地球物理勘查方法在水文地質(zhì)工程中的運(yùn)用分析

張苑輝

摘 要：在進(jìn)行水文地質(zhì)工程中，地球物理勘查方法得到十分廣泛的應(yīng)用，并且在工程中發(fā)揮著巨大的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)對地質(zhì)的各項信息數(shù)據(jù)準(zhǔn)確勘探，判斷巖層中含水情況實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的推測，確保工程的順利開展。本文主要論述地球物理勘查方法在水文地質(zhì)工程中的運(yùn)用分析。

關(guān)鍵詞：地球物理勘查方法;水文地質(zhì)工程;應(yīng)用技術(shù)

引言

隨著我國綜合國力的提升，城市發(fā)展對于各種資源的需求逐漸增加，而現(xiàn)階段水資源的短缺成為約束我國長久發(fā)展的因素，因此地球物理勘查技術(shù)對于地下資源的開發(fā)中起到十分重要的作用，在確保環(huán)保的前提下，實(shí)現(xiàn)資源對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。

1地球物理勘查含義及相關(guān)工作原理

地球物理勘查是對地球的物理場分布和變化利用間接的勘探，因此又被稱為“物探”。地球物理勘探所采用的的方法是應(yīng)用物理原理和方法進(jìn)行勘探，其主要研究對象是地球本體、接近地表空間介質(zhì)的物理組成、結(jié)構(gòu)以及演化等情況、規(guī)律與特點(diǎn)，地球物理勘查能夠應(yīng)用的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，能夠施用于礦產(chǎn)、環(huán)保、工程等工作的勘探。因為地球物理勘查技術(shù)需要對巖石密度、彈性、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等性能進(jìn)行勘探，所以對于不同性能的勘探需要采用不同的物探技術(shù)。例如：對地球地質(zhì)體的性質(zhì)和展示形態(tài)進(jìn)行勘探需要采用地質(zhì)雷達(dá)法，另外，還有激發(fā)極化法、自然電場法等。其中地球物理勘探技術(shù)通常會根據(jù)巖層磁性、含水量熱輻射和放射性進(jìn)行方面進(jìn)行勘查。判斷巖層中是否含有地下水，需要對巖層中含有的豐富礦物質(zhì)導(dǎo)電性進(jìn)行勘查，巖層中的視電阻率數(shù)值受巖層礦物質(zhì)導(dǎo)電性影響;巖層中含有豐富的金屬元素，因為不同的金屬元素在巖層中的含量不同，因此，各金屬元素的磁性也存在一定的差異，含有金屬元素較多的巖層，磁性更強(qiáng)。

2地球物理勘查方法在水文地質(zhì)工程中的運(yùn)用

2.1瞬變電磁法

瞬變電磁法工作原理是利用接地設(shè)備向地下傳送磁場。勘查人員對地質(zhì)反饋的電磁場變化狀態(tài)進(jìn)行采集記錄，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水文地質(zhì)測量。通過磁場出現(xiàn)的變化程度對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)不同深度情況、分布、電性地質(zhì)特征進(jìn)行了解。另外，通過瞬變電磁法能夠有效消除一次場產(chǎn)生的噪音。在進(jìn)行實(shí)際的勘查工作中，瞬變電磁法具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如對地質(zhì)造成的影響較小、探測范圍較廣、分辨率高等，對于金屬礦、煤炭、石油等資源的勘查中經(jīng)常采用采用這種方法。目前，瞬變電磁法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于水文地質(zhì)勘查工作。

2.2自然物探法

自然物探法是指對勘探地區(qū)自然電場進(jìn)行分析，從而對當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)分布進(jìn)一步了解并進(jìn)行勘查工作的方法。其基本工作原理是對地下巖石顆粒吸附和地下水滲透共同作用形成的自然電場勘探分析。因此地下水滲透和巖石顆粒吸附作用存在緊密聯(lián)系，勘查人員可以利用專業(yè)的勘查設(shè)備在兩者作用的前提下，對當(dāng)?shù)刈匀浑妶鲎兓闆r進(jìn)行勘查和檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)對地下的位置和流向等信息進(jìn)行推測。并且通過這種方法能夠準(zhǔn)確推斷出古河道位置，對考古工作提供有力的技術(shù)保障。同時自然物探法可以準(zhǔn)確勘探地下水聚集情況。

2.3地質(zhì)雷達(dá)法

地質(zhì)雷達(dá)法是指將設(shè)計好的電磁波信號利用天線將信號發(fā)射至地質(zhì)內(nèi)部，電磁波經(jīng)過地質(zhì)后獲得反饋信息，對反饋信息進(jìn)行分析的方法，在進(jìn)行反饋信息的分析的工作中，勘查人員需要對電磁波在傳導(dǎo)過程中的頻率、振幅等信息進(jìn)行科學(xué)的分析，進(jìn)而判斷巖體分布狀況。地質(zhì)雷達(dá)法存在一定的局限性，雷達(dá)電磁波的穿透力受頻率的影響，因此很難實(shí)現(xiàn)對高深度水文地質(zhì)情況進(jìn)行勘測，但是雷達(dá)的具有較高的分辨率，可達(dá)0.05米內(nèi)，彌補(bǔ)了一些方面的不足。目前，因為受科學(xué)技術(shù)的限制，地質(zhì)雷達(dá)法發(fā)展情況不太樂觀。

2.4高密度電法

高密度電法是指將電極放置于地質(zhì)剖面上，利用電機(jī)轉(zhuǎn)換開關(guān)和工程電測儀實(shí)現(xiàn)不同電極的排列，對不同電極極距數(shù)值進(jìn)行收集的方法。高密度電法對于水文地質(zhì)工作存在四方面優(yōu)勢：首先，高密度電法能夠有效實(shí)現(xiàn)對電極進(jìn)行一次性布置，從而提升勘探工作效率，有效減少勘探設(shè)備在工作中出現(xiàn)故障現(xiàn)象，對于其他因素造成的影響和干擾能夠?qū)崿F(xiàn)有效的避免;另外，可以采取多種電極排列方式對地電斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行收集;其次，高密度電法比較趨向于半自動化和自動化，能夠有效減少勘查人員在工作對相關(guān)數(shù)據(jù)收集操作過程中的錯計、遺漏、混亂等情況。最后，通過地球物理反演方式，能夠獲得由高密度電阻成像技術(shù)形成的一維、二維、三維成像，從而得到更為高精度的資料數(shù)據(jù)，并加以解釋。

2.5激發(fā)極化法

激發(fā)極化法又被稱為極電法，是指對礦石、巖層勘查發(fā)生激發(fā)極化效應(yīng)差異實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)問題進(jìn)行解決的方法。對地下地質(zhì)輸入直流脈沖△V1，當(dāng)供電電流不改變的前提下，觀察地面上兩測量電極差△V（T）隨著時間的推移逐漸趨向于飽和值，當(dāng)電源斷開后，會發(fā)現(xiàn)兩電極之間的電位差迅速衰減，當(dāng)衰減到一定數(shù)值后，電位差數(shù)值衰減速度逐漸變緩慢，最后衰減為零。

激發(fā)極化法在實(shí)際的地質(zhì)應(yīng)用上，初期主要應(yīng)用于勘探硫化物金屬礦床，隨著激發(fā)極化法的逐漸發(fā)展，被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，例如工程地質(zhì)問題、非金屬礦床、氧化礦床等。近些年來，激發(fā)極化方法對于地下水的勘查效果十分顯著，被稱為“找水新法”，采用激發(fā)極化法對地下水含水情況的勘查可以與高密度電阻法結(jié)合，提供勘查的準(zhǔn)確性，提高工作效率。

3地球物理測井法

地球物理測井法是通過聲、磁、熱、電等測量工具，對地下流動體或地下巖層的屬性進(jìn)行勘探，在對油田的勘探以及開發(fā)中常采用這種方法。地球物理測井法通過在水文地質(zhì)工作中對地質(zhì)各項指數(shù)的勘測，實(shí)現(xiàn)勘探地質(zhì)巖層中含水情況。另外，在通過鉆孔技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，對當(dāng)?shù)貛r石情況進(jìn)行了解，進(jìn)行分層處理。再利用專業(yè)的水文地質(zhì)勘查技術(shù)對熔巖帶和含水層進(jìn)行推測。在水文地質(zhì)工程勘探工作缺乏鉆進(jìn)取芯技術(shù)情況時，地球物理測井法相比于其他勘查方法能夠獲得更加準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)。

總結(jié)

綜上所述地球物理勘查技術(shù)多種多樣，在實(shí)際的水文地質(zhì)工程中需要根據(jù)需求和當(dāng)?shù)貙?shí)際情況采用相應(yīng)的方法，從而準(zhǔn)確推測出地下地質(zhì)體的水資源分布、含量及其他資源的含量，為水文地質(zhì)工作提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

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