水工环地质勘察重点及其新技术分析

引言

城市化进程加速与气候变化背景下，水工环地质问题呈现多尺度、非线性特征，倒逼勘察技术体系革新。技术的融合应用，实现了地质过程动态监测与多源数据协同分析。人工智能算法的引入进一步优化了地质参数反演与风险预测模型，标志着勘察模式从经验驱动向数据智能驱动的范式转变。

1 水工环地质勘察概述

水工环地质勘察是综合研究水文地质、工程地质与环境地质相互作用的系统性工作，旨在为工程建设、资源开发和环境保护提供科学依据，其核心在于揭示地质环境与人类活动的动态平衡关系。传统勘察方法主要依赖钻探、取样和实验室分析，虽能获取局部精确数据，但存在成本高、周期长且难以反映区域地质特征的局限性。随着现代技术的发展，勘察范式逐渐向多学科交叉、多尺度融合的方向演进，强调地质过程的三维可视化表达与动态监测能力。水文地质勘察聚焦含水层结构、地下水运移规律及水质演变趋势，工程地质勘察侧重岩土体物理力学性质与稳定性评价，环境地质勘察则关注地质灾害易发性、生态敏感区划及人类工程活动对地质环境的反馈效应。三者相互渗透，共同构成复杂地质条件下资源开发与风险管控的技术基础，其成果直接关系到重大工程选址的安全性、地下水资源管理的可持续性以及生态修复的针对性。当前勘察工作已从单一静态评价转向全生命周期动态评估，通过整合高精度探测技术与智能分析手段，显著提升了地质模型的可靠性和决策支持的预见性。

2 水工环地质勘察重点内容

2.1 水文地质勘察重点

水文地质勘察的核心在于厘清含水层空间结构、地下水补给排泄机制及水化学演化特征，需重点分析岩层渗透性差异对径流路径的控制作用，明确断层破碎带与岩溶管道系统的导水性，同时评估开采条件下地下水动态平衡的阈值。在干旱区需关注潜水蒸发浓缩引发的盐渍化风险，在滨海带则需识别咸淡水界面迁移对供水安全的影响，对于深层承压水还需研究其与浅层水的越流交换关系。此外，地热水资源勘察需结合地温场与构造活动性分析热储层的封闭条件，矿山排水工程则要预测疏干漏斗扩展对周边生态水位的影响。勘察过程中需特别重视人类活动干扰下地下水污染源的扩散模式，包括污染物在非均质介质中的吸附降解行为，以及工业废水入渗对含水层修复潜力的长期制约。

2.2 工程地质勘察重点

工程地质勘察需系统评价岩土体在荷载作用下的变形破坏机制，包括软弱夹层蠕变特性、节理裂隙网络对岩体强度的弱化效应以及饱水砂层液化潜势。山区工程要着重分析斜坡物质组成与结构面组合关系对滑坡启动的控制作用，隧道工程需查明断层破碎带突水突泥的风险等级，而高层建筑地基勘察则需量化厚层软土固结沉降的时间效应。对于填海造陆区，需研究吹填土自重压密与波浪荷载耦合作用下的地基稳定性，地震高烈度区还需判定砂土震动密实化引起的地面震陷量。特殊土类如膨胀土的干缩湿胀循环、冻土的热融滑塌以及黄土的湿陷性等工程地质问题，均需通过微观结构观测与宏观力学试验建立本构模型，为设计参数优化提供依据。

2.3 环境地质勘察重点

环境地质勘察旨在识别区域生态地质脆弱性与人类工程活动的叠加效应，重点厘清地质灾害链式反应机制，如采矿塌陷诱发的地表裂缝与地下水疏干协同灾害，或水库蓄水引发的库岸再造与地震活动关联性。在生态敏感区需评估土壤重金属背景值与植物富集能力的空间耦合关系，沿海城市则需研究地面沉降与海平面上升的复合灾害风险。废弃物处置场选址需综合分析包气带防污性能与地下水径流系统的阻滞能力，同时预测污染物在断裂带中的优先迁移通道。对于城市地下空间开发，需量化基坑降水引起的地层压密沉降对既有建筑的累积损伤，并评估地源热泵系统长期运行对浅层地温场的干扰程度。喀斯特地区需特别关注地下河改道对地表生态需水的剥夺效应，以及落水洞溢流引发的突发性洪涝灾害。

3 水工环地质勘察新技术分析

3.1 地球物理勘探新技术

现代地球物理勘探技术通过多场耦合探测显著提升了地质结构的成像分辨率，瞬变电磁法采用多通道阵列观测可识别埋深百米以内的薄层含水砂体，跨孔电阻率层析成像能精确刻画岩溶管道系统的三维连通性。分布式光纤传感技术将钻孔变成连续监测单元，可实时捕获断层蠕变引起的应变异常，而井地联合 CT 技术则实现了油气藏与地热储层的各向异性参数反演。多波束声呐系统结合侧扫声呐可高精度绘制海底滑坡体的微地形起伏，核磁共振测深技术通过氢原子信号直接定量评估松散层含水量。时移微重力监测能够捕捉地下水开采引起的质量再分布过程，大地电磁三维反演算法则可揭示隐伏断裂的深部延展特征，这些技术共同推动地质解释从定性推断向定量表征跨越。

3.2 遥感与地理信息系统技术

高光谱遥感通过纳米级光谱分辨率可识别矿物蚀变带的精细分带特征，InSAR 时序分析技术利用永久散射体方法提取每年毫米级的地表形变速率场，结合无人机倾斜摄影构建的厘米级实景三维模型，能够精确标定滑坡后缘拉裂缝的扩展趋势。多源卫星数据融合算法实现了土壤湿度与植被指数协同反演，为生态地质评价提供动态本底值，激光雷达点云数据处理则能穿透植被冠层直接提取古滑坡体微地貌形态。地理信息系统通过空间叠加分析可自动生成地质灾害易发性分区图，贝叶斯网络模型进一步将专家知识与观测数据结合，评估不同情景下的风险概率分布，智能解译平台基于深度学习框架可从历史灾害样本中自动提取临界降雨阈值。

3.3 原位测试与监测新技术

原位测试技术正朝着无损、连续、智能化方向发展，孔内电视扫描仪可360°全孔壁成像识别岩体 RQD 指标与软弱夹层产状，多功能静力触探探头同步测量锥尖阻力、侧摩阻力和孔隙水压力，建立土体分类的 CPTu 图解法。分布式光纤测温系统通过拉曼散射效应监测地下水渗流场温度异常，从而定位坝基集中渗漏通道，微震监测阵列则能预警岩爆前兆的声发射事件空间丛集现象。智能压实监控系统利用 GPS 与振动传感器反馈填筑土体的刚度均匀性，孔隙水压力无线传感网络可实现边坡降雨入渗过程的远程自动化采集，三维激光扫描技术通过点云比对量化隧道开挖引起的收敛变形时空演化规律，这些技术共同构成了地质体实时“体检”与风险预警的技术体系。

结束语

水工环地质勘察技术的演进，本质是地质认知与工程需求的辩证统一。当前技术虽在数据获取与处理维度取得突破，但深层机理建模与跨学科协同仍存挑战。未来需进一步整合多场耦合理论、数字孪生技术与生态约束机制，构建" 勘察 - 评价 - 预警 " 全链条技术体系，为国土空间优化与可持续发展提供更科学的地质支撑。

参考文献

[1] 李 成 . 水 工 环 地 质 勘 察 技 术 及 应 用 范 围 [J]. 江 苏 建材 ，2025，（01）：91-92.

[2] 屈梦娜 . 水工环地质勘察工作中的技术要点探讨 [J]. 城市建设理论研究 （ 电子版 ），2024，（33）：167-169.

[3] 丁相军 ， 谷继方 . 水工环地质勘察问题防治及施工工程的探讨[J]. 水上安全 ，2024，（11）：196-198.

[4] 王清治 ， 冯启庄 ， 杨勇昌 ， 王志鑫 . 水工环地质勘察重点及其新技术分析 [J]. 石材 ，2024，（06）：11-13.

[5] 彭慧娟 . 矿山水工环地质勘察重点内容及技术分析 [J]. 中国金属通报 ，2023，（12）：153-155.