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摘要：目前，我国水利水电工程发展很快，为经济建设带来重要支持。水利水电工程经常面临复杂的地层及构造，涉及到的地质信息日趋增多且更加复杂化、多元化，二维静态表达方式对地质资料分析缺乏直观性，难以真实反映出地质情况。由此，采用三维地质建模，借助信息化技术及数字化技术，大大提高了数据收集、处理效果，实现地层界面、断层等的可视化分析，下面将详细介绍水利水电工程中的具体应用流程及方法。
关键词：三维地质建模技术；水利水电工程；地质建模
1三维地质建模技术研究现状
三维地质建模是指采用适当的数据结构在计算机中建立能反映地质构造的形态和各要素之间关系以及地质体物理、化学属性空间分布等地质特征的数学模型。三维地质建模是一种基于勘探钻孔、地质剖面图、地质平面图、地表等值线、物探资料等稀疏数据进行空间插值形成地质立体模型的三维可视化方法，其本质是一个用于模拟地下空间结构和地质现象的数学建模过程。自１９９３年加拿大学者Ｈｏｕｌｄｉｎｇ正式提出三维地学建模的概念以来，各国学者对地质建模及地学信息可视化技术进行了深入的研究与探讨，提出了一系列的建模算法。法国Ｎａｎｃｙ大学的Ｊ．Ｌ．Ｍａｌ－ｌｅｔ教授提出了离散光滑插值（ＤＳＩ）算法，并基于该算法研发了国际上最著名的三维地质建模软件Ｇｏ－ＣＡＤ。ＤＳＩ算法是三维地学可视化领域内里程碑式的技术，标志着三维地质曲面建模技术取得了重大突破。三维地质建模最先在油气勘探、采矿设计和矿山管理中得到应用，然后扩展到其他相关领域，如水文地质、工程地质、环境地质、城市地质勘探、城市地下空间管理等。经过多年的发展，国外在理论、程序开发以及实例应用等方面均取得了大量的成果，也开发出不少商业软件。国内关于三维地质建模相关的研究起步较晚，但近年发展迅速，并取得了一系列的研究成果。吴冲龙在９０年代提出了盆地三维地层格架建模方法以建立沉积盆地的地质模型，随后其团队在基于钻孔、剖面及多源数据的建模、矢量剪切技术等方面进行了深入的研究，并将其集成到了国产矿山建模软件ＧｅｏＶｉｅｗ中。潘懋研究了一种基于边界表达的三维建模方法，通过剖面上空间要素的拓扑关系来生成地质体的边界。吴信才等基于ＴＩＮ和ＴＥＮ混合数据结构构建了早期的城市三维地质建模系统，探讨了城市三维地质数据的采集、管理与发布等问题，其团队逐渐发展了以钻孔数据为主，融合ＤＥＭ、地质平面图、地质剖面图等多源数据的自动建模方法，并将其集成到ＭａｐＧＩＳ软件的三维建模工具中。侯卫生针对地质模型的不确定性展开研究，采用熵权法分析建成模型的误差，基于蒙特卡罗模拟研究地质模型中地层分界位置的不确定性。郭甲腾将基于径向基函数的三维隐式建模技术成功运用到矿山建模中建立三维矿体模型，并开始了基于ＳＶＭ及其他分类算法的隐式建模的初步探索。
2三维地质建模技术在水利水电工程中的应用
2.1工程对象建模流程
2.1.1河流水面及地表面模型
三维设计工作基础是地表面，同时也是地质建模的基础表面，保证使用数据的统一与规范的前提是使用合理的地形面。地形面模型的构建必须满足设计专业软件的需求。地表面模型。需要充分收集水上及水下地形数据，将统一的整体模型构建出来，建模应用到河流两侧与中间测绘点云数据，然后通过对地表面模型剪切操作，最终得到河流水面模型；对于地形面模型，依据地质勘探点与物探测量点校核及更新地形面，这是保证地形面精准的关键。
2.1.2覆盖层建模
建模方法的选择。对于覆盖层建模来说，必须对覆盖层堆积成因充分分析，依据现有数据选择出最适宜的建模方法。比如，滑坡体建模，就要先对滑坡中部、滑动面堆积厚度变化仔细考察分析，而冲积层建模则要充分把握河流特点，建模采用分层控制法。
2.1.3地层与构造建模
为保证面模型通过现有分界点将地层及构造整体变化特点反应出来，就要综合不同分界点特征线或者特征面拟合建模[1]。分界点上可以将该处对象变化反映出来，比如，倾向线或者小范围面等。
2.1.4剖面线建模
因为缺少产状信息，并且存在不规则的形态特征，需要更多的数据控制形态变化，这是透水率界限面、水位面建模的特点。通过剖面可以将各类现有离散点连接起来，这样不仅可以增加数据量，还能给定拟合方向，将拟合成目标面的速度加快。
2.1.5模型的可视化分析
通过一系列流程最终建成三维地质模型后，最终可以得到地上地质体的三维地质模型。通过该模型可以了解到不同地质单元空间分布形态、特点、不同空间相互关系等，可以对前期的勘察结果进行验证，同时通过分析模型，为后续的勘察及设计提供了科学依据。
2.2三维地质建模基本流程
2.2.1准备数据
对原始数据进行筛选，并对筛选出的数据建模。用于建模的数据除了地形数据、物探数据、勘探数据以外，还包括试验数据。分别对这些数据整理归纳，录入到数据库中，将不同地质点的数据，最后导入软件中作为原始数据，全面检查及复核，保证数据真实、完整。
2.2.2建模流程
首先，将整理好的各类基础地质资料录入到地质数据库内，然后再将数据导入地形面，这样一来，可以将地质资料转换为空间点及线数据[2]。绘制特征，依据不同地质对象特点，在这之前要先绘制控制剖面，加密建模数据，将得到各类地质对象的控制线模型，随后就可以初步将大面模型拟合出来。然后形成三维地质模型，通过合并、剪切等基础操作，实体与面的分割操作后，将得到最终的三维地质体模型。
2.3建模成果
2.3.1基础图件及数据查询与统计
为了得到不同种类的基础图件，可以直接调用数据库中的数据，常见的基础图件有钻孔柱状图、节理玫瑰图等[3]。然后进行数据的查询及统计，在数据调用过程中，对于想要查看的数据可以直接搜索出来并查看，并且能够基于数据库统计功能，依据不同设置条件，统计各类数据。
2.3.2模型分析
在模型已经建成以后，最重要的工作就是对模型分析，为图件编制及协同设计创造条件。主要进行多截面分析、剖面分析，并能进行模拟平洞及虚拟钻孔等专业化操作，这样一来，地质对象变化情况可以多空间、多角度地反映出来。
2.3.3图件绘制及协同设计
直接从三维模型中抽取二维图件，因为现阶段图件编绘三维及二维图件是共同存在的；三维图件不仅能全面展示地质信息，还能达到美观效果[4]。面模型带有相关属性，包括风化程度、水位面信息等，导入到的软件为Civil3D。由钻孔数据、探槽数据共同组成了地下三维地质体构网，必须先进行钻孔数据分层处理，主要得到含矿层、覆盖层等地质信息，然后才能进行三维地质体构网，完成这项工作以后，才能进行TIN构网，得到各深度DEM数据。
3结束语
三维地质建模可以在充分收集各项地质数据并对数据处理后，完成批量剖面及平切图的切制，同时还能进行剖面的校核，从而与原始地质勘察资料进行比对，及时发现不足或者错误并改正，将地质勘探失误率大大降低，同时减轻了工作人员工作量。
参考文献：
[1]蓝优.三维地质建模技术在地质测绘中的应用探讨[J].低碳世界，2020，10（08）：89-90.
[2]王方里.三维地质建模技术在地勘找矿中的应用[J].世界有色金属，2020（14）：145-146.
[3]方正.三维地质建模技术在水利水电工程中的应用[J].中国水运，2018（10）：75-76.
[4]王小锋.三维地质建模技术在水利水电工程中的应用[J].水科学与工程技术，2018（02）：62-66.