地球物理勘察方法在水文地质工程中的运用研究

地球物理勘察方法在水文地质工程中的运用研究

潘玮珉

浙江有色地球物理技术应用研究院有限公司

【摘要】：我国社会当前处于高速发展的时代，但每一种事物都有两副“面孔”，虽然我们的科学技术、生活质量、工作薪酬都有明显的提高，但是我们周遭的生活环境却遭到了巨大的破坏，各种稀缺资源面临十分匮乏的情况，尤其是因为工业产业的不断扩展而导致的水资源严重被污染，所以现有的纯净、可利用的水资源非常缺少，再如此下去的话水资源很可能成为影响和制约社会进步的关键因素，因此水文地质勘测成为我国研究的一个重要课题。近年来，越来越多的山区和贫困城市都使用净化的地下水维持日常的需求，这就对我们的水文地质勘测学家提出了更高的作业要求，同时也要考虑更加完善和全面的探测方法。

【关键词】：水文地质，地球物理，勘察方法

地下水对人类起到非常大的作用，它不仅能供给人们的正常生活，还和环保、采矿、地下工程与农业部门等有非常大的联系，对这些部门的运作有巨大的意义，随着技术的不断进步，水文勘测手段也在不断向多角度、层次、方向全面性的发展，通过各种现代化技术手段代替传统普通工具，更加方便快捷，同时提高了勘测的安全性，降低了危险程度，有效提高了勘测的水平和质量。

一、地球物理勘测和水文地质工程的简单介绍

1.1地球物理勘测的定义概述

地球物理勘测又简称为“物探”，本质就是运用物理学的基本原理和公式，对地下岩层的电磁性、导电和导热性、密度弹性等进行勘察，从而详细得知地下水资源所在岩层的分布状况、物质结构、组成形态等，把了解到的具体资料应用到水文地质工程建设、保护环境、矿地挖采和自然规律现象的研究和探索上面。地球物理勘测方法多种多样，和钻探相比，它有成本更低、设备轻便、工作空间广、效率更高、数据准确等优点，而在实际工作过程中，要考虑的问题涉及到方方面面，所以即使物探优势众多，难免也会遇到无法克服的困难，因此对物化探技术的研究不可以因为现有的成就而停滞不前，仍旧需要继续努力，提高相关能力。

1.2水文地质工程的简要叙述

水文地质工程的最根本的任务就是研究地下水的分布和形成规律，通过对其化学性质和物理规律的探测和适当优化后，对水资源进行适当的利用，为生产建设的需要和科学的发展提供动力。使用物理勘测的方式对地下岩层的含水状况和所存在的矿物质含量进行了解，能够让水文地质工程工作开展的更加顺利。

二、在水文地质工程中运用的地球物理勘测方法

2.1高密度电阻率法

在地下岩层中，因为受到水含量和其他因素的影响，不同地质和深度的岩层的电阻率都不尽相同，所以通过对电阻率的探测就能大致知晓地下水的所在之处，但是地下岩层中也会存在其他因素会影响电阻率的数据显示，而且此种方法是一种间接寻找地下水资源的方法，因此它虽然快捷高效，但其准确性却无法得到保证，所以，要想得到准确的测量结果，可以让高密度电阻率法与其它精准度高的方法互相融合，取长补短，从而实现更好的测量结果。

2.2瞬变电磁法

瞬变电磁法是通过接地线或者不接地线向地下发送一次场，根据地质体发出的电磁场随时间的变化和二次场的曲线微弱特征来探测出不同层次深度的地质水资源的环境与状况。这种方法是纯视察二次场，所以由一次场引起的装置耦合噪音等现象不会发生。除此之外，它还具备许多优势，例如对低阻反应灵敏、横向分辨率高、深度探测更强、受地质影响不会太过强烈、可以与地质体有效偶合和体积效应小等。这种方法不仅可以确定水文地质结构类型和地下水位，还能够在滨海含水层中区分人为和自然的海水入侵分布进而绘制图纸，也可以确定和监察地下水污染通道的范围。在当代社会中，瞬变电磁法应用越来越广泛。

2.3激发极化法

在实际社会生产和实践中，初时代的激电法主要应用于探测硫化金属矿床，后来应用到各个不同的领域，比方工程地质问题等，特别是最近一段时间以来，它的作用越来越明显，它也是一种用矿石和岩激发极化效应的差异为本质来解决一系列问题的勘探方式。

电法勘测在我国有悠久的历史，它从20世纪30年代便已开始，经过长时间的发展和探究，无论在方法效果、应用研究或者基础知识各方面都取得了无与伦比的成就。而电激法在20世纪50年代末才开始在我国被注意，从而开始了发展和推广的脚步，早期是以研究直流电为主，逐渐深入之后便开始转向研讨复视电阻率随频率的变化。因为这种方法研究的是二次场，所以它能够测量的参数相对来说很多，同时受起伏地形和不均匀围岩电性影响较小。

高密度电阻率法与激电法相结合能够取长补短，增加寻找地下水的成功机率，高密度电阻率能够根据高阻和低阻判断地下岩层中富含水的可能性，但低阻并不代表着某一岩层中不含有水资源，也许是由于泥石岩沙等造成的电阻率降低，这个时候，我们可以通过激电法区分出泥岩和地下含水层。如果要是纯粹的岩石沙层，那么极化率就比较小，反过来也是如此。

2.4可控源音频大地电磁法

可控源音频大地电磁法又称CSAMT，他的操作方法比较简单易行，首先，通过人工电源控制，测量由电偶极源寄递到地下的磁场分量，场源近似为一个平面波，测量范围不可太过靠近场源，距离中心5到10千米即可，此种方法在测量剖面和深度方面都有相当大的优点。

这类方法虽然在当前不太盛行，但它的发展前景是非常好的，它可以解决深层的地质问题，除了寻找极深的地下岩层水资源之外，还能够探测规避金属矿和火山岩下找煤等。

2.5地质雷达

地质雷达与其他物理勘测方法有些许差异，它是通过地面的发射天线先将电磁波送入地下，再由地面的接收天线接受来自地下岩石层的信息，经过分析反馈回来的电磁波的频率等来得到地质体的形态特征和本质。雷达的穿透深度与电磁波的频率息息相关，因此受到电磁波的限制，无法探测到更深层次的地质，但它的分辨率很高，能够达到0.05米以下。初期发展的雷达并不如现在发达，它的探测范围十分狭隘，只能测量几米之内的目标，但现在它的深度最大可达到100米，应用十分广泛，是我国目前水文地质勘测最有效的方法之一。

2.6高密度电法

高密度电法与高密度电阻率法有相似的地方却也有很多不同，它们运用的理论一样，但高密度电法设置了高密度的观测点，属于一种阵列勘测方法。它在野外测量时，将全部电极置于剖面上，使用程控电极转换开关和微机工程电测仪迅速采集数据，与常规电阻率相比，它可以完成电极布置一次成功，减少了因电极设置引发的干扰和损失；可以选用多种电极排列方式进行测量，获取多方面的丰富信息；在野外环境下进行数据统计，实现了自动化和半自动化，避免了因为人工而造成的错误操作，很大程度上提高了数据采集的速度。伴随着我国在物理学识上不断取得的巨大成功，地球物理反演方法在实际中应用也越来越普及，使地电资料的解释精确度迈向了更好更高一层的台阶，这个方法应用的领域也十分的广泛，特别是在水文地质勘测和考察方面。

三、结束语

综上所述，为了使我国在不破坏和浪费稀缺水资源的条件下，更快、更好、更强的提高我国的经济发展建设，我们一定要大力发展地球物理勘测技术，如果需要从外可以引进新方法和新技术与之相融合，取其精华，弃其糟粕，创造出一套更加完善的勘查方法。它不论在水文地质工程勘测中，还是在其他工农业生产创造中都有广泛且不能忽视的应用和作用，所以我们要对其重要性树立正确的观念，引起足够的重视，让精准无误的数据资料帮助我们判断地质的分布情况，寻找到地下岩层稀少而又纯净的水资源，为我们的工程建设和规划提供尽善尽美的基础数据支持。

【参考文献】

[1]邓成珍.地球物理勘查方法在水文地质工程中的应用分析[J].山东工业技术,2019(13):112.

[2]赵强.地球物理勘查方法在水文地质工程中的运用研究[J].信息记录材料,2018,19(08):42-43.

[3]徐刚.地球物理勘查方法在水文地质工程中的运用分析[J].四川水泥,2018(01):304.