水文地质领域中GIS技术的运用

水文地质领域中GIS技术的运用

安德陶,闫伟,袁宝新,马志勇,董国良,苑珊珊,李俊峰

山东省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质大队（山东省鲁北地质工程勘察院）山东 德州 253000

摘要：地理信息系统（GIS）是现阶段研究水文地质相关问题的常用工具之一，促进其创新应用也是世界各国重点研究的一类问题。GIS技术有精准、可靠、适用性强、高效化等诸多有点，将其用于水文地质领域不仅能提升相关研究数据的精准度，还能节省下很多人力物力资源，促进水文地质工作顺利开展。分析GIS技术和水文地质的结合现状，阐述GIS技术在水灾防控、水资源管理、水位线图绘制、地面沉降监测、水质评价等方面耳朵应用情况，以供同行借鉴。

关键词：水文地质；地理信息系统；技术应用

引言

新时期下，地下水被用在各个行业中，是我国农业灌溉用水的主要来源。因为过度开采地下水及水源自身特点，以致现实使用过程中时常出现沼泽化、盐渍化等问题，长此以往造成地面沉降，对生态环保效果及国家经济平稳发展状态均会产生较大的负面影响。GIS是基于计算机硬件形成的一类综合性技术，现如今其呈现出多元化的迅速发展态势，在土地、城市规划、测绘等领域均有应用，将其用于水文地质领域，能显著提升工作效率，体现出巨大的应用价值。

1  GIS技术在水文地质领域的应用概述

1.1 水文地质学

水文地质学作为地质学科的一个重要分支，其选择地下水作为主要研究对象，根据地表、地形特征勘测地下水资源储量、地下水特性，进而为后期开发及应用地下水资源提供科学指导。新时期下，水文地质工作着重研究地质地貌、水文气候、土壤植被等相关问题，采集并汇总工作实践中形成的各类信息，进而更客观地解读水资源的储量、质量、分布特点及其和周围地质条件之间的关联性，以文字、图表、图像或(数字高程模型（DEM）)等作为载体呈现出来，为相关部门合力开发利用、保护水资源及防控各类地质灾害等提供较充足的理论依据。

1.2  GIS技术

水文地质勘查工作过程中会形成大量数据，并且多数勘测现场地形复杂、环境恶劣，如果组织人力去搜集相关数据，不仅需要耗用很多人力、物力资源，也无法满足新时期下对地质勘测工作提出的高要求[1]。

GIS是一门多专业交叉的综合类学科，会涉及到地理学、计算机学、遥感学等诸多知识，可以将其看成是以计算机系统作为基础，执行数据采集、编辑、分析等管理活动的一类技术系统。上个世纪70年代初期我国开始应用GIS技术，将其用于水文地质领域，不仅明显缩短了研究工作的时间，也使研究结果的精准度得到保障，促进水文地质学的快速、持续化发展。

关于GIS技术用于水文地质领域的问题，可以理解成使用计算机系统去分析卫星遥感监测搭到的各类数据，进而对水文数据信息进修采集、梳理、汇总、分类和分析等一系列处理，对地下水资源现状有全面了解，预测其后续发展趋势，更科学地化水资源开发、保护方案等。

2 在水文地质中的应用

2.1 水灾预防

将GIS用于水灾预防方面能充分体现出技术价值，灾害的发生有不确定、多边形及复杂性等特征，实际中开展防洪救灾活动时配合应用灾难管理系统，这种系统能完整、安全地存储既往水灾信息样本，将其作为抗洪救灾分析工作的主要样本来源，为相关部门归纳过往抗洪防汛经验及明确水文地质发展趋向等提供便利条件，并将其作为预测区域内洪灾事件发生风险的主要依据。有关部门将信息化管理系统、灾难管理及决策管理为一体，不仅能使用数据精准性得到保障，还能帮助工作人员科学决策。在GIS系统的协助下，工作人员能快速且全面地了解现场的地貌地形特征、土质数据等，增加定位的精准度，编制可行的处理方案。结合应用GIS和信息化管理系统能进一步增加系统的应用效果，协助工作人员更精准地分析区域内水土情况，采用有效的措施防范水土流失问题[2]。在水灾预防中GIS技术的应用还体现在决策方面，工作人员结合GIS系统数据合理预测水灾的严重性、危害程度等，划分不同类型水灾的所属等级，能显著增加防灾、抗灾计划的精准度、实效性。GIS技术还能仿真救灾现场，摸索相关问题的最优解，进而取得最理想的防灾效果。

2.2 水资源管理

水是生命之源，关系着人类社会的存亡，故而加强水资源的管理具有很大现实意义。GIS技术用于水资源开发实践中能发挥出良好的管控作用，对外彰显出科学开发水资源的理念，有助于增加水资源利用的长久性。GIS技术与用于地下水管理体系中，能建设出地下水信息模型，帮助相关部门编制合理、可行的地下水资源开发方案。运用GIS技术能全面采集地下水资源相关信息，并且对其实现了智能化处理，这样工作人员就能更快速、直观地了解到当前辖区内地下水分布状况，规避了传统地下水管理形式中信息呈现不全面的问题，增加了决策的精准度，提升地下水管理效果，有利于改善地下水资源质量。

2.3 水位线图绘制

绘制水位线图是地下水管理体系的一个重要过程，工作人员合理应用GIS技术能增加整个水位线图绘制的精准度，使水位线图质量得到更大保障。基于GIS技术绘制水位线图时最大的特点是充分应用了现代工程建模思想， TIN 、GRD建模等均是常见的建模方式。工作人员用TIN模型绘制水位线图时要密切关注地下水位线的改变情况，以线图作为载体清晰地呈现出这种变化，以上这种仿真式的建模方式能帮助工作人员快速、全面地掌握当前地下水位改变情况，编制合理、有效的方案措施等控制地下水位。GRD建模同样是GIS技术的应用典范，可以和TIN建模联合应用，能进一步提升建模效果，更加充分体现出GIS技术的应用价值。

2.4 地面沉降监测

过度开采地下水资源很容易引起及加速地面沉降情况，地面沉降会给社会带来很大的危害，这也是最近几年越来越多的人开始密切关注地面沉降问题的原因，GIS技术能给地面沉降研究工作带来很多帮助，监测地面沉降也是GIS技术用于水文地质领域的一个重要方面。

GIS技术和地面沉降监测体系的结合应用主要是预测地面沉降范围、量及创建防沉降方案等方面。比如基于Arc 平台与Map-basic语言开发防地面沉降的信息化系统，工作人员可以利用该系统合理地预测地面沉降的幅度及趋势，为编制相关应对措施提供可靠依据[3]。

2.5 水质评价

众所周知，地下水污染防治是一项极为复杂的工作，水文部门结合地下水水质评价体系和GIS技术，创建水质测评系统，利用该系统能较为精准地判断出地下水内的污染物类型，测定出其含量多少。评价地下水水质时需要结合多项标准，这也决定了水质评价工作的复杂性、长期性。可见水质评价体系内储存了大量数据且对这些数据处理效果提出了较高的要求，用GIS技术能快捷、高效化地执行地下水相关数据的采集任务，并用智能化系统集成分析这些数据，明显增加地下水水质评价体系的规范性、精准性，确保其投用过程中取得更理想的成效。

3 结束语

GIS技术用在水文地质领域体现出巨大的价值，但是客观上讲，GIS在水文地质中的应用还有很大的拓展空间，未来可以尝试从可视化效应优化、联合应用遥感技术、集成化建模等方面着手，以使GIS技术应用过程中发挥更大的效力，应用作用最大化，为我国水文地质行业壮大发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]包选贵,李成林.基于GIS技术的水文地质及突水预警信息管理系统设计[J].微型电脑应用,2019:8-10.

[2]赵卫华,郭俊慧,王建华等.基于GIS的高速公路隧道水文地质数据管理与应用[J].低温建筑技术,2020:104+114.

[3]万晓明,凌丹丹,马国玺等.基于GIS的三维水文地质建模及应用——以咸阳市为例[J].华南地质与矿产,2020:72-79.