水工环地质勘察中的技术及应用

2021-03-11 07:36杨利勇
中国金属通报 2021年20期
关键词:土壤水分水工勘测

杨利勇

(江西省地质矿产勘查开发局九一五地质大队,江西 南昌 330002)

随着科学技术的不断发展,我国地质勘察发展取得了突出的进步。近年来,我国经济社会发展不断进步,水工环地质勘察的工作方法和技术也在不断升级,资源损耗严重使生态环境遭到了破坏,需要进一步解决能源的供需矛盾。随着人们对地下勘察的范围越来越广,越来越频繁,水工环地质勘察工作的应用范围十分广泛,涵盖了水文、工程和环境等多个方面的勘察,在各地质项目勘察中都有所涉及,如矿山矿产资源的勘察,地下水的赋存情况勘察,也广泛应用于生态环境和地质勘察中。水工环地质勘察的研究应用能够推动我国在地质勘察等诸多勘察作业的发展,我国十分关注水工环地质勘察技术方法的研究,因此对水工环地质勘察工作者提出了越来越高的要求。中国涌现出了越来越多的工程建设项目,存在着部分项目的施工区域地质环境复杂的问题,为更好地利用土地资源,保护生态环境,需要采取先进的技术方法,对地质环境有更清晰的了解,改善对水工环勘察的现状,满足目前资源勘察和工程建设的要求,促进工程建设顺利进行[1]。

1 水工环地质勘察中的技术及应用

1.1 设置水工环地质分区

为了对研究区域的水工环地质特征更加了解,需要对研究区域的地形地貌,地层岩性、地下水位及赋存情况、工程地质条件进行全面的研究,并划定地质分区。首先结合已有的相关地质资料在野外进行实地观测验证,沿着研究区域的界线圈定分区范围,总结不同分区特征。通过考虑各方面综合因素,最后将该研究区域划分为砂卵石区、冻土区、湿地区。砂卵石区位于该研究区域的中心偏西北侧,地势由西北向东南递增,沿河道倾斜,高程约3214.68m~4089.73m。该区域土层土质为碎石土、细砂土等土质较为细密,地表植被较少,区域内分布着一些碎石。根据地质资料与实际考察,该区域工程地质条件较好,适合施工。冻土区位于该研究区域的东北侧,该地区具有浅层地表水,由于该区域土层长期受地表水浸泡,产生大量盐渍,通过阳光照射和自然条件下的风干,经过日积月累形成了盐渍化土。根据已有的资料显示,该区域土层在温度较高时会发生翻浆情况,在温度较低时,地表水凝固会形成明显的凸起,因此这种土质的土层会严重影响工程建设,地质条件较为一般。湿地区是地势低洼区域,地处研究区域的西南方向,有部分植被覆盖。在雨季降水充沛的情况下,地表水汇集在该区域,形成了沼泽。到了冬季,水位下降,由于气温较低使地表水凝固在土层中,形成冻土,此地区地质环境较为恶劣,不适宜进行工程建设,工程地质条件较差。

1.2 遥感图像获取地质信息

遥感图像对地物的表现差异是由不同的成像方式造成的,因此不同图像具有不同特征。在进行水工环地质信息获取和处理时,应选择与实际地质条件相符合的遥感图像,选择更好体现地物的解译波段。获取植被、水系等环境因子,提取地质构造,成岩特性以及水文资源等地质条件信息,能够判断地下水的赋存情况。由于季节、环境变化大、所获得的图像也是不同的,因此选择的遥感图像时间同样影响着信息获取的结果。因冬季植物凋谢,岩石地表裸露,因此冬季的遥感图像最为适合获取地质地貌信息,利用春秋季图像识别植被类型,农作物等信息的获取适宜在开花结果时的图像。选择合适的比例尺,在自然环境和现象不存在较大变动的情况下,只针对一种波段和时间的图像就可以完成对地质信息的识别。一直处于变化中的自然现象应选择多波段和时间段的图像,进行全面的结合并总结,掌握动态变化。遥感图像的信息获取需要多方面多技术环节综合作用,因此,每个步骤都对遥感图像有着重要的影响,传感器在传输信号的过程以及遥感平台是否正常运行都会导致图像在空间和强度等方面的变化,引起对比度不高,边缘模糊以及图形畸变的情况,对于图像的失真应进行及时的校正。如因传感器产生的辐射偏差,遥感图像的亮度会因电磁辐射强度的不同而发生改变,使遥感图像的亮度值偏高或偏低,影响了遥感图像对地物的反映度,需要将这一部分进行校正。遥感图像出现几何畸变时,会发生地物形状畸变,导致地形边缘模糊,使空间位置扭曲,这种畸变的发生具有偶然性,因此需要对其进行有效地控制,避免频繁地产生此类现象。

1.3 3S集成法勘察水工环地质

3S集成法是加工和三种技术集成使用,根据不同的特点,将研究项目与区域进行全局管理和融合操作,提升水工环地质勘察的数字化信息与现实情况的贴合度。RS、GIS、GPS技术的集成是外部环境信息的来源,能够对研究区域及的项目进行控制,可以管理研究区域的地理环境信息,其强大的空间信息处理分析功能可以为用户提供丰富的再加工后的地理信息。水工环地质勘察的最关键步骤就是地质钻探,通过钻机钻孔,区分地层,勘探地质,能够为工程建设、水利施工和交通设施提供参考,根据勘察任务的不同需要,布设测线,主要以工程地质自然现象变化较多的区域布置。按照上文获取的水工环地质信息,制作钻孔分布图,布置三条勘探线,设置勘测线间隔为15m,以研究区域的中心点为基准,向四周均匀布置,根据各钻孔孔位和埋深得到钻孔布置分布图,判断其纵向分布情况。若地下构造复杂,难以进行准确地钻探,需要与机械挖掘和人工相结合,以便于观测土层状态和地质结构。

2 实验论证分析

地下水资源作为各行业主要供水资源,其水文地质勘察与开发利用对社会经济发展至关重要,因此本文以水工环勘察中的地下水勘察为研究对象,对土壤水分和深度进行相应研究,勘察地下水位。本文方法首先在研究区域布设10个勘察剖面,在遇到高压线,信号塔等电磁干扰和盐田地形干扰时点距做了适当的调整,为了保证野外观测的质量,进行了质量检查观测。通过勘测得到的土壤水分有效深度为0.3m,测定研究区域内10个样本位置的土壤水分,通过平均值分析土壤水分状况,具体公式如下:

式中xQ为x波段求出的土壤含水百分率,xT±为土壤在x波段平均反射率,测定土壤水分最大值和最小值,得到平均值为36.41%,在地面与0.2m处的土壤仍具有水分,表示地下水的影响可以到达这一深度,在0.2m处的土壤水分值为15.26%。地下水通过毛细血管能够上升的高度与土壤质地、结构、理化性质有关,同一类土壤有相同的上升高度,根据10个样本实测数据,找出方差最小,其公式为:

式中1H为实测地下水位值,dQ为d深处的土壤水分,maxQ、minQ分别为土壤水分最大值和最小值,通过校核,最后确定为1.45m。根据上述得到的土壤水分遥感监测数据参数对地下水位进行估测,并与已有实地测量数据进行对比,设定误差范围在±0.05m,结果如表1所示。

表1 勘测值与实测值对比

由表1可知,在误差范围内的样本有9份,只有2号样本不在误差范围内,误差值为0.09m。其整体勘测结果较好。为验证本文方法的可用性,将传统方法和本文方法与实测值进行对比,具体勘测数据曲线如图1所示[2-4]。

图1 不同方法与实测值对比

由图1可知,本文方法与传统方法相比,本文方法结果与实测值结果更加接近,对8号样本的勘测误差最小,仅为0.02m。传统方法勘测结果误差较大,在6号样本勘测中误差最大,为0.13m。由此可见,本文方法勘测结果较为稳定,勘测效果良好,具有实用性和有效性。

3 结语

本文在已有研究的基础上,集成多种勘查技术有机结合进行实际应用研究,取得了一定的研究成果。但由于知识水平受限,还有诸多问题有待于进一步研究和探讨,在分析地下水位时,没有充分考虑地形因子、气温、风速等土壤水分的影响。在提取地址信息时,缺少有效的参考和对比,实际研究样本数量不足,导致部分参数的确定还存在着一定的误差,需要进一步加大研究规模与数量,更加细化影响因素,保证勘察估算的准确率。

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