水利水电工程建设涉及复杂的水文地质条件,准确掌握工程区域的地质特征和水文条件是确保工程安全的前提,随着工程建设规模不断扩大,传统勘察方法已难以满足工程需求,在此背景下新型勘察技术不断涌现,为工程勘察带来新的发展机遇,通过对水文地质勘察技术的深入研究总结勘察方法在工程中的实际应用效果,可为今后水利水电工程勘察工作提供有益参考。
1.水文地质勘察关键技术
1.1钻探与取样技术
在水利水电工程水文地质勘察过程中,钻探与取样技术主要采用机械回转钻进和冲击钻进两种方式,机械回转钻进适用于软硬岩层,通过金刚石钻头、碳化钨合金钻头等不同规格钻具进行取芯钻探获取深层岩土样品,钻探过程中采用清水冲洗、泥浆护壁等工艺,确保钻孔稳定性和取样质量。在松散地层和断层破碎带采用双层护壁技术和跟管钻进方法,防止孔壁坍塌,岩芯采取率是衡量钻探质量的重要指标,通过控制钻进参数、优化钻具组合、合理设置取芯装置提高岩芯采取率,取样过程采用干扰最小化原则,运用薄壁取样器、原状土取样器等专业设备,保持样品原状完整性,对于特殊地层如软土层和砂卵石层,采用冻结取样和套管跟进取样等技术手段,确保取样精度和代表性。
1.2地球物理勘探技术
地球物理勘探技术在水文地质勘察中发挥着重要作用,主要包括地震勘探、电法勘探和重力勘探等方法,地震勘探采用人工震源激发弹性波,通过地震波在地层中的传播特征分析地下介质的物性差异和地质构造,高密度地震勘探技术能够精确识别断层、岩溶等地质异常体,探测基岩面起伏和岩体完整性。电法勘探利用地层电性差异,采用电阻率法、激发极化法等手段,探测地下水分布和含水层特征,瞬变电磁法和可控源音频大地电磁测深技术,能够实现深部地质结构探测和含水层评价,重力勘探通过测量重力场异常,识别地下岩性变化和密度差异,探测深部地质构造,微重力测量技术在岩溶发育区和采空区勘察中具有显著优势,可准确探测地下空洞和软弱带分布。
1.3地下水动态监测技术
地下水动态监测是水文地质勘察的重要组成部分,采用自动化监测系统实时采集地下水位、水温、水质等参数,多参数水质监测仪器通过电导率、pH值、溶解氧等指标,评价地下水化学性质变化,水位自动监测采用压力式传感器和超声波传感器,实现连续记录和远程传输。抽水试验是评价含水层水文地质参数的有效手法,通过单孔抽水和群孔抽水试验获取渗透系数、储水系数等关键参数,示踪试验采用荧光染料、同位素等示踪剂,研究地下水流场特征和补给关系,在岩溶地区采用钻孔电视和声波测井技术,探测地下河道和溶洞发育情况,通过建立长期监测网络掌握地下水动态变化规律,预测工程建设对地下水环境的影响。
2.新型勘察技术的应用与创新
2.1遥感技术在水文地质勘察中的应用
航空航天遥感技术在水利水电工程水文地质勘察中得到广泛应用,高分辨率卫星遥感影像通过多光谱扫描和红外热成像,识别地表水体分布、植被覆盖和地质构造特征,合成孔径雷达干涉测量技术能够监测地表形变和位移,探测地质灾害隐患。激光雷达扫描系统通过高密度点云数据,构建精确的地形地貌三维模型,为水文地质分析提供地形基础,多时相遥感影像对比分析,揭示区域地质环境演化规律和地下水补给关系,无人机遥感系统实现低空高精度摄影测量,快速获取工程区影像资料和地形数据,机载高光谱遥感通过光谱特征识别,探测地表岩性变化和含水层分布,通过遥感数据与地面调查相结合建立区域水文地质概念模型,指导勘察工作布置。
2.2数字化测绘技术的创新应用
数字化测绘技术革新传统测绘手段,实现水文地质信息的快速采集和处理,全球卫星导航系统结合实时动态差分技术,提供厘米级定位精度,满足工程测量需求。三维激光扫描仪通过高速扫描获取地形点云数据,建立高精度地形模型和断面图,倾斜摄影测量技术采用多角度影像拍摄,重建工程区真实三维场景,数字化测绘系统集成GIS空间分析功能,实现地质要素自动提取和专题图自动生成,测绘数据采用分布式存储架构,建立工程测绘数据库,支持多源数据融合分析,移动测绘终端结合云计算平台,实现外业数据实时采集和在线处理,提高测绘效率。数字摄影测量工作站通过多视影像匹配技术,自动生成数字高程模型和正射影像图,三维可视化系统采用虚拟现实技术,构建工程区数字孪生模型,支持沉降变形分析和灾害预警,测绘数据质量控制采用智能检查软件,实现数据自动校验和纠正,综合测绘平台整合多种数据格式,建立统一的测绘成果管理体系,实现测绘资料的标准化和规范化管理。
2.3智能化勘察装备技术
智能化勘察装备在水文地质勘察中发挥重要作用。智能钻机采用自动化控制系统,实现钻进参数实时监测和自动调节,提高钻探效率和安全性,地球物理仪器集成智能传感器和数据采集系统,实现多参数同步测量和实时分析,水下机器人搭载声呐系统和摄像设备,探测水下地质构造和渗漏通道,智能测绘机器人通过激光雷达和多传感器系统,完成复杂环境下的自主测绘任务,智能勘察设备采用模块化设计,根据勘察需求灵活配置功能模块。远程监控系统实现勘察设备运行状态实时监测和故障诊断,保障设备可靠运行,人工智能算法在勘察数据处理中得到应用,提高数据解释精度和效率,通过建立智能化勘察装备管理平台实现设备调度优化和维护管理,降低勘察成本,提升勘察质量,智能化勘察装备的应用,标志着水文地质勘察进入智能化时代,为勘察技术创新发展提供有力支撑。
3.水文地质勘察技术的工程实践
3.1工程勘察技术的优化组合
水利水电工程勘察实践中,采用多种勘察技术优化组合能够提高勘察效率和精度,针对复杂地质条件,首先运用遥感解译和地球物理勘探确定重点勘察区域,再通过钻探验证和取样分析获取详细地质资料。在岩溶发育区域结合电法勘探和微重力测量探测溶洞分布,采用钻探和测井技术查明溶洞充填特征,对于深部断层破碎带,采用地震勘探和电磁法探测其展布规律,通过定向钻探获取破碎带岩芯样品,在含水层勘察中综合运用电法测深和抽水试验,查明地下水赋存条件和水文地质参数,通过各种勘察手段的有机结合克服单一技术局限性,实现勘察成果互相印证和补充。
3.2勘察成果的综合分析与应用
水文地质勘察成果采用数字化平台进行综合分析和应用,通过三维地质建模软件整合钻探、物探和测绘数据,构建工程区水文地质结构模型,利用地理信息系统对勘察数据进行空间分析,编制专题图件,直观展示地质要素分布规律。水文地质参数采用数理统计方法确定其代表值和变异特征,为工程设计提供可靠参数,通过数值模拟技术预测施工对地下水环境的影响优化工程设计方案,勘察成果为枢纽布置、防渗设计和支护方案提供地质依据,指导施工安全监测系统布置,在工程建设过程中通过勘察资料分析优化施工工艺确保施工安全和工程质量。
结束语:
水文地质勘察技术在水利水电工程建设中发挥着重要作用,通过多种勘察手段的有机结合能够全面掌握工程区域的地质和水文条件,随着科技进步,勘察技术将不断创新发展,为工程建设提供更加精确和全面的地质资料,在实际工程应用中需要根据具体工程特点,合理选择和优化勘察方案,确保勘察成果的可靠性和实用性,为水利水电工程的安全建设提供有力支撑。
参考文献
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