地球物理勘探方法在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

■王德文

（遼寧工程勘察設(shè)計(jì)院遼寧錦州121000）

地球物理勘探方法在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

■王德文

（遼寧工程勘察設(shè)計(jì)院遼寧錦州121000）

伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，地球物理勘探方法的重要性就顯得日益突出，尤其在水文地質(zhì)的勘探工作中，已經(jīng)廣泛使用地球物理勘探方法。所以，清楚并熟練應(yīng)用地球勘探方法，對(duì)水文地質(zhì)工作的建設(shè)及發(fā)展都有重要的意義。本文詳盡的對(duì)地球物理勘探方法進(jìn)行分析，簡(jiǎn)述其勘探依據(jù)及在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用。

水文地質(zhì) 地球物理勘探方法 應(yīng)用

地球物理勘探，簡(jiǎn)稱物探，是利用巖石之間的密度、彈性、電性、磁性、放射性等物理差異性及地球物理的原理，通過(guò)選用不同的物探儀器和物理方法測(cè)量工程區(qū)地球物理場(chǎng)的變化，來(lái)解決地質(zhì)問(wèn)題的一種物理勘探技術(shù)。當(dāng)?shù)叵聨r層含有地下水時(shí)，含水飽和度、滲透率、地層孔隙度、礦化度等因素都將影響其電導(dǎo)率。另外，彈性波阻抗異常、磁異常、放射異常等均可在實(shí)際的水文地質(zhì)工作中得到應(yīng)用。

1 水文地質(zhì)勘探對(duì)物探技術(shù)的需求

水文地質(zhì)勘探的目是探明和揭露深部水文地質(zhì)條件，它是以水文地質(zhì)的測(cè)繪為基礎(chǔ)來(lái)對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行研究的主要手段之一。在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)勘探區(qū)的水文地質(zhì)勘探類型，結(jié)合地貌、自然地理?xiàng)l件，合理地選擇地球物理勘探、鉆探、淺井、坑探等多種勘探手段，查明礦井開采的水文地質(zhì)條件。地球物理勘探具有深度深，效率高等優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代化水文地質(zhì)勘探工作中起著特殊的重要作用，已成為不可缺少的技術(shù)手段。

2 地球物理勘探技術(shù)及其在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

地球物理勘探方法在水文地質(zhì)中的應(yīng)用方法主要分為兩個(gè)類別：地面物理勘探法及地球物理測(cè)井法。應(yīng)用地球物理勘探方法中的這兩個(gè)分類可以很好的解決水文地質(zhì)勘探中的大多數(shù)問(wèn)題，為水文地質(zhì)的勘探工作提供了方便。

2.1 地面物理勘探法在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

絕大多數(shù)的物理勘探方法是針對(duì)地下巖石層、裂縫及空洞的物理特性進(jìn)行檢測(cè)，從而分析判斷出地下巖石層中是否含有地下水資源或富水巖石。在水文地質(zhì)的應(yīng)用方面，許多勘探應(yīng)用技術(shù)在物理特性上有明顯的差異性、并可以穩(wěn)定的、強(qiáng)烈的進(jìn)行顯示，并不受環(huán)境與人為條件的干擾。在地面物理勘探法中，比較常用的有：自然電磁場(chǎng)法、激發(fā)極化法、交變電場(chǎng)法及放射物勘探法。

2.1.1 自然電場(chǎng)法及其在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

自然電場(chǎng)法指的是應(yīng)用地下巖石層及地下礦石的氧化還原反應(yīng)、地下水的滲透情況、巖石顆粒之間的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)或吸附運(yùn)用的作用從而產(chǎn)生自然電磁場(chǎng)來(lái)開展水文地質(zhì)的勘探工作。由于天然形成的電磁場(chǎng)具地下水資源有一定的縫隙，地下裂縫使水資源會(huì)發(fā)生滲漏，吸附周圍離子運(yùn)動(dòng)，發(fā)生電磁反應(yīng)。

應(yīng)用：在水文地質(zhì)勘測(cè)工作中可以利用地面監(jiān)測(cè)水資源電場(chǎng)的方法進(jìn)行地下水文地質(zhì)的勘探工作，監(jiān)測(cè)地下水的位置、埋深及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這種自然電場(chǎng)法可以很好的用于古河道或表面巖石層含水率的勘測(cè)工作中，進(jìn)而分析出河道、水庫(kù)或防護(hù)堤壩的滲漏方向，決定使用什么半徑的鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆孔工作。

2.1.2 激發(fā)極化法及其在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

激發(fā)極化法指的是對(duì)斷開電源后地下巖石層同地下水所形成的放電電場(chǎng)效果降低的特點(diǎn)進(jìn)行分析，得出勘探地下水資源的一種監(jiān)測(cè)方法。通過(guò)對(duì)效果降低的數(shù)值及降低時(shí)間進(jìn)行計(jì)算可以判斷出地下水的位置及電場(chǎng)效能。效果的降低時(shí)間指的是地下水進(jìn)行放電過(guò)程中，電位值下降到規(guī)定數(shù)值所用的時(shí)間。效果降低的數(shù)值可以反應(yīng)地下水放電的速度。因?yàn)榈叵聨r石層中富含的水分子之間矩力在不斷增加，而且一般地下水在放電過(guò)程中其效果降低數(shù)值都偏低，所以會(huì)產(chǎn)生效果降低數(shù)值同降低時(shí)間存在數(shù)值差。

應(yīng)用：地質(zhì)學(xué)家應(yīng)用比較廣泛的水文勘測(cè)方法就是激發(fā)極化法，主用運(yùn)用在勘探地下巖石層的結(jié)構(gòu)、周邊溶洞的富水帶上，推斷出地下水資源的分布及深度。由于激發(fā)極化法產(chǎn)生的電場(chǎng)數(shù)值比較小，因此在巖石層厚度超過(guò)8000cm或工業(yè)生產(chǎn)建筑比較集中的地區(qū)不適宜用這種方法。激發(fā)極化法還存在電源質(zhì)量重、工作效率低、成本投入高等缺點(diǎn)。

2.1.3 交變電場(chǎng)法及其在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

交變電場(chǎng)法指的是利用勘探巖石層、礦物質(zhì)及地下水資源的良好導(dǎo)電性、介電性在物理空間及時(shí)間上分布的差異，進(jìn)而檢測(cè)出藏在地下巖石層中的水資源。交變電場(chǎng)法是近些年地質(zhì)勘探專家們新研制出的一種物理探測(cè)方法。

應(yīng)用：在水文地質(zhì)勘探過(guò)程中，普遍應(yīng)用的交變電場(chǎng)法包括：電場(chǎng)頻率檢測(cè)法、低頻電場(chǎng)勘探法及地質(zhì)雷達(dá)勘探法等。電場(chǎng)頻率檢測(cè)法應(yīng)用于對(duì)地下巖石層及地下水中游離電子的檢測(cè)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)地下水資源；低頻電場(chǎng)勘探法可以準(zhǔn)確的檢測(cè)出巖石及地下水等低電阻的物體；地質(zhì)雷達(dá)勘探法應(yīng)用于辨別巖石層、水資源的物理性能，例如其結(jié)構(gòu)形狀、面積及分布等。

2.1.4 放射物勘探法及其在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

地下巖石層及地下水中富含豐富的放射性元素，主要包括U、Ra、Rn、Th和K等。自然界中放射性元素在進(jìn)行衰變時(shí)通常對(duì)放射出α、β、γ等射線。

應(yīng)用：水文地質(zhì)勘探時(shí)，可以對(duì)其輻射射線的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，從而確定出水資源的地理位置。特別要注意的是，當(dāng)前水文勘探工作主要勘測(cè)的放射性元素為Rn，其它元素所產(chǎn)生的射線因其強(qiáng)度低，所以起到的作用相對(duì)較小。

2.2 地球物理測(cè)井法在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

地球物理測(cè)井法可以很有效的檢測(cè)地球的水文地質(zhì)數(shù)值，從而勘探出地下水的位置及流向等。地球物理測(cè)井法主要對(duì)地下巖石進(jìn)行分層鉆孔，對(duì)鉆孔的深度及以往周邊水文地質(zhì)勘探資料進(jìn)行整理、分析，從而推斷出地下富水帶、咸淡水的邊界、巖石熔漿的發(fā)育帶及周邊水文參數(shù)。地球物理探井法在沒(méi)有鉆芯或鉆芯不深的情境下是不可替代的水文勘探方法，其對(duì)水文地質(zhì)的勘探準(zhǔn)確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于地面物理勘探法。

3 結(jié)束語(yǔ)

在水文地質(zhì)的勘探過(guò)程中，地球物理勘探方法是不可或缺的檢測(cè)方法，其有助于對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境的了解，從而推斷出地下巖石層結(jié)構(gòu)及地下水資源，并為未來(lái)的建設(shè)及規(guī)劃提供了全面的數(shù)據(jù)支持。所以，工程地質(zhì)勘查人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)地球物理勘探方法在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用。

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P641.73[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-206-1