅可以提供厘米级甚至毫米级的精确定位，而且能够在复杂的地形和环境中实现高效稳定的工作。GPS技术通过持续跟踪卫星，能够捕捉到地表的微小变化，这对于监测地下水抽取导致的地面沉降等问题尤为重要。除此之外，当考虑到地下水资源的动态分布，GPS技术还可以配合无人机或地面车辆进行大范围、高效的地表监测，为地下水资源的定量估算和动态变化分析提供有力数据支持。

与此同时，GPS技术与地理信息系统（GIS）的紧密整合，使得地下水资源的管理进入了一个全新的维度。GIS可以将大量的地理、地质、水文和其他相关数据整合在一起，形成一个立体的、动态的地下水模型。当这些模型与GPS技术相结合，我们不仅可以对地下水资源进行实时监控，还可以模拟未来的变化趋势，从而为政府、企业和公众提供科学、合理的决策建议。此外，GPS数据还可以与其他现代传感技术、如遥感和地质雷达物探技术等，进行整合，形成一个全面、多维度的地下水资源勘察系统。

3.2 地质雷达物探技术

地质雷达（GPR）工作原理基于电磁波在不同介质中的传播速度和反射特性。当电磁波遇到地质界面时，会发生部分反射，通过检测和分析这些反射信号，GPR能够为我们揭示地下的各种隐秘结构。与其他地质探测技术相比，GPR能提供更高的空间分辨率，使得它在细节上有出色的表现，如识别细小的裂缝、鉴别不同土壤层的物理特性以及确定地下水的具体深度。此外，由于GPR是非入侵性的，它不仅大大减少了勘探过程中的环境破坏，而且大大提高了勘探的效率和安全性。

地质雷达物探技术在水工环地质勘察领域已经得到了广泛的应用。例如，它可以有效地探测和跟踪地下水流动路径，为水源保护和利用提供关键数据。在农业灌溉中，GPR能够为农田的地下水分布提供详细的数据，确保水资源的高效利用。对于水库和坝体，GPR能够帮助工程师探测潜在的渗漏区域，保障工程安全。对于城市建设，它不仅可以发现地下的旧有管线、裂缝、空洞，还能对新的基础设施建设提供地质数据，避免因地下未知障碍物导致的工程风险。在环境保护方面，GPR不仅能够迅速定位地下的污染带和渗漏点，还可以评估污染的严重程度和扩散范围。随着技术的不断创新和完善，GPR的应用范围将更加广泛，为地质勘察和环境保护提供更强大的工具。

3.3 TEM技术

瞬变电磁法（TEM）技术是基于地下介质的电导率对电磁场的响应原理进行的。当地表施加一个瞬时的电流时，会在地下产生一个初级瞬变电磁场。随着时间的推移，这个初级场会衰减，而地下的各种介质对这个电磁场的响应也会产生二次电磁场。通过精确地测量这些电磁场随时间的变化，可以获取地下介质的电导率信息。不同的地质结构和物质，如岩石、矿石、水等，有不同的电导率，因此TEM可以为我们提供有关地下结构和组成的详细信息。这种技术的深层探测能力，使其在地质勘查、矿产探测和水资源研究中都有着广泛的应用。

由于TEM技术具有深层探测的能力，它在诸如深层地下水的探测、矿藏勘查以及其他深层地质结构研究中都发挥着至关重要的作用。在水工环地质勘察中，TEM在众多项目中展现了其独特的价值。例如，在大型水库或水坝建设前，对地下的储水层进行深入探测是至关重要的，TEM能够提供关于深层地下水流动、潜在的渗水区域和储水层的详细信息，这有助于规划更合理的水源管理策略，确保供水的稳定性。此外，针对干旱地区，利用TEM探测地下深处的未知水源，成为了应对水资源短缺的重要策略。对于河流和湖泊，TEM也能够为水资源再生和洪水管理提供支持，明确深处水文地质的特点。随着技术的进步和优化，TEM的探测深度和分辨率都在不断提高，使其在水工环地质勘察领域的应用更加广泛和精确。

4.结束语

随着技术的不断进步，水工环地质勘察已经从传统的方法发展到采用先进技术如GPS、地质雷达物探、TEM和X射线荧光技术。这些技术不仅提高了勘察的准确性和效率，而且使得我们对地下水资源的认识更加深入和全面。在全球水资源日益紧张的今天，这些技术为我们提供了宝贵的工具，帮助我们更好地管理和利用这一宝贵的资源。未来，随着科研的深入和技术的进一步发展，水工环地质勘察将为人类社会的持续发展和生态平衡做出更大的贡献。

参考文献

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