浅析地质灾害治理中水工环地质技术的应用

王 厚，刘 鑫

(河南省资源环境调查一院，河南 郑州 450000)

0 引言

近年来，我国地质环境治理中地质灾害治理是首要任务，如何恢复与治理地质环境成为了亟待解决的难题。作为地学研究领域的重点，水工环地质勘测有利于真实、客观地掌握自然地质灾害的发生条件和变化规律，是有效防治地质灾害的重要方式。

1 水工环地质概述

随着工业化程度的不断深化，人类对环境的破坏程度越来越严重，自然灾害频频发生，其中地质灾害危害性极大，一旦出现大规模、大范围的地质灾害，势必会给人民群众带来严重的财产损失和人员伤亡。因此，国家及人民高度重视地质灾害治理工作。水工环地质技术是地质灾害治理的主要方式，水工环是工程地质学的重要研究内容，是20世纪20年代基于地质学基础发展而来，目前已成为了地学研究领域的重要课题。水工环地质是3种地质的统称，即水文、工程、环境。水工环地质技术是指通过卫星定位技术、地质雷达技术、瞬变电磁法、遥感技术等先进的科学技术，详细勘察地表以下地质结构，科学防范地质灾害，降低地质灾害的危害程度。

2 水工环地质技术类型及特点

2.1 卫星定位技术及特点

在地质勘察中，卫星定位技术即GPS应用较多。卫星定位技术是指通过双向通信方式，即卫星、接收机进行接收机位置的判定，从而达到全球、全范围、实时地提供精准的位置坐标。若使用差分技术，精度更高。在地质灾害防治中，GPS技术的应用，可以大幅提升检测的精准度，对于地质灾害定位、测量作用良好。

2.2 地质雷达技术及特点

作为一种通过高频电磁波技术进行地下物体探测的电子设备，电子雷达的探测能力很强，通过示波器是否存在反射信号，判定被测目标的存在。按照反射信号达到时间或目标物体平均反射波速，从而推算探测目标的距离。

目前，在地质探测中，地质雷达适用于探测短距离物体，可以准确判定地质特点，保证探测准确性。因此，在地质灾害治理工作中，尤其是地面塌陷、裂缝等探测方面，地质雷达技术具有良好的应用效果。

2.3 瞬变电磁法

瞬变电磁法是指通过不接地回线，或者接地线源向地下进行一次脉冲磁场发射，在一次脉冲磁场的间歇过程中，通过线圈或接地电极进行地下介质引起的二次感应涡流场观测，这是一种介质电阻率探测技术。简单来讲，电磁感应定律是瞬变电磁法的基本原理。衰减过程分为不同时期，早期阶段的电磁场基本上与频率域中的高频成分相同，衰减很快，但趋肤深度相对较小。相反，晚期阶段，基本上与频率域中的低频成分相同，衰减较慢，但是趋肤深度却相对较大。通过对断电后不同时段二次场随时间变化规律的测定，能够获取深度不一的地电特征。

在地质勘查中，瞬变电磁法是一种新型勘察技术，适用性较强。主要应用原理为通过电磁设备发送的脉冲电磁波，判定二次涡流场的变化规律，并描绘出内部的地质情况。通过瞬变电磁法可以迅速、灵敏地找出地质隐患，有效防治地质灾害。

2.4 遥感技术及特点

作为20世纪60年代发展的一种探测技术，遥感技术基于电磁波理论，通过相关传感仪器收集、处理远距离目标所辐射、反射的电磁波信息，最终成像，以此探测、识别地面各类景物。利用遥感技术，可以收集到高分辨率的遥感影像。

在地质灾害治理中，遥感技术可充分利用计算机技术，对收集的图像信息进行分析、处理，从而将勘察到的地质情况给予详细的反馈，并出具相关资料。在地质灾害治理中，遥感技术的作用很强大，在整个系统中基本等同于“眼睛”的作用。随着信息技术的不断创新，遥感技术水平也得到了进一步提升，尤其是在光谱分辨率、造影等方面，对于地质环境勘察起到了很好的辅助效果。

3 水工环地质与地质灾害治理之间的关系

3.1 水工环地质技术是地质灾害治理的重要手段

地质灾害的产生与地质构造存在必然联系，为此，想要保证地质灾害治理效果，需要做好水工环地质技术研究，这也是治理地质灾害的重要手段。通常来讲，地质灾害的出现，都会破坏地质结构，严重影响灾害地区的水文地质、环境地质或工程地质。因此，通过水工环地质技术可以提供详细、真实的地质信息、资料，为地质灾害治理提供信息数据支持。

3.2 水工环地质技术是地质灾害原因分析的必备前提

每一个地区的地质结构、地形、地貌、地势都有所不同，也就是说每个地区的水工环地质条件存在很大区别。一般地质灾害的发生想要查找原因，需要从地区的地形地貌或地质构造出发，找出关键的诱因。通过水工环地质发展变化，可以很好地了解地质灾害危害程度，进而制定有针对性的科学措施。

4 地质灾害治理中水工环地质技术的应用对策

4.1 地震灾害治理

地震是一种常见的地质灾害，地震破坏力大小取决于烈度，地震烈度是指地震对地面、房屋等破坏力。对于同一地震，地区不同，则烈度情况也存在一定差异。比如与震源距离越近，地震破坏力越大，烈度也越高；反之，与震源距离越远，地震破坏力越小，则烈度越低。表1为不同地震烈度的危害性。

表1 不同地震烈度的危害性

由表1可见，地震烈度达到一定级别后，会造成震区地质地貌的改变，损害房屋、路面、桥梁等构造物。通过水工环地质技术勘测地质灾害，应根据不同灾害类型，合理选择相对应的勘测方法。在实际地震勘察过程中，可以做好地震预测工作，利用微观、宏观信号变化，准确获取地震信息，很大程度上可以提前做好地震预防工作。

地震灾害监测时，可以利用GPS进行地震监测预报，GPS技术可以分析板块的运动与闭锁情况，从而预测断层所处状态及相应的危险区。地震波反射法量测地质情况，可使用炸药对勘测地区制造震源。当地震波传播过程中，地震信号将持续传递，遇到岩溶发育带，将会有部分信号被反射，其他部分信号则会持续传播，地震波接收器可吸收反射信号，通过分析、处理反射信号，可以全面了解地质情况，判定是否存在地质灾害，便于有针对性地进行地质灾害治理。

4.2 地面崩塌、塌陷治理

地质灾害还包括地面崩塌、塌陷，危害性很大，严重影响交通出行安全，给居民生活带来不便。一般来讲，地面崩塌、塌陷与地震灾害存在密切关联性，因此，必须高度重视此类地质灾害。当发生地震灾害后，一旦出现地面崩塌、塌陷情况，势必会阻断交通，加大救援难度，对于及时抢险和灾后重建影响很大。对于地面塌陷来讲，通常以预防为主，在资源开发中，应利用水工环地质技术做好地质探查，保证制定的开采计划科学、合理，尽量减少因为开采不当而引发永久性不可逆损伤。对于已经出现的损伤，须及时修复，通过地质详细调查，最大限度降低对地质环境的危害。与此同时，还可以通过水工环地质技术，比如GPS进行地面形变监测，掌握地质发展规律，检测危险区域的基本情况，预测路面塌陷的可能性，便于制定科学、可行的应急预案；或使用遥感技术进行路面崩塌动态监测，以高精度，由遥感图像内进行塌陷地提取，通过遥感技术结合 GIS 技术，利用光谱特征、地学特征与信息、领域和专家知识及其他统计数据，做好遥感图象处理及提取有效信息工作。

4.3 地裂缝治理

地裂缝属于一种区域性的地质结构断裂，是裂隙的一种特殊形态，当发生地震、断裂活动时，往往会出现地裂缝，地裂缝作为一种新型、独立的地质灾害类型，其发生频率、灾害程度不断加重。中国是地裂缝频发国家，分布较广。据不完全统计，地裂缝多出现于西安、邯郸、天津、保定等地，其中最典型、严重的以西安为主。一旦出现地裂缝，便会横穿农田、厂矿区、道路，导致建筑物被损、农田被毁、道路开裂、管道损坏等。为此，必须重视地裂缝防治。地裂缝治理中，通过水工环地质技术，比如遥感技术，可以监测地裂缝，了解地裂缝诱因，做好监督检测工作。比如通过地下水状态监测，可以判定地质是否稳定；或者在地下水开采环节，可以通过先进的勘测技术，保证地下水开采适度、合理，避免损坏区域水文环境，设置地下水合理预警方案，有效防范地裂缝产生。

在地裂缝治理中，还可以通过地质雷达技术进行地裂缝勘查，当地层因剪切、张力作用影响，会出现开裂及位移情况，此时可通过雷达技术进行成像勘查，在图像上会出现同相轴错断现象，一般来讲，错断程度越严重，则说明裂缝宽度越大。目前。在地裂缝勘查中，地质雷达的应用，可以监测小规模、超声波测量难度大的断裂缝，且具有良好的应用效果。

5 结语

在自然或人为因素的作用下，很容易产生地质灾害，比如地震、地面崩塌、地裂缝等，地质灾害的出现，将严重危害人类生命安全，造成巨大经济损失，甚至会破坏自然环境。水工环地质技术的运用，可以提高地质灾害勘察结果的准确性，为制定切实可行的治理方案奠定基础。因此，开展地质灾害治理水工环地质技术研究具有十分重要的现实意义。