試論地下水探測中的地球物理方法

1、試論地下水探測中的地球物理方法摘要：本文介紹了地球物理方法在地下水探測屮的應(yīng)用，對地球物 理方法探測地下水污染技術(shù)的發(fā)展也有闡述，有一定參考價值。關(guān)鍵詞：地下水探測；地球物理中圖分類號：p641.7文獻標(biāo)識碼：a文章編號：1地球物理方概述1）地面電法這是一類涉及范圍較為廣泛的勘測方法，按照被動源和主動源劃 分，其被動源的方法有:（1）自然電場法，即勘測地下水流向即地下 水域與地表水之間的補給關(guān)系、此生層的熱水范圍等；（2）聲頻大地電 場法，主要勘測的是巖性接觸帶和構(gòu)造破碎帶的情況。地面電法的主動源勘測形式還可以分為:電阻率法和激發(fā)極化法， 激發(fā)極化法，主要使用在勘測巖溶發(fā)育分析，斷裂構(gòu)造分析，

2、劃分巖 層分布等；而電阻率為機理的檢測方法還有三種:（1）電測深法，這 種方法可以劃分近水平位，確定含水層厚度、深度?？睖y基巖埋深，查 明基本構(gòu)造、風(fēng)化殼厚度。劃分咸水、淡水邊界等，應(yīng)用廣泛，而且勘 測準(zhǔn)確，技術(shù)成熟；（2）電剖面法，這種方法在實際的應(yīng)用中有，聯(lián) 合剖面法、對稱四極剖面、中間梯度法，主要用于對斷裂破碎帶的勘測， 探索古河道，探索各種高低阻傾斜地電體及其接觸表面，勘測巖溶發(fā)育 地帶等；（3）高密度電阻率法，這種方法主要用于巖溶發(fā)育的勘測， 斷裂構(gòu)造及巖層的劃分等。2）電測井法電測井屮的主動源法是電阻率測井法，這種方法可劃分鉆井剖面， 確定巖質(zhì)的電阻率參數(shù)，確定含水層的位置及淡水和

3、咸水的分界等；被 動源法是自然電位測井法，這種方法主要的勘測的是滲透層，并劃分咸 淡水的邊界，估計地下水的電阻率等。3）磁法這種方法也是一種被動源法，即地面磁測。主要是對磁場的研究， 尋找具有磁性差界的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，勘測圈定賦水花崗巖風(fēng)化的情況和裂隙 斷裂帶情況等。2地球物理方法在地下水勘測中的應(yīng)用綜合的看，多種地球物理的勘測方式有英特有的應(yīng)用范圍和局限 性，利用其屮一種是不能完全達到勘測地下水的目的的，因此在實踐屮 應(yīng)當(dāng)利用各種技術(shù)措施的組合和優(yōu)化對地下水進行準(zhǔn)確的勘測。下面就兒 種地下水分布情況的勘測進行研究和分析。2.1孔隙水的勘測淺層的孔隙水的勘測技術(shù)目前已經(jīng)達到了成熟階段，通常情況下采

4、用電測法和激電測方法，通過電阻率的參數(shù)值測泄來反映含水層的結(jié)構(gòu)。 但是在特殊干燥的地方，如沙漠地區(qū)，常規(guī)的電阻率法應(yīng)用起來難度交 大，電極接地電阻大、供電困難等都會局限勘測。因此采用瞬變電磁法 進行勘測是較為理想的。一些淺部高度礦化的地質(zhì)結(jié)構(gòu),其電阻率往往 過低，因此電流大，測量的電壓信號也就小,降低了勘測的精度，因 此可采用大地電磁法進行探測，輸入的信號阻抗較高，可以消除電阻率 低而造成的觀測精度下降的情況。2.2裂隙層地下水的勘測勘測中，淺層的裂隙水包括了構(gòu)造裂隙、碎屑巖的孔隙裂隙水。構(gòu) 造裂隙水主要是指山區(qū)的基巖裂隙水和淺層的風(fēng)化裂隙水。對山區(qū)基巖的 裂隙水來說，因為地形的影響，施工難度

5、很大，應(yīng)考慮首選高精度的 時變重力資料和遙感技術(shù)來進行實際的勘測，然后利用激電法或者瞬變 電磁法等受地形影響小的方法進行勘測；如不能采用巫力資料和遙感技 術(shù)時，應(yīng)選擇采用電剖面法、可控源音頻人地電磁法等來探明裂隙的特 征，然后利用地段了解構(gòu)造帶下方的空間發(fā)展特性和富水性;當(dāng)?shù)刭|(zhì)背 景、地面條件相對簡單的時候采用激電法勘測，通過電阻率參數(shù)就可以 対構(gòu)造帶的巖性結(jié)構(gòu)變化和激化參數(shù)，以此確定富水層；而地質(zhì)條件復(fù) 雜時可以采用大地電磁測深法，對整個的構(gòu)造和裂隙發(fā)育進行評價。對淺層風(fēng)化裂隙水，則采用的是高密度電阻率和探底雷達技術(shù)勘測 風(fēng)化殼厚度、埋深。而淺層碎屑巖孔隙裂隙水的探測則與淺層的孔隙水相 似，

6、通常利用電測深、大地電磁測深、瞬變電磁、a卡放射性等技術(shù)進 行勘測。當(dāng)遇到含水層深度超過100m的時候，多種物探方法都不能獲得較 好的探測結(jié)果，這時可以采用地震勘探的方式，對巖性構(gòu)造進行全面的 分析，然后再與探測深度較大且低阻目標(biāo)反應(yīng)靈敏的瞬變電磁法結(jié)合， 就可以獲得較為準(zhǔn)確的深層低阻裂隙水的基本參數(shù)。2. 3巖溶水勘測同樣從淺層的巖溶水進行討論，這種巖溶水主要集中在西南地區(qū)， 由于巖溶地區(qū)的地表水和地下水之間頻繁的轉(zhuǎn)換，地下水的空間分布極 為不均勻，且情況復(fù)雜。物探勘測的目的是為探明巖溶的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征， 但是受到規(guī)模和深度的限制，物探的方法實施難度較大。在埋深小于 100m的情況下,采用核磁

7、共振的方法較為有效，同時也可以采用可控 源音頻大地電磁法，瞬變電磁法，或者高密度電阻法等對其空間位置進 行確定。當(dāng)巖溶水的深度大于100m的時候，應(yīng)利用瞬變電磁法和淺層 的地震勘測技術(shù)進行探測。3地球物理方法在地下水污染監(jiān)測中的應(yīng)用前景3. 1地下水污染監(jiān)測有些工廠把廢液排入地下，這些污水含有大量的氯、苯、酸，堿等污 染物，這是造成地下水污染的重要原因之一。這些污染物排入地下后，形 成良導(dǎo)電溶液，即形成所謂的動態(tài)導(dǎo)體，即形態(tài)、規(guī)模、導(dǎo)電性隨時間而 變化的導(dǎo)體。應(yīng)用動態(tài)導(dǎo)體充電法可以對污染的程度、范圍進行有效監(jiān)測。 在監(jiān)測中需查明污染物的成分及地質(zhì)構(gòu)造，確定污染通道，以控制污染源, 阻斷污染運移

8、。目前許多地下水源受污染的程度主要決定于污染途徑所處的含水層 之上覆蓋層的構(gòu)造。若覆蓋層斷裂構(gòu)造發(fā)育或為松散巖層，那么工業(yè)污水 和生活水將沿裂隙或孔隙向地下滲入，造成地下水污染。應(yīng)用物探方法可 一方面檢測覆蓋層構(gòu)造特征、污染通道性質(zhì)、污染水滲透率等；另一方面 又可動態(tài)監(jiān)測污染的速度和范圍。淺層污水對深層水的污染中，類似上海 深層取水，地面回灌水沿取水通道向地下滲漏，造成深層水污染，用物探 方法可以進行動態(tài)監(jiān)測，以指導(dǎo)治理。當(dāng)?shù)孛嫠w大范i韋i受到不同程度污染時，也可用物探方法進行不同程 度的監(jiān)測。如昆明淇池采用電阻率測量及自電測量監(jiān)測水體污染；杭州西 湖采用直流電法在換水前后進行動態(tài)和靜態(tài)觀測

9、，確定江水入湖后的擴散 范圍，以指導(dǎo)換水工作的進行。3. 2沿海地區(qū)部分地段海水入侵范圍確定中國沿海城市工業(yè)發(fā)展過程中，過量開采地下水，使地下水位下降， 加劇了海水入侵速度，造成沿海地區(qū)嚴重的海水污染問題。物探方法在解 決這方面問題上具有其他方法無可比擬的優(yōu)點，根據(jù)海水與淡水電性性質(zhì) 的差異，利用電法可以快速確定海水與淡水分界線、海水入侵的范圍、入 侵的規(guī)模、入侵的途徑。它不僅成本低，速度快，而口由于在地面或孔中 遙測，不會擴大或形成污染通道、使污染源進一步擴大，具有無破壞性原 位檢測的特點。在華北、西北地下水鹽堿化較嚴重的地區(qū)，20世紀70年 代就已經(jīng)利用電法圈定咸水與淡水的界線。今后運用物探方法開展劃分咸 水與淡水界線工作，指導(dǎo)地下水的開發(fā)利用，將有著重要意義。參考文獻1 李志才地球物理方法探測地下水的探討j 測繪信息與工程， 2009(