地球物理勘查方法在水文地質(zhì)工程地質(zhì)中的應(yīng)用

肖 銳

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地球物理化學(xué)探礦大隊，新疆 昌吉 831100）

近年來，伴隨經(jīng)濟社會高速發(fā)展，人們生活水平日漸提升，在水資源方面的需求量也在快速增長，但是與此同時，用水緊張問題卻變得越發(fā)突出起來，水資源短缺成為阻礙新時期經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展最為重要的因素之一，對我國的經(jīng)濟社會發(fā)展造成巨大影響。所以在新的歷史發(fā)展時期，應(yīng)當(dāng)進一步加強水資源的開發(fā)和利用。水文地質(zhì)工程項目作為地質(zhì)工程的重要組成部分，在地下水資源勘測、建設(shè)地下工程、開采礦產(chǎn)資源方面發(fā)揮著非常重要的作用，如何將當(dāng)前的技術(shù)手段充分利用，保證高精度，高效率的地下水勘測，是目前地質(zhì)工程勘測工作當(dāng)中的重點。下文當(dāng)中分析了地球物理勘察有關(guān)概念，并就地球物理方法在水文地質(zhì)工程勘查中的應(yīng)用予以分析探討，以供參考[1]。

1 地球物理勘查的相關(guān)概念

地球物理勘察是一種娟姐的勘查手段，在物理學(xué)有關(guān)理論知識基礎(chǔ)之上，來監(jiān)測分析地球物理場及其變化情況，地球物理勘探方法能夠有效探測地球本體以及近體空間具有的物質(zhì)組成演化特征與介質(zhì)結(jié)構(gòu)，展開全面的分析和研究，在地質(zhì)災(zāi)害、考古、工程建設(shè)、以及環(huán)境保護、勘探資源方面發(fā)揮著非常重要的作用。而且地球物理勘探技術(shù)在巖石結(jié)構(gòu)密度勘探，分析物理成分，研究磁導(dǎo)性，熱導(dǎo)性方面發(fā)揮著非常重要的作用。通過物理測試方法能夠?qū)Φ厍騼?nèi)部物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其成分密度等進行全面的分析和了解。一些水文地質(zhì)項目，運用地球物理勘探方法，可以詳細的勘測地下巖層具有的豐富礦產(chǎn)物質(zhì)和含水量，對地下巖層電阻率與電阻值是否有地下水存在進行相應(yīng)的測試。另外在勘測水文地質(zhì)工程項目過程當(dāng)中，倘若巖層缺水溫度達到10℃差異以上，證實區(qū)內(nèi)巖層有著豐富的含水量，地下水在區(qū)內(nèi)分布比較充足。而且可以通過詞性來判斷巖層，對當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)信息數(shù)據(jù)進行勘測，分析磁性，對于勘測人員，明確巖層物質(zhì)分布具有非常重要的意義，主要包括金屬元素含量以及金屬元素種類，通過磁性強弱來對區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)情況進行探測，通過這些不難看出，在水文地質(zhì)工程勘察過程當(dāng)中，地球物理勘查方法發(fā)揮著非常重要的作用，可以使勘察效率和精度得到大幅提升，確?？辈鞌?shù)據(jù)的精準性。

2 地球物理勘查方法在水文地質(zhì)工程中的應(yīng)用

2.1 高密度電阻率法

很多因素都會對巖石的電阻率造成影響，如水的礦化度以及含水量、礦物成分、顆粒結(jié)構(gòu)以及空隙度都會影響到巖石電阻率，在相同的巖層當(dāng)中，如果不含水，會對電阻力數(shù)值造成很大限制。通過電阻力物探技術(shù)方法應(yīng)用勘察水文地質(zhì)，這便是利用測定含水層的電阻率與其空間分布規(guī)律，來勘探含水巖層空間分布以及儲水條件，完成水文地質(zhì)勘察，這種方法是一種間接的找水方法。高密度電法是電測深法和電剖面法共同組合形成的，該方法原理相同于普通電阻率法，以此為基礎(chǔ)來有效應(yīng)對各種地質(zhì)問題的重要勘探方法。當(dāng)將一些脈沖流共入地下之后，如果在不改變供電電流情況下，便可以對地面上兩個測量電極電位差隨時的進行觀測，使其更加趨于飽和值，斷開供電電流之后，會有電極間電位差急速的發(fā)生衰減，在衰減帶一定數(shù)值當(dāng)中，如果衰減速度逐漸變慢，在歷經(jīng)一點時間之后，其衰減為零，此類放電與充電現(xiàn)象，形成的附加電磁現(xiàn)象，便是激發(fā)極化效應(yīng)。

在具體地質(zhì)應(yīng)用方面，機電法在初期應(yīng)用時主要對硫化金屬礦床進行勘察，后來隨著該項技術(shù)的不斷發(fā)展，在很多領(lǐng)域也得到了很好的應(yīng)用，特別是勘察氧化礦床，非金屬礦床以及工程地質(zhì)問題等發(fā)揮了很大作用。伴隨科學(xué)技術(shù)不斷提升，在找水方面，激電法的優(yōu)勢更加突出，被稱之為現(xiàn)代新型找水技術(shù)手段，而且地層含水性可以通過激電法進行確定，將這一方法聯(lián)合高密度電阻率法，便可以大大提高找水成功率，控制和減少地球物理勘探多解性問題[2,3]。

2.2 激發(fā)極化法

對于現(xiàn)場巖石礦石進行勘測過程當(dāng)中，激發(fā)極化法發(fā)揮著很大作用，能夠?qū)Φ刭|(zhì)問題進行勘測和分析，獲取當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)工程數(shù)據(jù)。該方法在20世紀50年代初開始興起，并在科學(xué)技術(shù)快速推進下，激發(fā)極化法逐漸有過去直流激發(fā)極化法向頻譜激發(fā)極化法轉(zhuǎn)變，這一方法是對電阻率在頻率方面的改變情況，將作為巖層及其分布情況充分的反映出來。頻譜激發(fā)極化法使空間限制被打破，不會由于不均勻的巖層電性和地勢波動造成的影響，可以同時的測量各種參數(shù)，具有高效的勘測速度與效率。在勘測水文地質(zhì)工程當(dāng)中，通常聯(lián)合應(yīng)用激發(fā)極化法以及高密度電阻率法，這樣能夠?qū)Φ貙雍杂行Т_定，以免單一方法干擾和影響具體結(jié)果，使得早水效率與成功率得到大幅提高。而且發(fā)揮激發(fā)極化法的優(yōu)勢，可以對地層當(dāng)做泥巖含水地層展開詳細區(qū)分，含水砂礫巖有著比較大的空隙，極化率也相對較大，而你眼極化率比較小，通過這種極化力的差異性，便可以將巖層的空隙情況充分反應(yīng)出來，與其他數(shù)據(jù)和參數(shù)充分結(jié)合，便可以對巖層情況狀態(tài)進行全面的分析和研究，保證監(jiān)測效率。

2.3 自然電場法

通過自然電場法對研究區(qū)域水文地質(zhì)情況展開勘測，或者探測地質(zhì)條件方法稱之為自然電場法，應(yīng)用自然電場法需要吸附地下巖石顆粒以及水滲透，產(chǎn)生自然電場，進而有效結(jié)合巖石顆粒吸附、自然電場狀態(tài)和滲透作用等，并利用先進的設(shè)備，將自然電場在地下情況充分的反映出來，對地下水的流向、分布狀況和深度等展開詳細探測。在地下水資源勘查中，自然電場法發(fā)揮著非常重要的作用，而且該項技術(shù)在考古工作當(dāng)中也有著非常廣泛的應(yīng)用，該方法與其他方法相比，有著更高的精確度與靈敏度，對于時間的限制比較小，可以對某些區(qū)域含水情況以及水資源分布情況做出精準判斷。

2.4 瞬變電磁法

在應(yīng)用瞬變電磁法過程當(dāng)中，通過接地源或者不接地源向地下進行一次場發(fā)送，并將一次場具有的間歇時間進行詳細測量，并對地質(zhì)體產(chǎn)生的感應(yīng)電場伴隨時間的變化進行測量。結(jié)合二次場衰減特征曲線，工作人員便能夠?qū)Φ刭|(zhì)體在不同深度具體的特征，分布地下水情況，和規(guī)模深淺作出準確的判斷，實際應(yīng)用瞬變電磁法過程當(dāng)中，不僅體積小，探測深度度高，而且周圍巖石不會對其造成較大干擾，可以大幅提高勘測的精準性，運用瞬變電磁法進行勘察時，將設(shè)備耦合噪聲影響有效消除，在水文地質(zhì)工程項目當(dāng)中具有非常廣泛的應(yīng)用，而且也有著非常多樣的應(yīng)用領(lǐng)域，可以有效的勘探煤炭，勘探石油，還能用于地?zé)豳Y源勘查勘查，礦產(chǎn)資源等，其勘察效益非常高，而且具有非常突出的經(jīng)濟價值。

2.5 地面核磁共振法

當(dāng)前在世界上直接尋找水源的地球物理方法核磁共振法，這種技術(shù)非常的先進，而且發(fā)展時間比較短，應(yīng)用潛力也非常的大。地面核磁共振法，將各種物質(zhì)原子核具有的不同弛豫性質(zhì)，引發(fā)核磁共振效應(yīng)，將地面核磁共振充分利用并進行反饋找到水儀器，便能研究與觀測水質(zhì)子在地層當(dāng)中產(chǎn)生的改變和相應(yīng)的變化規(guī)律進行研究，對地下水存在的愈合位置做出準確判斷。用地面核磁共振法可以有效應(yīng)對各種堅決測試方法存在的不足，將地下水的分布狀況以及地下水儲量更加詳細直觀的體現(xiàn)出來，在勘測水文地質(zhì)工程當(dāng)中，特別是勘測淡水資源過程當(dāng)中，此項技術(shù)應(yīng)用潛力非常巨大。只要自由水存在于地下，便能通過地面反饋核磁共振信號針對勘測范圍信息進行收集，信號感應(yīng)準確判斷地下水分布情況。應(yīng)用核磁共振法進行勘探過程當(dāng)中，地質(zhì)條件不會對其造成不良影響，可以控制和減少異常地址引發(fā)的干擾問題，使得勘察效率和勘察精準性得到大幅提高，在勘測地下水資源，特別是一些較淺區(qū)域水資源勘測過程當(dāng)中，利用此項技術(shù)進行地下水資源勘察，發(fā)揮著非常重要的作用。然而就地面核磁共振法而言，也有一些不足存在，難以對較大區(qū)域地下水進行探測，范圍只能在150m范圍之內(nèi)，電磁噪聲會對其勘察造成不良影響，降低勘查效率和質(zhì)量，所以在實際勘察工作當(dāng)中必須要引起足夠的重視，采取切實有效的方法控制和減少此類干擾造成的不利影響。

2.6 地球物理測井法

在油田勘測以及開采開發(fā)過程當(dāng)中，地球物理測井法是一種應(yīng)用普遍的技術(shù)方法，通過光熱，電磁等測量技術(shù)手段，便可以有效勘測地下巖層屬性以及地下流動體特征，對當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件展開全面的分析和研究，運用地球物理測井法進行勘測過程當(dāng)中，首先對巖層當(dāng)中的水分子情況進行確定，同時對區(qū)域的巖石性質(zhì)進行確定，并對該區(qū)的容顏帶以及含水層準確的進行推測，對當(dāng)?shù)氐乃沫h(huán)境地質(zhì)條件展開精準反饋，伴隨科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，地球物理測井方法變得越加豐富起來，越來越被廣泛的應(yīng)用于水文地質(zhì)工程項目勘察工作當(dāng)中，成為勘察水文地質(zhì)工作當(dāng)中效果最好的一種重要的勘測技術(shù)手段，獲取的數(shù)據(jù)更加的全面和精準，然而利用在該方法進行勘察過程當(dāng)中也存在一些缺點，特別是利用這一方法進行勘察時，不僅人緣投資大，而且還需要大量的資金投入，這些極大地增加了勘察成本，應(yīng)當(dāng)對水文地質(zhì)環(huán)境區(qū)域嚴格的進行勘察。

2.7 地質(zhì)雷達

地質(zhì)雷達作為一種重要的地球物理勘探方法，在實際勘察過程當(dāng)中，電磁波通過地面發(fā)射天線向地下傳輸，通過地下目標體反射，之后利用地面接收天線進行接收，對電磁波的接收振幅以及時頻進行接收分析之后，便能對地質(zhì)體的性質(zhì)以及整部形態(tài)做出準確的評價，因雷達穿透深度，和電磁波頻率發(fā)射存在非常密切的聯(lián)系，電磁波穿透深度有限，但卻有非常高的分辨率，能夠達到0.05m以下。地質(zhì)雷達在早期發(fā)展階段僅可以對幾米當(dāng)中的目標體展開探測，具有比較狹窄的應(yīng)用范圍，然而隨著此項技術(shù)的不斷發(fā)展，目前該項技術(shù)能夠?qū)?00m以下的深度展開精準探測，因此在水文地質(zhì)工程勘察過程當(dāng)中，該項技術(shù)有了更加普遍的應(yīng)用，由于地質(zhì)雷達具有非常高的分辨率，獲取的信息成果非常的全面和詳細，特別是用于一些淺層地質(zhì)勘探發(fā)揮的作用越來越大，今后還應(yīng)當(dāng)進一步推廣此項技術(shù)，使其發(fā)揮更大的作用[4,5]。

3 結(jié)語

總之，在水文地質(zhì)工程勘察過程當(dāng)中，地球物理勘探技術(shù)方法發(fā)揮著越來越重要的作用，能夠?qū)ρ芯繀^(qū)域的水溫，環(huán)境情況展開精準的勘察與分析，了解和掌握勘查區(qū)域的完整準確地質(zhì)情況，指導(dǎo)工程施工以及防治災(zāi)害。面對復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，在勘測水文地質(zhì)環(huán)境過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對其技術(shù)指標于要點展開精細的勘察，并科學(xué)合理的應(yīng)用地球物理勘探方法，在綜合利用的基礎(chǔ)上保證勘察效率和勘察質(zhì)量。