周建民

摘要：隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展，我國地質(zhì)勘察的形勢及內(nèi)容均發(fā)生了極大的改變，這給我國地質(zhì)勘察事業(yè)提出了更高的要求。此外，由于礦產(chǎn)資源的日漸枯竭、勘察機制的不配套及不完善、生態(tài)環(huán)境的惡化等問題的凸顯，這均致使地質(zhì)勘察的繼續(xù)推進必然要面臨更高的挑戰(zhàn)及要求。本文就當前水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術及應用范圍展開討論，以探明我國地質(zhì)勘察事業(yè)的發(fā)展出路。

關鍵字：水工環(huán) 地質(zhì)勘察 技術應用 應用范圍

研究結果顯示，水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查與研究事關人類的生存及社會的進步。近年來，由于人類片面地追求經(jīng)濟的發(fā)展，世界生態(tài)環(huán)境急劇惡化，加之各國紛紛提出經(jīng)濟環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，在這樣的背景之下，世界各國均把水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查與研究放在了更為廣闊的研究空間。為了更好地順應全球資源環(huán)境及經(jīng)濟環(huán)境的變化趨勢及發(fā)展要求，世界各國均紛紛調(diào)整地質(zhì)調(diào)查工作的總體部署，進而改變了水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查研究的主要內(nèi)容，并把水工環(huán)一體化研究作為地質(zhì)調(diào)查與研究的主要發(fā)展趨勢。

一、水工環(huán)地質(zhì)勘察的應用范圍

當前的環(huán)境地質(zhì)工作、水文地質(zhì)工作及工程地質(zhì)工作均紛紛發(fā)生了巨變，究其原因，經(jīng)濟的發(fā)展、環(huán)境的惡化及資源的枯竭為主要原因。自1978年以來，我國片面強調(diào)經(jīng)濟的發(fā)展而不惜以破壞生態(tài)環(huán)境、耗竭資源為代價，其嚴重背離了自然的發(fā)展道路，更是對人類的生存及社會的進步造成了嚴重的威脅及阻礙。近年來，我國越來越認識到只有自然與人類和諧相處，方可換的人類的生存及社會的進步，進而才是經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。隨著可持續(xù)發(fā)展、協(xié)調(diào)、全面的科學發(fā)展觀的提出，水工環(huán)地質(zhì)工作也相應地面臨著更高的要求及挑戰(zhàn)。水工環(huán)調(diào)查工作方向的確定主要以生態(tài)環(huán)境保護與社會經(jīng)濟發(fā)展間不斷產(chǎn)生的新問題為依據(jù)，例如：土地資源利用規(guī)劃與生物地球化學的研究、人體健康及地方病與環(huán)境水文地球化學的研究、農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)的研究等。

隨著城市化進程的加快，城市人口的密度越來越高，且經(jīng)濟活動也越來越頻繁，這均相應地加劇了資源環(huán)境問題的嚴峻形勢。此外，城市化進程的加快也相應地改變了城市建設與規(guī)劃工作內(nèi)地質(zhì)調(diào)查工作的地位，尤其是土地利用規(guī)劃、垃圾填埋場地質(zhì)調(diào)查、城市環(huán)境污染防治與監(jiān)測、工程地質(zhì)災害調(diào)查與風險評價等在水工環(huán)地質(zhì)研究中的地位變得更高。隨著21世紀的到來，各學科間的相互滲透、交叉及融合不斷加強，且各學科間的界限也變得更加模糊，以新方向及新思想為核心的交叉學科及邊緣學科大量出現(xiàn)，這已成為了地球科學發(fā)展的顯著特點。其中，生態(tài)學與地質(zhì)學間的交叉便是綜合性、跨學科、系統(tǒng)化的研究格局的最好體現(xiàn)。地質(zhì)生態(tài)學主要的研究對象為由土、水及生態(tài)等子系統(tǒng)構成的地質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)，即對系統(tǒng)的利用現(xiàn)狀、存在形式、要素間的相互作用、演化及形成規(guī)律、對人類社會經(jīng)濟活動的影響及制約等進行動態(tài)研究。

二、水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術應用

水工環(huán)地質(zhì)勘察技術主要包括高密度電法、可控源音頻大地電磁法、瞬變電磁法及地質(zhì)雷達等。本章節(jié)以瞬變電磁法及地質(zhì)雷達為研究對象，探析水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術應用問題。

（一）瞬變電磁法（TEM）

瞬變電磁法（TEM）誕生于20世紀30時代，其提出之初的主要應用領域是航空物探領域。直至上個世紀的80年代，瞬變電磁法（TEM）方才在我國得到推廣和應用。瞬變電磁法（TEM）在金屬礦勘探中的成功應用推動了其在環(huán)境領域、工程檢測領域及災害領域的廣泛應用，且取得了很好的效果。瞬變電磁法（TEM）的原理：在回線的協(xié)助下把脈沖電磁波向地下發(fā)送（一次），并利用間歇期間對二次渦流場予以觀測。若發(fā)現(xiàn)地下分布有電性不均勻地質(zhì)體，則可觀測到異常二次場或不均勻體的渦流場。一般而言，均以對ρs參數(shù)的推斷解釋來取代對異常場的解析，進而解決相應的地質(zhì)問題。在地下介質(zhì)中，因瞬變電磁法產(chǎn)生的電磁場受到傳播時間延長的影響，而導致其向深部擴散的傾斜錐面呈47°，即煙圈效應。煙圈效應體現(xiàn)了瞬變場隨時間變化的變化規(guī)律，此乃瞬變電磁法（TEM）在測深勘探中應用的理論基礎。

就激勵場源而言，瞬變電磁法包括電偶源方法及垂直磁偶源方法，但垂直磁偶源中的回線場源方法的應用更廣。瞬變電磁法的優(yōu)點包括：橫向分辨率高，對較陡的探測產(chǎn)狀的局部異常地質(zhì)體的敏感度較高；觀測精度高，純異常的觀測受地形的影響小，且不受裝置耦合噪聲的干擾；在接地條件困難地區(qū)的施工方法技術簡單且工效高；支持對不同深度的目標物的探測。

（二）地質(zhì)雷達（GPR）或探地雷達

地質(zhì)雷達在主頻為10-1000MHz的寬帶高頻時域電磁脈沖波的反射探測目標體的協(xié)助下，可對地質(zhì)問題予以有效解決。地質(zhì)雷達的工作原理：在地面發(fā)射天線的協(xié)助下向地下發(fā)送電磁波，通過地下目標體反射至地面接收天線，再對接收的電磁波時頻及振幅特性予以分析，進而對地質(zhì)體展布形態(tài)及性質(zhì)予以準確評價。因地質(zhì)雷達穿透深度受到電磁波發(fā)射的頻率的影響，則地質(zhì)雷達穿透深度十分有限，最深達100m。現(xiàn)階段，地質(zhì)雷達屬短距離探測分辨率及精度最高的工程地球物理方法。

地質(zhì)雷達憑借著數(shù)據(jù)采集與處理全自動化、自身分辨率高、目標物圖象異常清晰且易識別、施工快捷等優(yōu)點而被廣泛應用于基巖面起伏狀況及覆蓋層厚度的探測、隱伏斷層及破碎帶等的查找、考古調(diào)查等淺層勘察中。水工環(huán)地質(zhì)勘察中，地質(zhì)雷達的應用相當廣泛，例如：機場道路及高等級公路質(zhì)量無損檢測；隧道襯砌質(zhì)量檢測或地質(zhì)超前預報；建筑物地下邊坡孤石等不良地質(zhì)體的探測；滑動面或滑坡體的調(diào)查；崩塌及地面沉降等災害的評估；水庫地下壩體或防滲墻結構層的探測；砼厚度及灌漿質(zhì)量的檢測；襯砌砼質(zhì)量及覆蓋層厚度的調(diào)查；老城區(qū)地下管道埋深及展布情況的探測等。

結束語

綜上所述，瞬變電磁法（TEM）及地質(zhì)雷達（GPR）或探地雷達均為當前水工環(huán)地質(zhì)勘察中的關鍵技術，其與高密度電法及可控源音頻大地電磁法等一同支持著現(xiàn)代地質(zhì)勘察事業(yè)的發(fā)展。但是，隨著環(huán)境形勢的變化及經(jīng)濟社會的發(fā)展，對水工環(huán)地質(zhì)勘察技術的研究應不斷深入，以滿足人類社會經(jīng)濟活動與生態(tài)環(huán)節(jié)的和諧發(fā)展的要求。

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