水文地質(zhì)調(diào)查新方法與技術(shù)要求

■向林鋒

（江西省勘察設(shè)計研究院江蘇新余330095）

水文地質(zhì)調(diào)查新方法與技術(shù)要求

■向林鋒

（江西省勘察設(shè)計研究院江蘇新余330095）

隨著社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，對地下水的需求增長趨勢明顯，找水難度也隨之增大，常規(guī)的水文物探工作方在有些地區(qū)難以取得良好的效果。本文詳細介紹了地面核磁共振方法。該方法應(yīng)用核磁感應(yīng)系統(tǒng)（MRS），探測含水層的賦存狀態(tài)。地面核磁共振方法具有直接找水、信息量豐富、分辨率高等特點。文中總結(jié)地面核磁共振方法的工作模式。經(jīng)對地面核磁共振方法在水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用效果分析，該方法可單獨用于找水，也可與其它間接找水方法進行配合使用。

地面核磁共振 水文地質(zhì)勘查 地球物理方法

我國的水資源總量排在世界第六位，但人均水資源占有量不足世界平均人均水資源占有量1/3，是一個貧水國家。我國目前許多地區(qū)水資源緊缺問題十分突出，為此對于地下水的依賴就越發(fā)的明顯，近年來地下水供水量在總供水量所占比重呈增長趨勢。

核磁共振技術(shù)是目前世界上唯一的直接找水的地球物理新方法，它應(yīng)用核磁感應(yīng)系統(tǒng)，探測由淺到深的含水層的賦存狀態(tài)，具有直接找水、受地質(zhì)因素影響小、分辨力高、信息量豐富和解的唯一性等優(yōu)點。

1　MRS探測基本技術(shù)原理

MRS探測地下水信息方法利用了不同物質(zhì)原子核弛豫性質(zhì)差異產(chǎn)生的核磁共振（NMR）效應(yīng)。即利用了水中氫核（質(zhì)子）的弛豫特性差異，在地面上利用核磁共振找水儀，觀測、研究在地層中水質(zhì)子產(chǎn)生的核磁共振信號的變化規(guī)律，進而探測地下水的存在性及時空賦存特征。該方法應(yīng)用核磁感應(yīng)系統(tǒng)實現(xiàn)對地下水信息的探測。

2　地面核磁共振方法的實際應(yīng)用研究

2.1MRS對有無地下水的探測分析

通過對MRS法反演成果的與水文地質(zhì)資料對比可知，當(dāng)有地下水存在時MRS法核磁共振信號有明顯的差異反映，可以根據(jù)其信號的不同反映特征，結(jié)合反演結(jié)果（表1）作出是否有地下水分布的唯一性的解釋推斷。

表1　MRS法對有無地下水的信號響應(yīng)及反演結(jié)果對比表

2.2MRS對含水層厚度探測分析

當(dāng)含水層埋深及含水層巖性基本相近情況下（表2），含水層越厚，則核磁共振信號越強；當(dāng)含水層變薄，振幅擬合曲線尾支衰減較快。通過對比分析可知，含水層厚度較大時容易被核磁共振探測發(fā)現(xiàn)，MRS法探測效果較好；而含水層厚度較小時所受電磁信號干擾而難以分辨出有用信號，MRS法探測效果也變差。核磁共振信號的強弱與含水體積大小效應(yīng)有密切的相關(guān)性。

表2　含水層厚度不同MRS法信號響應(yīng)對比表

3　應(yīng)用實例

工區(qū)位于柴達木盆地東北部，工區(qū)內(nèi)的主要礦產(chǎn)資源為鹵水礦，有5個含水礦層。

通過對測區(qū)核磁共振分析，工區(qū)內(nèi)有地下水反映的主要NMR的初始振幅、縱向弛豫時間、接收頻率等。為此為了更好的總結(jié)綜合成果認識，將核磁共振反演的初始振幅和縱向弛豫時間兩個參數(shù)作為評價工區(qū)富水性的主要參數(shù)。綜合評價則是對初始振幅反演而來的單位體積含水量和縱向弛豫時間兩個參數(shù)進行綜合評價。

根據(jù)對工區(qū)內(nèi)反演的單位體積含水率進行統(tǒng)計，可以從平面上直觀看出工區(qū)內(nèi)單位體積含水率大小及分布情況，同時還要兼顧縱向弛豫時間的大小。本次將單位體積含水率大的地層層位所對應(yīng)的縱向弛豫時間的數(shù)值，進行了平均，其平均值的大小代表了主要含水層的縱向弛豫時間。根據(jù)工區(qū)校正后的含水層縱向弛豫時間平面等值線圖，可圈定由地層中的自由水引起的單位體積含水率的異常地段。要通過MRS方法評價地下水富水情況，必須結(jié)合單位體積含水率平面等值線圖和縱向弛豫時間平面等值線圖，才可圈定測區(qū)的富水性分區(qū)圖。通過分析，工區(qū)劃分出2個強富水區(qū)和3個一般富水區(qū)。如圖1。

圖1　MRS富水性平面分區(qū)圖

4　結(jié)論

（1）地面核磁共振法與其它間接找水的地球物理方法相比，可以直接找水。

（2）地面核磁共振方法推斷的其他物理參數(shù)，如滲透系數(shù)、單位體積含水率、含水層厚度等參數(shù)具有一定的參考價值，但不能代表地層客觀的水文地質(zhì)參數(shù)。

（3）地面核磁共振方法對涌水量計算結(jié)果與實際情況誤差相對較大。

[1]蔣輝，郭訓(xùn)武編著.專門水文地質(zhì)學(xué) [M]北京：地質(zhì)出版社，2007.

[2]林君.地面核磁共振找水技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 [J]地球物理學(xué)進展2010.4：681～691.

[3]王志戰(zhàn)，翟慎德，周立發(fā).核磁共振錄井技術(shù)在巖石物性方面的應(yīng)用研究 [J].石油實驗地質(zhì)，2005，27（6）：619～623.

P641.4+3[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-287-1