地球物理勘查方法在水文地質(zhì)工程中的應(yīng)用分析

賈世俊，李朝輝，周 鵬，崔楊洋

（中國冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院，山西 太原 030002）

物探是地球物理勘探方法的簡(jiǎn)稱，它是根據(jù)各種巖石之間的度、磁性、電性、彈性、放射性等物理性質(zhì)的差異，利用地球物理的原理，結(jié)合不同的物探儀器和物理方法，對(duì)工程區(qū)的地球物理場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，以解決地質(zhì)問題的一種物理勘探方法。實(shí)踐證明，將地球物理勘查方法應(yīng)用到水文地質(zhì)工程中，能夠有效改善原本水文地質(zhì)勘查工作中存在的缺陷和不足。

1 地球物理勘查法在水文地質(zhì)工程中的具體應(yīng)用

1.1 地球物理測(cè)井方法的應(yīng)用

在石油勘查和開采過程中經(jīng)常會(huì)使用到地球物理測(cè)井法，這種方法是借助光熱、電磁等測(cè)量方法來檢測(cè)巖層與地下流動(dòng)物的特性，從而獲得更加準(zhǔn)確的地質(zhì)水文信息。在使用地球物理測(cè)井的時(shí)候，要先對(duì)巖層內(nèi)部的水分情況進(jìn)行明確，再對(duì)所在地區(qū)的巖石特性進(jìn)行確定，并以此為依據(jù)來推論所在地區(qū)的含水層與熔巖層，以此來對(duì)地質(zhì)水文情況進(jìn)行精準(zhǔn)反饋。由于技術(shù)領(lǐng)域正處于快速發(fā)展的狀況下，地球物理測(cè)井方法也得到了革新，在水文地質(zhì)工程中也得到了廣泛應(yīng)用，也是現(xiàn)階段地質(zhì)水文勘探法中有效性最強(qiáng)的一種方法，可以幫助技術(shù)人員獲得精準(zhǔn)地勘測(cè)結(jié)果。然而，應(yīng)用地球物理測(cè)井方法需要耗費(fèi)大量的成本，通常被運(yùn)用到地質(zhì)水文勘測(cè)工作中的重點(diǎn)項(xiàng)目[1]。

1.2 地面核磁共振方法的應(yīng)用

在地球物理法當(dāng)中，存在一種可以直接被用于定位水源的方法就是核磁共振法，這是一類具有較短研發(fā)歷史的新型勘測(cè)法，有很大概率會(huì)受到電磁噪音的干擾，進(jìn)而對(duì)勘測(cè)工作的效率產(chǎn)生影響。地面核磁共振方法的潛力空間很大。這種方法是利用物質(zhì)之間的原子核馳豫推行的差異來形成共振核磁效應(yīng)，從而借此來對(duì)水儀器進(jìn)行定位，以此來檢測(cè)核磁共振的變化狀況，從而明確地下水的方位和區(qū)域。同時(shí)，地面核磁共振方法彌補(bǔ)了原先間接式勘測(cè)法的缺陷，能夠使得地下水的存儲(chǔ)量被直接反饋出來，這對(duì)于地質(zhì)水文勘查特別是淡水檢測(cè)具有重要意義。當(dāng)?shù)叵颅h(huán)境中存在著水，技術(shù)人員就能在勘測(cè)區(qū)域中感應(yīng)核磁共振的信號(hào)。地質(zhì)條件在很大程度上不會(huì)影響到這種方法，從而對(duì)異常地質(zhì)的影響進(jìn)行規(guī)避，這可以使得勘測(cè)工作的精準(zhǔn)性和效率得到顯著提升。然而，這種方法仍然存在一定的缺陷，比如不能被用于勘測(cè)深水區(qū)域，只可以150m及其以內(nèi)的范圍內(nèi)進(jìn)行勘測(cè)，其余電噪聲也會(huì)影響到這種方法。

1.3 激發(fā)極化方法的應(yīng)用

激發(fā)極化法主要是利用勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)巖石和礦石激發(fā)極化效應(yīng)的區(qū)別進(jìn)行地質(zhì)問題的勘測(cè)與分析，得到當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)工程數(shù)據(jù)。激發(fā)極化法興起于20世紀(jì)50年代，隨著科學(xué)技術(shù)的不發(fā)展，激發(fā)極化法逐漸由早期的直流激發(fā)極化法發(fā)展為頻譜激發(fā)極化法，該方法通過研究電阻率隨頻率變化的情況，能夠準(zhǔn)確反映出周圍的巖層情況和分布狀態(tài)。頻譜激發(fā)極化法打破了空間的限制，不會(huì)受到巖層電性不均勻以及地勢(shì)波動(dòng)的影響，可以同時(shí)對(duì)多種參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，勘測(cè)速度快，效率高[2]。在實(shí)際水文地質(zhì)工程勘測(cè)過程中，一般通過激發(fā)極化法與高密度電阻率法聯(lián)合測(cè)試的方法來進(jìn)行，這樣能夠更好地確定地層的含水性，避免單一方法得出的多個(gè)實(shí)際結(jié)果的干擾和影響，提高找水的效率與成功率。同時(shí)，使用激發(fā)極化法可以有效區(qū)分地層中的泥巖和含水地層，含水砂礫巖孔隙較大，極化率也比較大，純粹泥巖極化率相對(duì)較小，則極化率小，這種極化率的差異可以間接反映巖層的孔隙情況，結(jié)合其他數(shù)據(jù)和參數(shù)可以有效推斷巖層情況和狀態(tài)，提高檢測(cè)效率.

1.4 瞬變電磁方法的應(yīng)用

瞬變電磁法在使用過程中利用接地源或者不接地源，向地下發(fā)送一次場(chǎng)，并利用一次場(chǎng)的間歇時(shí)間測(cè)量地質(zhì)體產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)隨時(shí)間的變化情況。根據(jù)二次場(chǎng)的衰減特征曲線，勘測(cè)人員可以準(zhǔn)確判斷不同深度地質(zhì)體的特征狀態(tài)、地下水分布以及相應(yīng)的規(guī)模和深淺。瞬變電磁法在實(shí)際應(yīng)用的過程中探測(cè)深度大、體積效應(yīng)小、受到周圍巖體的干擾小，能夠保證勘測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度，瞬變電磁法勘測(cè)過程中消除了設(shè)備耦合噪聲的影響，在水文地質(zhì)工程項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域多樣，包括石油勘測(cè)、煤炭勘測(cè)、金屬礦產(chǎn)以及地?zé)豳Y源勘測(cè)等具有十分重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和勘測(cè)價(jià)值[3]。

2 保證地球物理勘查方法在水文地質(zhì)工程中應(yīng)用質(zhì)量的方法

2.1 采購相關(guān)輔助地質(zhì)勘查工作的技術(shù)設(shè)備

水文地質(zhì)勘查工作的進(jìn)行，不只是相關(guān)的制度體系和高素質(zhì)的勘查人才共同作用就能規(guī)范落實(shí)的，硬件條件和勘查環(huán)境同樣重要。

為了與水文地質(zhì)勘查工作的難度和高要求相匹配，工程企業(yè)必須采購相關(guān)的技術(shù)設(shè)備來輔助工作人員的勘查工作，改良傳統(tǒng)勘查工具的缺陷和不足，選用地球物理勘查方法的配套技術(shù)工具，從而減少地下水位位移帶來的諸多負(fù)面影響。其次，還要建立對(duì)于水文地質(zhì)勘查工作的考核體系，檢查工作人員具體的勘查工作，對(duì)使用地球物理勘查方法的流程及時(shí)進(jìn)行規(guī)范，以此來提高工作人員對(duì)于勘查工作的認(rèn)識(shí)和職責(zé)意識(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)水文地質(zhì)勘查工作的有效規(guī)范地進(jìn)行[4]。

2.2 制定嚴(yán)密的水文地質(zhì)勘查方案

水文地質(zhì)勘查工程是大規(guī)模、影響作用深遠(yuǎn)的工程，因此對(duì)于該工程的實(shí)際進(jìn)行必須要制定嚴(yán)密的計(jì)劃方案，才能為后續(xù)工程的規(guī)范進(jìn)行提供科學(xué)的指導(dǎo)[5]。水文地質(zhì)勘查的范圍會(huì)接觸多變因素多的地下環(huán)境，為了規(guī)避這些多變因素，提升地球物理勘查方法的使用質(zhì)量，就必須要規(guī)范水文地質(zhì)勘查流程的細(xì)節(jié)工作，重點(diǎn)關(guān)注對(duì)地下水抽樣檢測(cè)的環(huán)節(jié)。

首先，必須要明確實(shí)際的檢測(cè)方針，從而詳細(xì)規(guī)范勘查工作中的每一個(gè)環(huán)節(jié)。根據(jù)水文地質(zhì)勘查的性質(zhì)和條件進(jìn)行探究，從而進(jìn)一步清楚水文勘查工作的環(huán)境，方便工作人員及時(shí)做出準(zhǔn)確的解決措施。同時(shí)，不能放過在作業(yè)項(xiàng)目中每一個(gè)潛在風(fēng)險(xiǎn)的導(dǎo)致因素，必須要仔細(xì)分析具體風(fēng)險(xiǎn)，探究出具體的預(yù)防、處理方法，從而保證水文地質(zhì)勘查工作和建設(shè)工程項(xiàng)目的順利有效進(jìn)行。另外，在實(shí)際的工程作業(yè)過程中必須要考慮到長(zhǎng)期發(fā)展，不能僅僅是為了當(dāng)前生產(chǎn)生活的某個(gè)領(lǐng)域就要進(jìn)行大力地開采，因?yàn)楹侠黹_采礦產(chǎn)能源對(duì)于保護(hù)自然環(huán)境和人類社會(huì)的可持續(xù)健康發(fā)展都具有極其重要的意義。同時(shí)，在制定與地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作和找礦工程相關(guān)的方案之時(shí)，都要嚴(yán)格將法律部門的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)作為制定方案的依據(jù)，才能促進(jìn)我國在新形勢(shì)下地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及找礦技術(shù)的有效發(fā)展[6]。

2.3 遵守自然環(huán)境的發(fā)展規(guī)律

礦產(chǎn)資源是自然環(huán)境在漫長(zhǎng)的發(fā)展和更替的過程中演變而來的，因此在水文地質(zhì)工程和地球物理勘查方法的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用中必須遵守自然環(huán)境的發(fā)展規(guī)律。自然環(huán)境發(fā)展規(guī)律帶來的影響具有雙面性，正面的影響作用就是有些地形進(jìn)行水文地質(zhì)工程的施工和地球物理勘查方法的應(yīng)用就相對(duì)來說更加簡(jiǎn)單，負(fù)面的影響作用就是地質(zhì)運(yùn)動(dòng)給勘查工作帶來的不穩(wěn)定因素[7]。

在實(shí)際的應(yīng)用地球物理勘查方法進(jìn)行水文地質(zhì)勘查工作時(shí)，技術(shù)人員必須因地制宜地進(jìn)行實(shí)地考察，遵守自然環(huán)境的發(fā)展規(guī)律，發(fā)揮自然規(guī)律所帶來的積極影響因素，克服自然環(huán)境帶來的不利影響因素，以便來進(jìn)行正確有效的水文地質(zhì)勘查工作。

2.4 建立水文地質(zhì)勘查的管理體系

科學(xué)的管理體系對(duì)于任何工程的開展都發(fā)揮著重大的積極作用，對(duì)于水文地質(zhì)勘查工作同樣如此。因此，相關(guān)企業(yè)必須建立水文地質(zhì)勘查工作的管理體系，嚴(yán)格考察和審核不同環(huán)節(jié)中工作人員的工作情況并采取針對(duì)性的規(guī)范措施，從而有利于水文地質(zhì)勘查工作能夠安全順利地進(jìn)行[8]。另外，企業(yè)必須嚴(yán)格提高工程技術(shù)人員的準(zhǔn)入門檻，聘請(qǐng)專業(yè)化程度高的水文地質(zhì)勘查和熟練地球物理勘查方法的高素質(zhì)人才，培養(yǎng)和提升企業(yè)工作人員的業(yè)務(wù)能力，并且在實(shí)際的工作中規(guī)范執(zhí)行相關(guān)部門設(shè)立的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)將現(xiàn)代化的高新技術(shù)和地球物理勘查方法融入應(yīng)用到水文地質(zhì)勘查工作中，以此來提升勘查工作的效率，進(jìn)一步提高水文地質(zhì)勘查工作的質(zhì)量。

3 結(jié)束語

總而言之，水文地質(zhì)勘查工作對(duì)于每一個(gè)工程建設(shè)項(xiàng)目都有重要意義，因此，相關(guān)企業(yè)必須加強(qiáng)對(duì)于水文地質(zhì)勘查工作的重視，仔細(xì)分析地球物理勘查方法的不同應(yīng)用方法，并且及時(shí)分析和落實(shí)規(guī)范有效的施工方案，以此來保證水文地質(zhì)工程項(xiàng)目的安全進(jìn)行。