地球物理勘查方法在水文地质工程中的运用

　　摘要：我国是一个水资源严重匮乏的国家，很多的城市和山区都是依靠长期过量抽取地下水维持日常所需，多数山区及西北地区因为缺水而影响了经济的发展速度。水资源短缺已成为制约社会发展和国民经济的重要因素。水资源的需求与保障能力之间的矛盾日益突出，地下水的高精度、高效率勘查就成为水资源研究中首先要解决的课题。因此，水文地质的勘查技术的重要性日益突出，地球物理勘查方法已经深入应用到水文地质当中。因此，了解并熟悉地球物理勘查方法，对水文地质工程的建设和发展十分必要。本文将详细分析研究地球物理勘查方法在水文地质中的应用情况。

　　关键词：地球物理勘查方法；水文地质；应用

　　1、地球物理勘查方法的勘查依据

　　地球物理勘查方法在水文地质的应用当中，需要对地下岩层在物理上的差异性进行勘查与分析，正因为有这些差异性的存在，地球物理勘查方法可以有效的探明地下岩层的水文地质条件。在水文地质的实际应用当中，需要借助一系列的地球物理勘查测试仪器来监测地下岩层以及水体各方面的物理与特征变化，从而对地下岩层的岩性、结构以及岩层含水性能等多方面的变化进行分析与推测。在勘查的过程中主要的勘查依据主要有以下三方面：

　　第一、地下岩层含水量。地下岩层的水资源含有丰富的矿物质，存在一定的矿化度，并且有较好的导电性，能较大的影响地下岩石的视电阻率值。例如当测试仪器勘查到的是厚层石灰岩并且是无水的状态，仪器上显示的ps值往往高于500？·m，远高于水地段。

　　第二、地下岩层的磁性。岩石之间由于含有不同种类和数量的金属元素，在磁性方面会有较大的差别，例如绝大多数的岩浆岩含有丰富的金属元素，然而拥有较强的磁性；反之，较多的沉积岩缺少金属元素，导致其磁性较弱。因此，当磁性的测试仪器在这两种岩石过渡时，仪器表会有明显的磁力差异波动。

　　第三、地下岩层的放射性强度与热辐射强度。对地下岩层之间不同类型的岩石，会有不同强度的放射性和热辐射，特别在富水和贫水的岩石之间，会表现出较为明显的差异性。一般来说，断裂两侧贫水岩石地带的辐射温度要高于断裂富水的岩石地带，平均在7~11℃之间。

　　2、地球物理勘查方法在水文地质中的应用

　　地球物理勘查方法在水文地质的应用中使用的勘查方法主要分为两类：一是地面物探方法；另一个是地球物理测井。运用地球物理勘查方法中的这两种方法可以解决水文地质勘查绝大部分问题。

　　2.1 地面物探方法

　　勘查地下水资源。大多数的物探方法是对地下岩石、裂隙与空洞的物理性质进行勘查，从而间接判断出地下岩层是否存在含水层或富水带。在水文地质的应用方面，较多应用在物理性质有明显差异性，并能稳定、强烈显示的，不易受到环境与人为因素干扰方面的地下岩石。地面物探方法在水文地质工程中常运用的有以下几种方法。

　　（1）自然电场法。是指利用地下岩石或矿石的氧化还原、地下水渗透、扩散与岩石颗粒间的吸附等作用而形成的自然电场进行水文地质勘查的方法。因为天然存在的电场与地下水资源在岩层间隙、裂缝时的渗透以及离子运动、吸附等作用有关。所以，可在地面监测地下水的电场变化状况，从而勘查出地下水的埋藏深度、位置分布以及运动状态。这种方法有利于勘查古河道以及表面岩层是否存在含水破碎带，从而推断河床、水库、及堤坝的渗漏位置和方向，判断使用什么半径的抽水钻孔。

　　（2）激发极化法。是通过分析断开供电极的电流后所形成的地下岩石与水资源的放电电场衰减特点，从而勘查出地下水的一种方法。衰减度与衰减时可科学的推测是否存在地下水以及反映地下水放电电场的衰减特点。衰减时是指地下水放电电场的电位差下降到一定数值所用的时间。衰减度能体现出极化电场的衰减速度。由于地下岩层中存在水分子偶极矩增大的含水带，并且普遍的地下水放电电场的衰减速度慢，会造成衰减度与衰减时的数值相差较大。日常中使用较多的是激发极化测深法，主要用于勘查地下岩层的岩层状态与分布位置是否存在地下水或者较大的溶洞含水带，从而推测地下水分布的深度。因为激发极化形成的极化电场值较小，所以不适用于岩层厚于80m和工业分布密集的区域。这种方法的缺点在于电源较重、工作效率低与成本高。

　　（3）交变电磁场法。是通过监测岩层、矿物以及地下水的良导性、介电性以及导磁性在物理空间与时间分布特点上的差异性，从而勘查出隐藏的地质体与地下水。电磁法是近代最新研究出的一种物探方法。在生产的过程中，实际使用的方法主要有频率测深法、甚低频电磁法、地质雷达法等。甚低频法能有效的确定岩石和地下水等物质的低阻体；地质雷达能有效并较高的分辨出岩石和地下水等物质的物理特征，如形状、体积及其分布空间。

　　（4）放射性探测法。放射性元素广泛分布在岩石和水中，主要的放射性元素有铀、镭、氡、钍和钾。自然界中的放射性元素在衰变的过程中会释放出α、β、γ射线。水文地质勘查时，可借助核辐射探测仪器来监测这些射线的强度。必须指出的是，目前所探测的射线主要由氡元素放出的，是主要的勘查对象，其他元素放出的射线所起到的作用较小。放射性探测法对勘查基岩地下水十分适用。

　　2.2 地球物理测井法

　　地球物理测井法可以有效的测定水文地质参数和确定含水层，是对钻孔剖面的地下岩性分层，并结合钻探取芯以及水文地质勘查资料进行深入分析，从而推测地下含水层、咸淡水的分界部位、岩溶发育带以及测定水文地质参数等。物探测井在无芯钻进或当钻进取芯不足的情况，是必不可少的勘查方法。地球物理测井方法勘查水文地质的精度远高于地面物探方法。在某些情况下，这种方法中的钻孔对确定地下岩层的岩层分界部位与出水裂隙带的准确性以及勘查精度会高于钻探取芯。

　　3、结语

　　水文地质在对地下岩层的勘查过程中，地球物理勘查方法必不可少，其有利于科学的分析和推测地下岩层的水资源以及后期的总体规划和建设。因此，我们必须要深入的了解地球物理勘查方法，并应用到水文地质的勘查当中。

　　参考文献：

　　[1]吕英.《物探方法在水文地质详查中的应用》[J].山西水利科技，2012

　　[2]崔建设.《水文地质物探方法研究》[J].华章，2012

　　王晓强

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