一种山岭综合管廊的水文地质分析方法、装置及存储介质与流程

1.本发明涉及水文地质技术领域，具体地涉及一种山岭综合管廊的水文地质分析方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.山岭综合管廊是一种管线高度集约化的山区市政基础设施，被普遍用于解决因管线维修或扩容而造成的损毁城市道路、影响城市市容和市民生活的问题。
3.通常，在山岭综合管廊建设前需要对其开展水文地质分析工作，以便查明场区水文地质条件和水文地质参数，这对于山岭综合管廊的规划设计选址、施工管廊的涌水量预测以及施工安全至关重要。目前，对于山岭综合管廊的水文地质分析多是基于单一手段的传统水文地质分析方式，而通过单一的分析手段只能获取基本的地质资料，满足基本的设计需求，无法满足多样的工程需要。


技术实现要素：

4.本公开实施例提供一种山岭综合管廊的水文地质分析方法、装置及存储介质，用于解决存在的相关技术问题。
5.根据本发明实施例的第一方面，提供一种山岭综合管廊的水文地质分析方法，所述水文地质分析方法包括：获取采用遥感手段勘察到的所述山岭综合管廊的工程场区的地质特征；获取采用工程勘探手段勘察到的所述山岭综合管廊的工程场区的水文地质数据；获取对所述山岭综合管廊的工程场区的地下水监测数据；以及根据所述地质特征、所述水文地质数据和所述地下水监测数据，模拟所述山岭综合管廊的工程场区的地下水变化，以在对所述山岭综合管廊建设施工前预测所述山岭综合管廊的工程场区在不同工况下的地下水流场。
6.优选的，所述水文地质分析方法还包括：设置对所述山岭综合管廊进行勘察的勘察范围和勘察精度。
7.优选的，所述获取采用遥感手段勘察到的所述山岭综合管廊的工程场区的地质特征包括：基于采用遥感手段得到的遥感卫片或者遥感航片，提取所述山岭综合管廊的工程场区的遥感影像；基于所述遥感影像中的影像特征，对所述遥感影像进行解译，得到包括地形地貌、地层岩性以及地质构造的地质特征。
8.优选的，所述工程勘探手段包括钻探方式、物探方式、抽水试验和/或压水试验，且所述水文地质数据包括：通过所述钻探方式或者物探方式而得到所述山岭综合管廊的工程场区的含水层分布条件、地下水补给、径流和排泄条件、储水和/或阻水构造；所述山岭综合管廊的工程场区的岩性地层透水性，该岩性地层透水性基于对所述山岭综合管廊的工程场区进行压水试验的压水数据而被获得；以及所述山岭综合管廊的工程场区的含水层的水文地质参数，该含水层的水文地质参数基于对所述山岭综合管廊的工程场区进行抽水试验而被获得。
9.优选的，所述地下水监测数据包括地下水质量评价数据和地下水水位周期性数据；并且，所述获取对所述山岭综合管廊的工程场区的地下水监测数据包括：对所述山岭综合管廊的工程场区的地下水进行取样测试分析，以得到所述山岭综合管廊的工程场区的地下水质量评价数据；监测所述山岭综合管廊的工程场区的地下水水位变化，得到所述地下水水位周期性数据。
10.优选的，根据所述地质特征、所述水文地质数据和所述地下水监测数据，模拟所述山岭综合管廊的工程场区的地下水变化，以预测所述山岭综合管廊的工程场区在不同工况下的地下水流场，包括：根据所勘察到的地质特征和水文地质数据，建立所述山岭综合管廊的工程场区的水文地质结构模型；确立用于表征所述山岭综合管廊的工程场区地下水变化的数学模型，并根据所述水文地质结构模型，建立所述山岭综合管廊工程场区的地下水数值模型；根据所获取到的地下水监测数据，调节所述地下水数值模型的模型参数，对所述地下水数值模型进行识别验证；基于识别验证后的地下水数值模型，在对所述山岭综合管廊施工前模拟所述山岭综合管廊的工程场区在不同工况下的地下水变化。
11.优选的，所述水文地质分析方法还包括：在对所述山岭综合施工及运行期间，监测所述山岭综合管廊的涌水情况。
12.优选的，所述监测所述山岭综合管廊的涌水情况，包括：基于配置于所述山岭综合管廊内的流量监测断面，获取所述山岭综合管廊的排水流量数据；对所获取到的排水流量数据进行分析，以得到所述山岭综合管廊在施工期和运行期的涌水情况。
13.根据本发明实施例的第二方面，提供一种应用于山岭综合管廊的水文地质勘察装置，所述装置包括：第一获取单元，获取采用遥感手段勘察到的所述山岭综合管廊的工程场区的地质特征；第二获取单元，获取采用工程勘探手段勘察到的所述山岭综合管廊的工程场区的水文地质数据；监测单元，监测所述山岭综合管廊的工程场区的地下水情况，获取地下水监测数据；以及模拟单元，与所述第一获取单元、所述第二获取单元和所述第三获取单元通信，用于根据所述地质特征、所述水文地质数据和所述地下水监测数据，模拟所述山岭综合管廊的工程场区的地下水变化，以在对所述山岭综合管廊施工前预测所述山岭综合管廊的工程场区在不同工况下的地下水流场。
14.根据本发明实施例的第三方面，提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行第一方面或者第一方面任一项所述的水文地质分析方法。
15.通过上述技术方案，可以对山岭综合管廊综合进行水文地质分析，从多个角度全面了解山岭综合管廊场区的水文地质条件，为山岭综合管廊的施工和建设提供更为准确的地下水预测数据，满足对于山岭综合管廊的多种工程需要。
16.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
17.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
18.图1是根据一示例性实施例示出的一种山岭综合管廊的水文地质分析方法流程
图；
19.图2是根据一示例性实施例示出的一种获取山岭综合管廊的工程场区的地质特征方法流程图；
20.图3是根据一示例性实施例示出的一种获取山岭综合管廊的工程场区的地下水监测数据方法流程图；
21.图4是根据一示例性实施例示出的一种模拟山岭综合管廊的工程场区的地下水变化的方法流程图；
22.图5是根据一示例性实施例示出的一种监测山岭综合管廊的涌水情况方法流程图；
23.图6是根据一示例性实施例示出的一种山岭综合管廊的水文地质分析装置框图。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
25.水文地质分析对于施工建设、工程设计以及地质灾害防治等方面起着重要的作用。本公开实施例的山岭综合管廊需要建设于水文地质情况复杂的山岭隧道中，为了保障山岭综合管廊施工建设，减少水文地质问题对于工程的危害，因此对于山岭综合管廊的水文地质分析则显得尤为关键。而目前，对于山岭综合管廊的水文地质分析手段过于传统单一，其只能获取到基本的水文地质资料，无法满足更多的工程需要。
26.鉴于此，本公开提供了一种山岭综合管廊的水文地质分析方法，如图1所示，水文地质分析方法包括步骤s11至s14：
27.步骤s11，获取采用遥感手段勘察到的山岭综合管廊的工程场区的地质特征。
28.步骤s12，获取采用工程勘探手段勘察到的山岭综合管廊的工程场区的水文地质数据。
29.步骤s13，获取对山岭综合管廊的工程场区的地下水监测数据。
30.步骤s14，根据地质特征、水文地质数据和地下水监测数据，模拟山岭综合管廊的工程场区的地下水变化，以在对山岭综合管廊施工前预测所述山岭综合管廊的工程场区在不同工况下的地下水流场。
31.通过上述步骤，本公开实施例采用多种手段从多个角度分析山岭综合管廊的工程场区的水文地质条件，从而为山岭综合管廊施工建设提供准确的地下水文预测，可以满足不同工况的工程需要，更好的服务于山岭综合管廊的施工建设。
32.以下则针对上述分析方法的过程进行进一步详细的说明。
33.本公开实施例中，在对山岭综合管廊勘察之前，即在步骤s11
‑
s14之前，还可以设置对所述山岭综合管廊勘察的勘察范围和勘察精度。具体的，收集获取山岭综合管廊的规划设计等方面的资料，梳理分析对于山岭综合管廊建设所面临的水文地质问题，进而确定对于山岭综合管廊工程场区的勘察精度和勘察范围，以便于对山岭综合管廊做出更为准确的水文地质分析。
34.对于步骤s11，本公开实施例基于遥感技术远距离探测目标地物，获取其反射的电磁波信息，以分析山岭综合管廊的工程场区的地质特征。例如，基于遥感技术，获取山岭综
合管廊的工程场区所在区域中各种地质体所反射的电磁波，分析该区域的地质地形地貌、地层岩性、地质构造等。相比采用实地野外调查研究，本公开实施例采用遥感手段，勘察周期短，大大节约人力物力，同时更适用于山岭综合管廊所处的地理环境。
35.在一优选实施例中，本公开提供了一种基于遥感手段获取地质特征的方法，如图2所示，即对应于上述的步骤s11，获取地质特征方法包括步骤s111
‑
s112：
36.步骤s111，基于采用遥感手段得到的遥感卫片或者遥感航片，提取所述山岭综合管廊的工程场区的遥感影像。
37.本公开实施例中，遥感卫片或者遥感航片是基于遥感手段从空中向地面拍摄所获得的像片。根据山岭综合管廊的规划设计，从遥感卫片或者遥感航片中提取山岭综合管廊的工程场区的遥感图像。该遥感图像可以从宏观角度获取该区域的地质特征资料，相比普通地图，具有丰富的地面信息。
38.步骤s112，基于所述遥感影像中的影像特征，对所述遥感影像进行解译，得到包括地形地貌、地层岩性以及地质构造的地质特征。
39.基于步骤s111所提取到的遥感影像，根据地物目标在遥感图像中所反映出的波谱、时相、空间等方面特征，解译得到山岭综合管廊的工程场区的地质特征。具体的，本公开实施例从地形地貌、地层岩性以及地质构造三个方面，分析山岭综合管廊的工程场区的地质特征：
40.对于地形地貌，本公开实施例从地形坡度、地貌类型、土地利用类型和植被类型来分别解译。举例而言，对于地形地貌中的地形坡度解译，主要是利用数字高程模型数据并在gis平台进行计算，以得到相关地形坡度数据。地貌类型则按照基于高程和坡度大小划分的中山、低山和平原这三种类型分别进行解译。土地利用类型则参考土地利用现状分类标准进行划分，采用人机交互方式进行解译。植被类型信息采用监督分类方法进行解译。
41.对于地层岩性，本公开实施例从沉积岩、岩浆岩和变质岩三种类型来分别解译。以及对于地质构造则从断裂构造、其他线性构造和岩脉来分别进行解译。具体的，对于地层岩性和地质构造的解译主要依据遥感航片，并参考区域1:5万地质图，通过遥感影像所反映出的影像纹理、色调差异等影像特征建立解译标志。
42.将基于上述解译方式的解译结果汇总分析，从而得到山岭综合管廊的工程场区的地形地貌、地层岩性、地质构造等方面的地质特征。
43.为了能够获得更为准确的地质特征，本公开实施例还可以针对所解译出的地质特征进行实地野外验证。通过与野外试验获得地质数据进行比对分析，最终得到准确的地质特征数据。该方法可以满足山岭综合管廊的不同的工程需要以及对于工程所要面临的水文地质问题提供更准确的参考数据。
44.对于步骤s12，本公开实施例采用工程勘探手段进一步勘察山岭工程场区的水文地质数据，为合理开采和设计施工提供准确的水文地质数据。
45.在一优选的实施例中，工程勘探手段包括钻探方式、物探方式、抽水试验和/或压水试验。举例而言，通过所述钻探方式或者物探方式得到所述山岭综合管廊的工程场区的含水层分布条件、地下水补给、径流和排泄条件、储水和/或阻水构造。其中，物探方式采用综合物探手段，包括电法、磁法、重力法、和地震法等。通过对在不同地层岩性处选取钻孔进行压水试验而得到的压水数据分析得到山岭综合管廊的工程场区的岩性地层透水性。对于
山岭综合管廊的工程场区的含水层的水文地质参数则通过采用抽水试验获得。其中，含水层的水文地质参数包括含水层的渗透系数、导水系数、压力传导系数、给水度、越流系数等。以获取含水层的渗透系数为例，在山岭综合管廊的工程场区选取典型钻孔处下管、填料、洗井后进行抽水试验，进而采集抽水试验的试验数据。该抽水试验可以根据工程场区的实际情况采集稳定流抽水试验数据或者是非稳定流抽水试验数据，并采用aquifer test软件计算得到含水层的渗透系数。可见，本公开实施例采用多种勘察方式综合获取山岭综合管廊的工程场区的水文地质数据，为山岭综合管廊的施工建设提供准确的数据参考，进而可以采取有效的防护措施，提高工程的安全性和可靠性。
46.对于步骤s13，考虑到地下水对于山岭综合管廊的施工影响以及预防可能产生的岩土工程危害，本公开实施例通过监测山岭综合管廊的工程场区的地下水情况，获取地下水监测数据，为工程建设提供准确科学的参考数据。
47.在一优选实施例中，提供了一种获取对所述山岭综合管廊的工程场区的地下水监测数据的方法。其中，地下水监测数据包括地下水质量评价数据和地下水水位周期性数据。如图3所示，具体方法包括步骤s131
‑
s132：
48.步骤s131，对所述山岭综合管廊的工程场区的地下水进行取样测试分析，以得到所述山岭综合管廊的工程场区的地下水质量评价数据。
49.具体的，在山岭综合管廊的工程场区建立地下水监测井，并在建成的地下水监测井内抽取地下水水样，分析包括地下水化学类型、地下水污染因数、电导率、水温等地下水参数，从而进行山岭综合管廊的地下水质量分析和评价。同时，本公开实施例还可以根据所抽取水样的地下水化学类型结合不同区域地下水化学特征分析山岭综合管廊的工程场区的地下水补径排条件和演化规律。
50.步骤s132，监测所述山岭综合管廊的工程场区的地下水水位变化，得到所述地下水水位周期性数据。
51.具体的，在建成的地下水监测井内配置地下水位自动监测设备并设置井口保护装置，通过自动监测设备对山岭综合管廊的工程场区的地下水位进行连续监测，进而获得地下水位的周期性数据。
52.通过步骤s131
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s132，本公开实施例不仅可以对地下水进行质量评价，还能够实时监测地下水位变化，分析地下水位变化规律。
53.对于步骤s14，根据步骤s11至s13所获取到的地质特征、水文地质数据和地下水监测数据，分析模拟山岭综合管廊的工程场区在不同工况下的地下水动态规律，可以实现对于不同工况的地下水预测。
54.在一优选的实施例中，给出了对山岭综合管廊的工程场区的地下水变化的模拟过程，其包括步骤s141
‑
s143：
55.步骤s141，根据所勘察到的地质特征和水文地质数据，建立所述山岭综合管廊的工程场区的水文地质结构模型。
56.具体的，对收集的山岭综合管廊的规划设计资料、基于遥感技术所解译得到的地质特征以及通过工程勘察手段所获取到的水文地质数据等进行整理分析，选用geostation、gocad、gms等三维地质建模软件建模得到山岭综合管廊的工程场区的水文地质结构模型。
57.步骤s142中，确立用于表征所述山岭综合管廊的工程场区地下水变化的数学模型，并根据所述水文地质结构模型，建立所述山岭综合管廊工程场区的地下水数值模型。
58.具体的，首先，对所确立的数学模型利用gms或visual modflow等地下水数值模拟软件，并根据对山岭综合管廊的工程场区的勘察资料和地下水位监测数据，确定合理的模拟范围和时间。其次，进行网格剖分和时间离散以及进行补给项和排泄项处理以确定边界条件和初始条件。最后，结合步骤s141所生成的水文地质结构模型，建立山岭综合管廊工程场区的地下水数值模型。
59.步骤s143，根据所获取到的地下水监测数据，调节所述地下水数值模型的模型参数，对所述地下水数值模型进行识别验证。
60.具体的，将水文地质试验获取的试验数据作为模型可调节参数以及将地下水监测井所监测得到的地下水水位数据作为初始流场绘制依据和水位拟合数据，通过调节地下水数值模型参数完成模型的识别和验证。
61.在步骤s144中，基于识别验证后的地下水数值模型模拟得到所述山岭综合管廊的工程场区在不同工况下的地下水变化。
62.具体的，利用识别验证好的地下水数值模型进行地下水流场预测，可以分别预测不同气候条件、不同开采条件等不同工况下的地下水流场。
63.通过上述步骤s141
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s144，本公开实施例可以基于对山岭综合管廊的工程场区勘察所获取到的地质特征和水文地质数据以及所监测得到的地下水情况，在对山岭综合管廊施工前预先模拟不同工况下的地下水流场，为山岭综合管廊的施工建设提供有力的数据模拟参考，同时还可以针对可能遇到的水文地质问题，预先准备相应的防范措施，进一步提升对于山岭综合管廊工程施工的安全性和可靠性。
64.通过上述实施例的说明可以看出，对山岭综合管廊的水文地质勘察以及地下水模拟主要应用于在山岭综合管廊施工前期，本公开实施例为了保证在山岭综合管廊建设施工期间的工程安全性，进一步提出了在山岭综合管廊施工及运行期间，监测山岭综合管廊的涌水情况。如图5所示，具体包括步骤s15至步骤s16：
65.步骤s15中，基于配置于所述山岭综合管廊内的流量监测断面，获取所述山岭综合管廊的排水流量数据。
66.具体的，在山岭综合管廊建设过程中，在管廊内两侧的排水通道内设置流量监测断面，且流量监测断面设置于山岭综合管廊中支洞、竖井等易于监测水文地质变化的结构处。流量监测断面采用矩形堰或三角堰，且在堰口安装流量自动监测设备。该流量自动监测设备可以将山岭综合管廊在施工期和运行期的排水流量数据实时进行远程传输。
67.步骤s16中，对所获取到的排水流量数据进行分析，以得到所述山岭综合管廊在施工期和运行期的涌水情况。
68.针对流量自动监测设备所传输的排水流量数据进行分析，分析山岭综合管廊施工过程中的涌水规律，进一步有助于查明分析山岭综合管廊的水文地质条件，保证山岭综合管廊的工程施工安全进行。
69.综上，本公开具有以下优点：1)采用多种勘察手段获取地质特征和水文地质数据，综合分析山岭综合管廊的水文地质条件；2)能够实时监测山岭综合管廊的工程场区的地下水情况，获取精确的地下水信息；3)能够模拟预测不同工况下的地下水流场，满足多样的工
程需要，保障工程的安全和稳定性。
70.相应的，本公开实施例还提供了一种山岭综合管廊的水文地质分析装置10，如图6所示，所述装置10包括：第一获取单元101，获取采用遥感手段勘察到的所述山岭综合管廊的工程场区的地质特征；第二获取单元102，获取采用工程勘探手段勘察到的所述山岭综合管廊的工程场区的水文地质数据；第三获取单元103，获取对所述山岭综合管廊的工程场区的地下水监测数据；以及模拟单元104，与所述第一获取单元、所述第二获取单元和所述第三获取单元通信，用于根据所述地质特征、所述水文地质数据和所述地下水监测数据，模拟所述山岭综合管廊的工程场区的地下水变化，以在对所述山岭综合管廊施工前预测所述山岭综合管廊的工程场区在不同工况下的地下水流场。
71.本发明实施例的水文地质分析装置与上述水文地质分析方法的实施例的具体实施细节及效果相同，在此不再赘述。
72.本公开实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述任一实施例所述的水文地质分析方法。
73.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
74.本技术是参照根据本技术实施例的方法、装置、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
75.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
76.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
77.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
78.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
79.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。
计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd
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rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
80.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
81.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。