現(xiàn)代水文地質(zhì)勘察方法在找水中的綜合運(yùn)用

湯雪平

[摘要]伴隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)的迅速發(fā)展，人們?cè)谌粘Ｉ钪袑?duì)水資源的需求量急劇攀增，因此在水資源日益緊張的今天，水文地質(zhì)勘察越來越受到廣泛的重視。本文主要介紹了當(dāng)前主要的水文地質(zhì)勘察方法，諸如遙感技術(shù)、核磁共振技術(shù)、時(shí)間域激發(fā)極化法等，以供今后相關(guān)水文地質(zhì)勘察工作人員參考。

[關(guān)鍵詞]水文地質(zhì)勘察 遙感技術(shù) 核磁共振 時(shí)間域激發(fā)極化法

[中圖分類號(hào)] P345 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2014）-7-176-1

0前言

我國(guó)是世界公認(rèn)的貧水國(guó)之一，人均淡水資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界人均平均水平，而且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)用水及生活用水等需求量會(huì)越來越大，我國(guó)的淡水資源將面臨嚴(yán)重危機(jī)。在水資源匱乏的背景下，為了解決國(guó)內(nèi)多數(shù)地區(qū)的水資源危機(jī)除了要提倡“節(jié)約用水”理念以外，還得加強(qiáng)水資源的勘察，在找水勘察中相關(guān)部門必須要嚴(yán)格按照科學(xué)發(fā)展觀，通過對(duì)現(xiàn)代水文地質(zhì)勘察的綜合運(yùn)用來進(jìn)行合理有效的勘察工作。下以下將介紹幾種主要的水文地質(zhì)勘察方法。

1遙感技術(shù)在地下水資源勘查中的應(yīng)用

遙感勘察法指的是通過展片及航片目視解釋，并且綜合相關(guān)水文地質(zhì)補(bǔ)充調(diào)查和野外驗(yàn)證等方式的水文地質(zhì)勘察方法，其特點(diǎn)主要是探測(cè)范圍大且可遠(yuǎn)距操控采集信息，與此同時(shí)還可以遠(yuǎn)程實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等。當(dāng)前的遙感勘察法又可以分為遙感模型、水文地質(zhì)遙感信息分析、熱紅外檢測(cè)以及環(huán)境遙感信息分析這四類。

（1）遙感模型法

遙感模型法指的是通過分析遙感設(shè)備反饋的地下水文情況，通過結(jié)合數(shù)學(xué)和模型學(xué)來建立一定的地下水文定量評(píng)價(jià)模型，從而對(duì)地下水資源分布情況進(jìn)行探測(cè)的方法。此種方法適合在水文地質(zhì)勘察過程中對(duì)地下水位分布進(jìn)行初步估測(cè)。

（2）水文地質(zhì)遙感信息分析

即通過相關(guān)的水文地質(zhì)理論來分析遙感圖像所顯示探測(cè)區(qū)域地層巖性、水文構(gòu)造等一系列水文地質(zhì)狀況。這種方法一般用于判斷某地下水的儲(chǔ)存情況以及相關(guān)蓄水構(gòu)造。

（3）熱紅外檢測(cè)

熱紅外檢測(cè)指的是通過熱紅外波段對(duì)應(yīng)的遙感圖像來測(cè)定地面溫度進(jìn)而探測(cè)地下水的大致分布。其具體工作原理如下：由于地下水的存在地下會(huì)產(chǎn)生一定的熱傳導(dǎo)作用以及一定的蒸發(fā)作用，從而使得干旱地區(qū)的地表溫度及濕度發(fā)生明顯變化，即發(fā)生了冷熱異?，F(xiàn)象，通過熱紅外遙感技術(shù)可以在圖像上顯示出這一冷熱分布，因而進(jìn)一步分析遙感信號(hào)數(shù)據(jù)來進(jìn)行水資源地下勘察工作。

（4）環(huán)境遙感分析

地下水資源與其地表的植被、湖泊、水系等環(huán)境因子有一定的依存及制約關(guān)系，植被的生長(zhǎng)狀態(tài)受其地下淺層水資分布的影響，地下水的化學(xué)成分、及其水位深度、礦化程度對(duì)植被覆蓋地表的程度有一定影響，因此可以通過借助植被在地表的分布特征來初略判斷地下水的分布、礦化程度及其水位埋深等相關(guān)信息。

2核磁共振方法的應(yīng)用

從水文地質(zhì)勘察的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來看，核磁共振技術(shù)將廣泛運(yùn)用到地下水勘察工作中。所謂核磁共振其實(shí)質(zhì)是一種量子化的效應(yīng)，具體是指原子核在一定的激發(fā)條件下產(chǎn)生能級(jí)躍遷并引發(fā)共振的現(xiàn)象。利用核磁共振技術(shù)需要一定的條件，即所討論的物質(zhì)的原子核必須含有非零磁矩，因?yàn)樗泻瑲湓剌^多具有很大的磁矩，所以其核磁共振效應(yīng)非常高。在水文地質(zhì)勘察過程中利用核磁共振技術(shù)通過相關(guān)設(shè)備可以捕捉到水中氫元素發(fā)生的核磁共振信號(hào)，因而可以探測(cè)到探測(cè)區(qū)域地下是否有地下水的存在，需要指出的是，捕捉的核磁共振信號(hào)越強(qiáng)烈則證明該地段地下水含量越豐富。

核磁共振與一些物探找水相比具有一定的優(yōu)勢(shì)，①利用核磁共振技術(shù)可以在探測(cè)深度范圍內(nèi)直接找水，而傳統(tǒng)方式利用電阻率來間接找水過程中，由于一些巖溶發(fā)育地段當(dāng)其溶洞含有水或者被泥質(zhì)填充，在利用電阻率法測(cè)量時(shí)其結(jié)果會(huì)顯示出低阻異?，F(xiàn)象因而不利于區(qū)分含水還是含泥。②信息量大且能夠直觀測(cè)出地下水含量。在利用核磁共振技術(shù)勘察水資源時(shí)，可以過將捕捉到的核磁共振信號(hào)解釋為相關(guān)的水文參數(shù)和水層的諸如深度、厚度、含水量等幾何參數(shù)，因而在可探測(cè)到的區(qū)域范圍內(nèi)可以定量的來測(cè)量出地下水文數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)的物探技術(shù)省去了打鉆等復(fù)雜工程。③測(cè)量過程快速且較為經(jīng)濟(jì)。因?yàn)橛行У谋苊饬艘恍┿@孔工程，利用核磁共振找水過程中大大節(jié)約了經(jīng)濟(jì)投入，與此同時(shí)因其設(shè)備儀器的先進(jìn)、靈敏度高等點(diǎn)，在噪聲干擾的情況下仍可以快速捕捉到核磁共振信號(hào)，速度快且精準(zhǔn)度也比較高。

3時(shí)間域激發(fā)極化法

激發(fā)極化指的是當(dāng)對(duì)巖、礦石和水等地下物質(zhì)外加人工電流場(chǎng)時(shí)，測(cè)量電極間電位會(huì)隨著時(shí)間而變化并且在持續(xù)通入穩(wěn)定的電流條件下，其電位差會(huì)逐漸達(dá)到穩(wěn)定的飽和值，此外在切斷電源后會(huì)觀測(cè)到明顯衰減的二次電位差，此即為地質(zhì)體被“極化”的現(xiàn)象。不同地質(zhì)體

間其極化特性具有明顯的差異，在利用激發(fā)極化法找水的過程中通過提供人工電場(chǎng)來使大地形成激發(fā)極化場(chǎng)，并進(jìn)一步分析所測(cè)量到的不同地質(zhì)體的電位差衰減速度、二次電場(chǎng)強(qiáng)度、半衰時(shí)間、極化率等物理參數(shù)來進(jìn)行找水、找礦等地質(zhì)勘察問題。需要指出的是二次場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)以及電位衰減速度與地下到的含水量、礦物質(zhì)成分、人工電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)等相關(guān)因素密切相關(guān)，地下水的貯存量大小對(duì)產(chǎn)生激發(fā)效應(yīng)有著重要的影響，根據(jù)這個(gè)原理而將時(shí)間域激發(fā)極化法運(yùn)用在找水工作領(lǐng)域。

4結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及現(xiàn)代找水、找礦勘察技術(shù)的不斷更新，相關(guān)水文地質(zhì)勘察工作者要繼承傳統(tǒng)找水方式的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)又要不斷研究新技術(shù)、新理論，做到新舊結(jié)合從而發(fā)掘出最合適的現(xiàn)代水文地質(zhì)勘察方法，不斷攻克一個(gè)個(gè)水文地質(zhì)問題使地質(zhì)找水工作取得長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，為人類找到豐富額水資源以解決水資源危機(jī)，以及為地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出長(zhǎng)遠(yuǎn)的貢獻(xiàn)。

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