■王德文

（遼寧工程勘察設(shè)計院遼寧錦州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)計院遼寧錦州121000）

伴隨著我國科學(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。本文詳盡的對地球物理勘探方法進(jìn)行分析，簡述其勘探依據(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，通過選用不同的物探儀器和物理方法測量工程區(qū)地球物理場的變化，來解決地質(zhì)問題的一種物理勘探技術(shù)。當(dāng)?shù)叵聨r層含有地下水時，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)的測繪為基礎(chǔ)來對水文地質(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、自然地理條件，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，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類別：地面物理勘探法及地球物理測井法。應(yīng)用地球物理勘探方法中的這兩個分類可以很好的解決水文地質(zhì)勘探中的大多數(shù)問題，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地下巖石層、裂縫及空洞的物理特性進(jìn)行檢測，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：自然電磁場法、激發(fā)極化法、交變電場法及放射物勘探法。

2.1.1 自然電場法及其在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

自然電場法指的是應(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)動或吸附運(yùn)用的作用從而產(chǎn)生自然電磁場來開展水文地質(zhì)的勘探工作。由于天然形成的電磁場具地下水資源有一定的縫隙，地下裂縫使水資源會發(fā)生滲漏，吸附周圍離子運(yùn)動，發(fā)生電磁反應(yīng)。

應(yīng)用：在水文地質(zhì)勘測工作中可以利用地面監(jiān)測水資源電場的方法進(jìn)行地下水文地質(zhì)的勘探工作，監(jiān)測地下水的位置、埋深及運(yùn)動狀態(tài)。這種自然電場法可以很好的用于古河道或表面巖石層含水率的勘測工作中，進(jìn)而分析出河道、水庫或防護(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)極化法指的是對斷開電源后地下巖石層同地下水所形成的放電電場效果降低的特點(diǎn)進(jìn)行分析，得出勘探地下水資源的一種監(jiān)測方法。通過對效果降低的數(shù)值及降低時間進(jìn)行計算可以判斷出地下水的位置及電場效能。效果的降低時間指的是地下水進(jìn)行放電過程中，電位值下降到規(guī)定數(shù)值所用的時間。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程中其效果降低數(shù)值都偏低，所以會產(chǎn)生效果降低數(shù)值同降低時間存在數(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)生的電場數(shù)值比較小，因此在巖石層厚度超過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 交變電場法及其在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

交變電場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間上分布的差異，進(jìn)而檢測出藏在地下巖石層中的水資源。交變電場法是近些年地質(zhì)勘探專家們新研制出的一種物理探測方法。

應(yīng)用：在水文地質(zhì)勘探過程中，普遍應(yīng)用的交變電場法包括：電場頻率檢測法、低頻電場勘探法及地質(zhì)雷達(dá)勘探法等。電場頻率檢測法應(yīng)用于對地下巖石層及地下水中游離電子的檢測，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)地下水資源；低頻電場勘探法可以準(zhǔn)確的檢測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)行衰變時通常對放射出α、β、γ等射線。

應(yīng)用：水文地質(zhì)勘探時，可以對其輻射射線的強(qiáng)度進(jìn)行檢測，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較小。

2.2 地球物理測井法在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

地球物理測井法可以很有效的檢測地球的水文地質(zhì)數(shù)值，從而勘探出地下水的位置及流向等。地球物理測井法主要對地下巖石進(jìn)行分層鉆孔，對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

在水文地質(zhì)的勘探過程中，地球物理勘探方法是不可或缺的檢測方法，其有助于對水文地質(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