山东省第四地质矿产勘查院 261021
摘要：地质雷到作为一种集合现阶段较高科技的检测设备，能够有效的实现对待探测物体定位及相关信息搜集，并且还可在探测的同时，实现对目标物位置及形态图像的生成，这是现阶段其他探测设备所不具备的。因为其诸多优点，已被广泛的应用至矿产、水利、电力、铁路等多个的相关探测活动中。下面就对地质雷达在地下水检测中的应用进行分析，希望可供相关从业者的参考借鉴。
关键词：地质雷达；地下水；检测技术；应用
前言：
地下水作为建筑工程施工与地质工程施工中所必须考虑的一项问题，对工程线路设置及其工程施工技术选取有着十分重要的意义。所以，若想有效的保证工程项目工程建设的质量及其后期施工工序的顺利进行，我们必须重视对该地区地下水的准确探测及检测。基于此，本文主要简要的阐述了地质雷达在地下水检测中的应用进行简要的阐述。
1 地下水的的定义分析
地下水顾名思义，就是地面以下的水，然而随着应用领域的不同，对地下水的定义也有所差异，一般情况下地下水指的是地表以下，土壤或岩石孔隙中的含水层，不过也有人认为地层水达到饱和的水分，始称地下水。从环境保护角度讲，采用前者更有意义，地下水是大自然赋予人类社会的宝贵资源，是地球水循环中不可或缺的重要部分，据估计，地球上的总水量约为一亿四千万方，其中海水约占97.3%，淡水仅占2.7%，而地下水则更少，仅为淡水资源的1/5，我国是一个缺水国家，巨大的人口压力加剧了水资源短缺的严峻形势。在干旱――半干旱地区和西南岩溶石山地区，地下水是主要的甚至是唯一的供水水源，在地表水资源相对丰富的东部、南部和沿海地区，随着经济的发展，地下水也越来越成为重要的供水水源，地下水的保护也显得非常重要。地下水是城市生活用水、工业用水和农田灌溉的重要供水水源。据不完全统计，在我国 181个大中城市中，有61个城市以地下水作为供水水源，有40个城市以地表水和地下水联合作为供水水源，全国有1/3的人口饮用地下水。就水质而言，地下水是自然界提供给人类的最好的饮用水水源。但令人担忧的是，地下水亦难以幸免于污染，并且一旦被污染，极难治理。
2 地质雷达的概述分析
2.1 工作原理分析
地质雷达（GPR）通过分析和研究电磁波在地下介质中的传播规律与波场特点来探查明地下介质的构造。地质雷达的工作方式是通过发射天线T发射主频为 106～109Hz 的高频电磁波，使用接收天线 R接收从地下反射回来的高频电磁波。地质雷达具备以下优点：第一，它是一种无损原位探测技术，可以在各种工程现场安全使用；第二，具有良好的抗干扰能力；第三，能够提供现场实时的直观成像剖面，并且能够获得令人满意的探测深度和分辨率；第四，数据采集方便快捷，作业效率高。
2.2 特点分析
地质雷达归根结底是一种地球物理方法，具有地球物理方法的共同特征，但是在实际的操作过程中，又同其他的地球物理方法有所区别，主要表现为以下几个方面：①地质雷达具有较其他探测设备更高的分辨率和识别率，可以更加准确的定位和绘制待测物体。②地质雷达具有较强的无损性特点，也就是说在使用和探测的过程中可以不对待测物体和周围的地质环境造成损害。③地质雷达的探测效率高，也就是说这种方式同以往的探测方式相比，可以实现更加简便的操作，一点程度上提高了工作效率。④ 地质雷达可以再探测后形成直观的探测结果，也就是说它说独具的图像显示功能，可以更加直观的反应待测物体。⑤技术难度大。也就是说由于地质雷达的作用原理是通过电磁波的传输来实现的，所以在实际的操作过程中需要较为严格的实施环境，因而也就一定程度上加大了施工难度。
3 地下水环境的监测要素
有关地下水环境监测。可分为人工监测与自动监测两种形式，但是结合我国实际情况，以人工监测手段为主，其中包含如下要素。
3.1 水位
水位监测是地下水环境监测中最基本、最重要的内容。在人工测量地下水位过程中，采取电接触悬垂式水尺或者测量方式。
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3.2 水温
在对地下水的水文进行人工测量时，需要应用各种数字式温度计，如果需要独立测量水温，则应使用铂电阻、半导体等传感器。在实际应用过程中，一般将测量水温传感器与其他传感器相结合，形成多个参数的水质传感器。
3.3 水质
有关地下水环境中水质的监测，一般为人工取样、实验室分析相结合的方式。地下水采样，主要应用到地下水的采样器与采样泵。应用人工测量地下水水质参数的办法，也可利用便携式自动测量仪完成，提高采样现场分析的精准性。
3.4 开采量
地下水通过人工抽取以及自动出流的方式流出地面。根据出水方式的不同。通过明渠流量及管道测量方式，完成水量的测量。另外，测量地下水的流速及流向问题，主要应用电位差法、示踪法及抽水试验法，一般在定性范畴应用较多
4 地质雷达在地下水检测中的实际应用分析
4.1 探测技术
由于地下存在水、岩石、砂石等几种物质，要想较快的区分出水的位置和流量，就必须要从水的特殊属性入手，因为水的导电率明显的高于其他两种物质，所以在探测过程中，可以采用电流探测的方式。第一，可以根据地质雷达的电磁波的反射情况，确定出电流较大位置为水。第二，根据电磁波的变化情况，确定水的流向问题。
在对该次地质情况进行探测的过程中，施工人员通过对塌陷位置的布设剖面来实现，总共的布设长度为12米，其中打点的间隔为1米，总共布设的测量点为70个。
4.2 探测资料解释与分析
在探测过程中，混凝土管道的周边情况为探测的重点环节，所以为了确定混凝土管道周围是否存在异常的水流破坏情况，必须要采用多种方式对其进行定位、绘制图像、频谱分析。
4.2.1富含水异常
在发射电磁波的过程中发现，电磁波进入传播介质的速度较快，而反射回来的速度较慢，这种情况显示管道内存有较多的地下水。又由于在管道中产生了连续负波，该区域表面的能量较弱，水含量较高。
4.2.2管道异常
在测量活动开展前，一定要对周围的环境进行处理，要保证测量场地的平整，避免由于地形和地势影响测量的结果。
通过对该区域的探测和图谱的绘制可以发现，管道周围的区域为低能量区，而右侧不远位置有一个较为明显的高能量区，并且呈现出圆弧形。这也就表示圆形的封闭区内存在着水流的异常。通过对高频波的发射和回收我们可以发现，管道内存有大量的污水，导致了其呈现出一个特定形状的波频。
4.2.3其他各典型测线的解释
经过相关分析得出，测线6与1附近管道异常特征存在明显差别，差别在于圆形异常区内高能量高频率的信号基本不存在，推断管内的污水排出较多；7线管道异常特征极不明显，其他测线上的圆形异常区在该测线上基本不存在，推断该区域的排污管被管桩打碎，推断管内的污水排出多、且有较多泥沙流入，因为泥沙的成分和含量决定了具有较低的导电率，所以如果波频的变化不明显，就应该判断为此处的地下水已经排出；8 线管道异常显示为“云状”，也就是说还存在较大面积的污水和泥沙的混合区域，所以可以推断该处排污管虽然未被管桩击穿、但已经严重变形，泥沙流入相对较少、管内的污水排出慢。所以要求工程施工人员在制定施工方案时要充分的考虑这些因素，避免造成二次伤害。
5 结语：
总之，地质雷达探测技术作为一种新型地质探测的方式，因为地质雷达检测技术（GPR）的应用范围较为广泛、穿透深度大、非接触连续测量、快速简便、结果直观等优点，将其用于地下水探测以及地下环境监测已成为水利和物探行业研究的热点。由于地下水对于各种市政工程和基础设施建设工程的施工都有着非常重要的影响，因此，加强对地下水的检测和探测技术研究刻不容缓。
参考文献：
[1]胡少伟.陆俊.牛志国.高速地质雷达在引水隧洞混凝土衬砌质量检测中的应用[J].水利水运工程学报，2010（2）：1-6.
论文作者:瞿连清
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/9/28
标签：地下水论文; 地质论文; 测量论文; 电磁波论文; 方式论文; 过程中论文; 管道论文; 《基层建设》2016年13期论文;