地球物理勘查方法在水文地質(zhì)工程中的應(yīng)用思考

王紀(jì)鵬

摘 要： 我國是資源大國，但是水資源卻極度匱乏，水資源分布不均衡，導(dǎo)致水資源利用率降低，制約了我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。因此，加強(qiáng)水資源勘查，提升水資源利用率十分必要。地球物理勘查方法在水文地質(zhì)工程中的應(yīng)用，能夠輔助水文地質(zhì)工程建設(shè)，提升水資源利用效率，實(shí)現(xiàn)水資源合理開發(fā)與利用。據(jù)此，本文探究地球物理勘查及其重要性，分析其在水文地質(zhì)工程中的應(yīng)用，為促進(jìn)水文地質(zhì)工程建設(shè)，完善高效率、高精度的水文勘查，提供參考建議。

關(guān)鍵詞： 地球物理勘查;水文地質(zhì);水文勘查

【中圖分類號】P641.71 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.38.010

前言：地球物理勘查方法是利用高科技儀器設(shè)備，與地球物理原理結(jié)合，探究不同巖土、礦石等物理特性，分析性質(zhì)差異，通過對密度、磁性、電信等差異作出分析，完成勘查。利用地球物理勘查完成水文地質(zhì)工程地下水資源的勘探，能夠?qū)Φ叵滤俊㈦妼?dǎo)率、地層孔隙度、水的礦化度等進(jìn)行系統(tǒng)的分析，提升水文地質(zhì)工程勘查的準(zhǔn)確率、保證勘查精準(zhǔn)度、實(shí)現(xiàn)水資源高效開發(fā)利用，推動我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 地球物理勘查極其的重要性

1.1 地球物理勘查

地球物理勘查并不是直接的地質(zhì)勘查，而是通過物理力學(xué)相關(guān)理論、地球物理場變化，對地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石等進(jìn)行監(jiān)測與分析，通過先進(jìn)儀器的測算，對地球本體、近地空間物質(zhì)構(gòu)成、介質(zhì)結(jié)構(gòu)、演化特征等進(jìn)行系統(tǒng)的分析及探索，完成細(xì)致的資源勘查。地球物理勘查屬于地球物理分支學(xué)科，包含了重力、地震、電法、磁法等多方面的勘探技術(shù)。其在環(huán)境保護(hù)、工程建設(shè)、考古、礦產(chǎn)資源、地質(zhì)災(zāi)害等勘探中發(fā)揮了重要的作用。

1.2 地球物理勘查相關(guān)概念

1.2.1 含水量

通過地球物理勘查方法，可以對地下水中含有的礦物質(zhì)導(dǎo)電性進(jìn)行勘探，對礦物質(zhì)電阻值率進(jìn)行分析，據(jù)此判斷地下巖層的含水量。

1.2.2 磁性

地下巖層中不同類型的金屬元素，存在較大的磁性差異，對巖層磁性進(jìn)行分析，可以探究其主要金屬元素含量、金屬元素種類。

1.2.3 放射性與熱輻射

富水巖層與貧水巖層會存在熱輻射強(qiáng)度以及放射性強(qiáng)度的差異，貧水巖層的平均熱輻射溫度為7攝氏度到11攝氏度左右，而富水巖層由于其含有大量地下水，溫度遠(yuǎn)低于貧水巖層。

1.3 地球物理勘查的重要性

地球物理勘查。能夠針對地層內(nèi)部物質(zhì)成分、物質(zhì)結(jié)構(gòu)及密度組成進(jìn)行分析，對地下巖層中礦物質(zhì)及含水量，進(jìn)行詳細(xì)的勘測，因此能夠確定勘查區(qū)域是否含有地下水。這就為水文地質(zhì)工程研究提供了有效的勘查依據(jù)與輔助，促進(jìn)了水文地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展。通過地球物理勘查方法，能夠順利推進(jìn)水文地質(zhì)工程開展，例如：能夠在貧水巖層根據(jù)溫度差異，探究巖層含水量，分析水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，確定水體中的物質(zhì)分布情況;探測各類金屬元素及含量;;提升地下水分布區(qū)域的勘查準(zhǔn)確度及勘測效率，保證勘測結(jié)果，從而推動水資源合理開發(fā)及利用。

2 地球物理勘查方法在水文地質(zhì)工程中的應(yīng)用

2.1 自然電場法

自然電場法，是利用勘查區(qū)域周圍的自然電場，進(jìn)行水文分布情況及地質(zhì)條件勘查的方法。自然電場法，應(yīng)用的是，由巖石顆粒與水，彼此滲透吸附形成的自然電場，這一電場能夠反映地下水滲透作用、巖石顆粒吸附情況，通過專業(yè)設(shè)備的勘探，能夠?qū)ψ匀浑妶龅臓顟B(tài)進(jìn)行有效的分析，反映出地下水周圍的自然電場變化。通過電場變化，能夠進(jìn)一步推斷出水流方向、水體分布位置以及水體深度等。自然電場法的應(yīng)用十分廣泛，不僅能夠?qū)Φ叵滤催M(jìn)行有效的勘測，還可以考察古河道，實(shí)現(xiàn)考古。相較于其他方法來說，自然電場法的靈敏度更高，能夠提升水文地質(zhì)工程勘測的精確性，同時(shí)能夠推斷某一地區(qū)過往的含水情況、水資源分布狀態(tài)等。

2.2 地面核磁共振法

地面核磁共振法，是利用核磁共振，在地表完成物質(zhì)原子核性質(zhì)反饋，從而尋找水資源。這一方法發(fā)展時(shí)間較短，屬于一類新型的尋找水源技術(shù)。其應(yīng)用原理在于，核磁共振能夠分析物質(zhì)原子核性質(zhì)的差異，通過原子核差異反應(yīng)的核磁共振效應(yīng)，分析不同的地層物質(zhì)，將分析結(jié)果反饋至找水儀器中，儀器能夠根據(jù)核磁共振儀器找到的水質(zhì)子變化規(guī)律，推斷勘測地區(qū)是否含有地下水?？傮w來看，核磁共振能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)勘測方法的不足。地面核磁共振法能夠快速直觀的反映地下水分布情況與儲量，只要地下有自由水的存在，就可以直接反饋核磁共振的頻率信號，不會受到不同地面條件的影響，極大的提高了勘測效率及準(zhǔn)確性。但地面核磁共振法有有明顯的缺陷，那就是對于勘測深度、區(qū)域有非常明確的限制，勘測范圍只能局限在150米范圍內(nèi)，因此不利于大面積的水文地質(zhì)勘測。

2.3 高密度電阻率法

不同金屬導(dǎo)體的電阻率會受到多種因素的影響。金屬導(dǎo)體自身的長度、導(dǎo)體溫度、導(dǎo)體的橫截面積等。同樣，由于巖石中金屬導(dǎo)體的含量差異，也會對巖石的電阻率造成多方面的影響，這就有助于分析巖石含水量的高低、水體的礦化程度以及巖石的礦物組成等。即使在同一片巖石層中，巖層含水量也會對巖石層電阻率產(chǎn)生極大的影響，因此通過對電阻率進(jìn)行分析，就能夠?qū)辈閰^(qū)域地層含水情況進(jìn)行分析。高密度電阻率正是利用這一原理，對水文地質(zhì)工程進(jìn)行勘查，探究含水層電阻率空間的分布規(guī)律，分析不同含水巖層的儲水條件，間接的尋找地下水資源。高密度電阻率法，利用電剖面法和電測深法，兩個(gè)電極同時(shí)對地下提供電流，當(dāng)測量設(shè)備測試出電位差異時(shí)，就能夠?qū)诵膮^(qū)域兩點(diǎn)之間的電位差進(jìn)行測量及計(jì)算，分析電阻率值，從而利用這一電阻率值與含水地層、不含水地層的電信差異進(jìn)行比較，推斷該地層內(nèi)地下水資源的循環(huán)情況，以及富水層位置等。

結(jié)語：地球物理勘查利用物理力學(xué)及地球物理場變化，對地層結(jié)構(gòu)、金屬含量、水體位置等進(jìn)行細(xì)致的勘查，在水文地質(zhì)工程中發(fā)揮了重要的作用。利用自然電場法、地面核磁共振法、高密度電阻率法，能夠判斷水體位置、分析含水情況、探究水資源分布狀態(tài)，同時(shí)對水體內(nèi)礦物質(zhì)種類、礦物含量進(jìn)行系統(tǒng)的分析，提高水文地質(zhì)工程的勘查效率，提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率。除本文提到的地球物理勘探方法以外，還有諸多地球物理勘查方法，對水文地質(zhì)工程勘查工作具有重要的作用。不同的地球物理勘查方法，有其各自的優(yōu)勢以及難以克服的缺點(diǎn)。因此，在水文地質(zhì)工程應(yīng)用過程中，要考慮其實(shí)際情況，綜合各個(gè)勘查方法的優(yōu)勢，獲取水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，確定地下水源分布資料，判斷巖層水源分布結(jié)構(gòu)，為后續(xù)工程建設(shè)奠定良好的勘查技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。

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