水利水電工程地質勘測的主要方法及其發展研究

曹克元

(山西省運城市水利勘察院，山西 運城 044000)

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水利水電工程地質勘測的主要方法及其發展研究

曹克元

(山西省運城市水利勘察院，山西 運城 044000)

隨著社會經濟的不斷發展，中國的水利水電工程也得到了空前的加速發展，水利水電工程關乎中國的民生國計，而地質勘測是水利水電工程最重要的組成部分，因此在建設水利水電工程中應加強其地質勘測技術的方法。由于水利水電工程的地質勘測質量會直接影響其工程建設的質量，與此同時面對市場提出越來越高的水利水電地質勘測的壓力，因此應不斷加強地質勘測技術以及方法，確保水利水電工程建設的順利進行。

水利水電工程；地質勘測；勘測方法；GPS；物探技術

0 引 言

隨著我國經濟的快速發展，水利水電工程建設從深到廣再到精度對地質勘測技術提出更高的要求，許多傳統的勘測技術已經無法滿足目前的工程需要，因此，利用科學化、創新性的技術是目前地質勘測技術的新發展，運用合理的方法對水利水電工程進行地質勘測，對建設水利水電工程具有重大的意義。

隨著科學技術不斷的發展以及地理學等理論的基礎進步，推動了水利水電工程勘測技術的快速發展，文章就水利水電工程地質勘測技術方法的應用以及發展進行了探究。

1 利用電子信息科學技術

1.1 應用GPS全球定位系統

GPS的精確性以及準確性有效的提高了工作效率，因此我們將GPS技術運用到水利水電地質勘測上，GPS技術體現在它方便、靈活，應用的范圍也變得越來越廣泛。在水利水電工程地質勘測中要求的精度越來越高，而GPS技術正好可以解決目前的問題，利用GPS技術測量能夠精準的測量空間以及地面的點、線、面三個要素的相關信息。

傳統的測量技術是在觀測站點與站點之間進行勘測，并且必須具備優良的通訊功能，這就限制了觀測站點之間的建設問題。而使用GPS全球定位系統就不需要觀測站點之間必須保持較強的通訊功能，所以它操作起來就更加方便、快捷，提高工作效率。不僅如此，這種勘測技術還具有許多的智能功能，因此，極大的提高了勘測的準確性、以及長久性，不再受任何時間以及空間的限制。

GPS全球定位系統與計算機相連接，將獲取到的數據信息輸入進計算機里，并對數據信息進行智能化的分析，并對數據分析進行妥善的處理。這就能根據精確的數據信息在處理水利水電工程建設中出現的難題也迎刃而解，特別是在特殊條件下，為了提升數據信息的準確性，應用GPS全球定位技術對水利水電工程地質勘測。

根據《全球定位系統測量規范》可以將GPS劃分為AA、A、B、C、D、E六個等級，各級GPS網相鄰點間基線長度可以用以下式子表示：

(1)

式中：σ為標準差，mm；a為固定誤差，mm；b為比例誤差系數；d為相鄰點間距離，mm。

上式a、b的取值根據GPS控制網的精度選擇，精度分級見表1。

表1 GPS控制網的精度分級

1.2 應用地理信息系統

利用計算機的硬件以及軟件的支持，對地球表層整個或者部分(包括大氣層)空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述等等的技術系統。應用GIS(地理信息系統)技術，對水利水電工程建設的地質勘測的技術支持，該系統可以對勘測地質的各種空間數據資源信息進行系統的分析，并根據這些數據資源信息與實踐中的信息進行對比分析以及測試，通過不斷的反復測試用來確保測試的精準性。

所以，可以利用GIS(地理信息系統)對水利水電工程進行地質勘測，對地質勘測中的平面圖、樹狀圖、柱形圖、扇形圖等等類型的圖進行精確的繪制，并結合地理信息系統技術對地質勘測顯示的相關圖像以及相關信息進行科學化、智能化的分析。如利用GIS可以對滑坡發育分布圖和坡度圖進行疊加求交運算，求出各坡度段的滑坡分布面積，下列5個圖為利用GIS的數據處理過程。

圖1 坡度圖與滑坡分布圖空間疊交分析結果圖

表2 滑坡分布面積與坡度關系

圖2 滑坡分布面積與坡度的原始分段分維序列圖

圖3 滑坡分布面積與坡度一階累計和分段分維序列圖

圖4 滑坡分布面積與坡度二階累計和分維序列圖

1.3 應用遙感技術(RS)

遙感技術是應用電磁波原理，運用傳感器對各種各樣的遠距離物體或者目標所反射或者輻射的電磁波、可見光、紅外線等信號進行收集、整理、分析，對目標物體進行探測以及識別，最后形成我們看得見的圖像。該技術可以在勘測過程中對地面的景觀以及物體進行探測以及識別智能化技術。

在水利水電建設中應用RS(遙感技術)不僅能夠促進地質勘測精確性的質量以及擴大勘測的覆蓋面積，也能夠有效的提高在勘測過程中的選線以及選址等工作的質量，并且能對水利水電建設工作的整體進行有效的控制，提升水利水電地質勘測的工作效率。

如在質地勘測過程中，遇到特殊的地質地貌相對比較復雜的時候，相關的工作人員在進行實地勘測時往往容易忽略一些關鍵性的問題，無法確保相關人員的生命安全，造成巨大的損失。

所以，可以將遙感技術運用到一些比較復雜的地質情況進行勘測工作，如地震、滑坡、泥石流等等復雜情況，能有效的提高工作效率。利用電磁波的不同波長通過遙感反射的特征圖見圖5。

2 利用物探技術

為了準確定位水利水電工程質地構造的具體位置以及結構深度、廣度等進行智能化的評價，應在水利水電工程地質勘測中應用物探技術，將要勘測的區域位置作為對象，用勘測的儀器裝置作為勘測的載體。該技術非常適用于對精度要求較高以及一些特殊條件艱苦的野外勘測中。

應用地球物理層析成像技術，就是在勘測的過程中借助外力然后進行接受或者反射的方法，這種方法對于所產生的波長進行集中化的采集并集中化的處理。

圖5 不同波長遙感反射特征圖

可以對收集到的波速值進行模擬，構建模型，并作為該地區的推論和探索其穩定的程度以及整體的變化趨勢。

可以高效的、準確的反應水利水電工程建設施工地的地質結構完整性，并且對完整性進行評價。三維地質建模體現結構圖如圖6所示。

3 水土保持與移民安置研究

3.1 水土保持問題

在水利水電工程地質勘測項目中，不可忽視的一點是所測區域的土質構造，由于項目規模較大，還必須對所測區域進行解譯與發育程度的劃分。在1994年，由長江勘測技術研究所承擔的長江上游水土保持重點治理區滑坡、泥石流發育程度與穩態區域研究項目中，運用TM衛片對隴南、金沙江下游、三峽庫區3大片區土質構造進行解析，作出了區劃圖，并針對不同區域出現的問題制定了相應的解決方案。

3.2 移民安置問題

從1992年便著手開辦的三峽移民工程，歷經18a，至2010年才宣告結束。近140萬的重大移民安置問題，是三峽工程面臨的最大困擾，其中16萬多移民為了支持國家水利水電工程項目發展，甚至遠赴外省安家。遠離從小生活的家鄉，會遇到很多現實問題，其中就業就是一大難題，大部分移民為農民，沒有什么專業技能，國家為解決移民就業問題，共投資6億資金提供就業培訓。

圖6 三維地質建模體現結構圖

4 實際應用案例分析

在我國新疆地區的很多水利水電工程地質勘測中，采用的方法主要有山地勘探、工程鉆探、遙感技術等，本文主要對金剛石鉆進技術的實際應用進行合理分析，以了解地質勘測技術在水利水電工程中發揮的重要作用。由于新疆的地理條件比較惡劣，因此，金剛石是水利水電工程施工中經常遇見的地質情況，需要注重金剛石鉆進技術的合理應用，才能真正達到水利水電工程地質勘測的重要目的。首先，本文施工的區域范圍內，巖石的風化程度與開孔鉆頭的選取有直接聯系，一般此案有的巖心管為0.3～0.5m，在鉆孔深度不斷增加的情況下，可以適當增加巖心管的長度，以消除傾斜情況。目前采用的主要是麻花鉆，在鉆進至風化巖時，需要采用短巖心管來操作，以便將巖粉及時取出。其次，在綜合分析孔深、孔徑等情況以后，合理確定套管層數，嚴禁出現套管彎曲的情況，必須確保各個連接部分的牢固性。同時，套管口的封閉需要此案有黏土或水泥，以免巖粉落入套管，從而保證鉆進工作正常開展。最后，在正式下鉆時，必須緩慢進過掉塊、孔口管換徑位置等，如果遇到阻擾情況，必須緩慢轉動鉆具，以免鉆具和地質環境受到極大影響。

綜上所述，水利水電工程建設地質勘測方法技術正處于快速發展的時代，水利水電工程是加強水利水電資源開發的重要條件，因此，地質勘測數據質量對于水利水電工程建設有非常重要的影響。

[1]詹東.淺談水利水電工程地質勘測的主要方法及其發展[J].城市建設理論研究(電子版),2015(11):2896-2898.

[2]阿金.水利水電工程地質勘測的主要方法[J].建筑工程技術與設計,2014(13):556.

[3]鐘國春.淺析水利水電工程地質勘測的主要方法[J].房地產導刊,2013(03):184.

TV221.2

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1007-7596(2016)08-0035-03

2016-06-24

郭麗(1969-)，女，遼寧綏中人，工程師，研究方向為農田水利、節水灌溉、水資源論證及調查評價、水利水電工程、水利工程施工、水土保持等。