地球物理技术在地下水资源勘查中的作用

地球物理技术在地下水资源勘查中的作用本文扼要分析了地球物理方法在水文地质调查工作中的现状和存在的问题，简述了地球物理方法在地下水资源调查中所解决的问题及其技术途径。内容包括构造、地层结构、地层岩性、地下水富集程度、地下水水位、地下水矿化度、岩性结构、沉积特征、地下水运移特征等。地球物理勘探技术作为地球探测的重要手段已在石油、煤炭、矿产、水文、工程、环境等领域发挥了重要的作用。地球物理勘探方法按其观测方式划分不下百十余种，形成探测浅数十公分深达数十千米的勘探系列方法，可用于不同用途和目的地球探测；涉及岩石的物理性质则涵盖了物质的电性、磁性、弹性、放射性、温度等特性。应该说地球物理勘探技术的发展是人类认识地球结构需要促进的结果，与此同时地球物理技术的提高反过来促进了人们对地球构造、结构更全面科学的认识。目前地球物理探测已形成了以地震勘探和电磁法勘探为主要方法的勘探技术体系，特别是近年发展起来的多分量三维地震勘探技术和高灵敏电磁勘探技术更是将地球探测的技术推向与一个新的高度。伴随着勘探技术的发展勘探理论也不断地创新，勘探工作已经从简单的构造勘探、地层勘探、发展到现阶段的岩性勘探，其为认识地层结构、分析资源储藏、研究大地构造演变提供了丰富的信息[2]。面对全球性水资源匮乏地下水资源的合理开发和保护日益重要，但与石油、煤炭等工业资源的勘探工作相比，地下水资源的勘探的物探理论与技术均较落后，这一方面是由于地下水资源本身的特点所致，另一方面也与行业存在不够重视等因素有关。概括地讲有以下几个方面：（1）地下水资源为非工业性资源，受传统观念影响在大规模开发利用阶段忽略了它的资源属性和潜在的经济价值，至今未形成完整的产业链，使得地下水勘探投入缺乏应有的保障机制，造成行业发展后劲不足、技术装备落后、技术人员匮乏，技术开发与研究停滞不前的状况。（2）由于地下水开发面对的是基层用户，其勘探技术追求实用、简便，从而导致忽视理论发展和技术的集成和提炼，未形成真正意义上的水文物探学科。（3）水文地质界存在着对地球物理方法的一些片面观念，主要表现在：一是对物探工作的认识仍停留在早期水文地质工作的理解阶段；二是将物探结果绝对化，简单地把物探成乞郭建强：男，医1964偏年出生，果1985府年毕业于长安帅大学，现在中侦国地质调查局丽水文地质工程匆地质技术方法葛研究问所从事水文、级工程物探工作躁，高级工程师爆，现在中国地顺质大学攻读博述士学位。朵果与钻探结果婶进行比较，从敌而得出物探方录法不可信或不露可靠的片面结真论；三是对物贿探成果多尖解性的误解，窜物探成果的多纺解性主要表现阅在认识上的多钢解性而非结果教的多解，由于石对地质条颗件、岩性特征奔等资料掌握不用足而造成认识吗的多义性本是梁符合客观认识吊过程的，但这讯往往引起榜对物探成果客霞观性的误解。眯（暮4并）专业上存在帖着概念的不一抵致的问题，物育性层的划分（待速度层、电性由层）与年代地祖质层的划分依麻据不同，造成叙了两种层界面校不一定完全吻咽合的现象。物殊探数据是从物炼性角度分础析地质结构，黄具有其合理性伙，是提高勘探算认识主要的依刃据，应客观地连对待。隙（惊5军）学科间的相滥互配合横向交丛流不够。从地锣下水资源勘查币角度看物探工宿作是勘查工作酸的一部分，不遭是孤立的。首袖先是舞坛资料倍分析解译要全低面参考已有各蒸类地质、水文粱地质资料，对其次地球物理棍资料的解译分插析过程应该与腰水文地质人员剩共同进行以使珍推断解释更接技近于实际。墙地下水资源调戏查、勘查工作宝性质不同地球罢物理方法所发垒挥的作用也有咐所不同，根据偶地威球物理勘探技苹术的特点，其拦在水文地质工识作中的应用体隆现在两个层面诞，一是工作区北宏观结构爹性探测；二是蓝确定勘探孔、自开采孔的具体翻位置，即通常厚所说的找水技严术。按地球物疯理反映的区水文地质调查颂内容则包括：傲构造、地层结富构、地层岩性熟、地下水富集均程度、地下水痕水位、地需下水水质、岩岛性结构、沉积对规律、地下水桂运移特征等。1构造惹构造是地质工初作的基础，宏浑观上它控制着帝水文地质单元势的边界，地下脊水不同类型的锐分卧布，其对地下抱水的形成、演很化具有重要影赴响，是地质模馋型建立的主要漂因素之一。构退造探测可贿以通过岩石电煤阻率、波速、妻放射性、重、麦磁等物理参数萍确定。区域探查测常用方法有根电阻率测至深、音频大地瞧电磁测深和地拜震勘探等方法管。阿断层构造的位重置和性质是确锦定基岩裂隙水逝、岩溶裂隙孔鸭隙水赋存的主款要依据。由于殊构萍造挤压形成的籍岩石破碎带是死基岩地下水富梅集的主要场所迹，其结构特征的，物性特征以哪及地下富笨集气体的运移究特征均随之变喉化，这些都是颗利用地球物理债方法探测地下赤水的基本前提杀。国内外喜在此方面的研佩究工作较多，析应用方法也较伞多，主要包括芦：电阻率剖面俭法、音频大地凉电场法、缩甚低频电阻率舍法、电磁剖面述法、放射性方吊法、地震、激键发极化法、核环磁共振法、汞质蒸气测量王法等。通常是夹选择简单方法苹探查断裂构造订的位置、走向器、规模，然后冰用精确方法确洪定其断裂脾性质，富水特增征等。2地层结构臂勘查区的地层域结构不仅是刻齐画地质模型的将基本因素，也梅是工程设计的拐主要依据。由解于佳地层的岩性结役构、状况等条震件不同，不同降的特征的岩层梦表现出不同的基物理性质，如与电阻率、座密度、波速、幻磁性等均有所讨不同，根据物洽性特征的不同刑，用地球物理祖方法可以按不炉同性质划竞分地层结构。仁划分确定地层症结构较有效的悼方法有测井、倚地震勘探和电蛙磁测深法，此说外也常用丢电阻率测深和省瞬变电磁测深碑法。3地层岩性蒸地层岩性划分站是确定含水层魂、隔水层的基枪础，也是分析桑地层富水性的营依据。对不同梦岩影性的地层，其瓶电阻率、波速栏、放射性含量遣特征均有所不抱同，根据它们副的特征值范围夏并参照地唉质资料可以通扰过物探资料确狮定其岩性特征起，主要方法有锄电阻率法、地彻震法、测井等鞭。简4蔑地层富水性凉富水性是地下突水开采利用、越施工设计的主业要依据。不同音岩性的地层其奇富水的特征和江性翅质不同。对孔伸隙类地层，其毫含水率随着孔觉隙度增高而增扮加，但富水性划则随着孔隙度转增加先增着大，达到某一泻极值后，又随慧孔隙度增加而但减小；对致密福结构地层，其姥富水性则与构止造裂隙的杨发育程度有关使，一般张性裂隐隙比压扫性裂案隙富水性要好舌，此外，该类失裂隙水的富集绩程度与所看处的水文地质智条件、岩石的朝可溶性、脆性费相关，一般水体文地质条件好昆，可溶性强，左脆性岩石衡的构造裂隙水户富水性强。因月此，判断构造丛裂隙水的富水艳性要从岩性、苦水文地质条件翻、构造条搂件几个方面综预合考虑，而岩减性与构造特征壳可通过视电阻宁率、密度等参盯数加以分析。旋目前能够姑直接反映地层团中富水特征的叙地球物理方法宵有核磁共振法霉、激发极化法贿、介电常数法子，其磁共系振强度、驰豫泪时间、极化率爷、衰减时、介乞电常数均与地宝下水的贮量及知状况密切关联秀。黎5棚地下水水位卧未知区域判断块地下水水位埋片藏深度是一项务重要任务，对茶水文地质条件霉分析、钻孔设臂计欠具有重要的指絮导意义。目前天较常用的方法绵是激发极化法贤，参数以激化煎率、激发比为似主。在地妖层条件比较简惕单的松散类地计区电阻率法和歪地震法也可以梯用于确定地下支水水位埋藏条城件。岛6腹地下水矿化度置地下水矿化度叫是利用地下水吗的主要参考标德准，也是水资竟源评价的主要幻内容之一。影容响这地下水矿化度肝的因素包括地孕层沉积环境和冶地下水的运移瞒条件。对于孔辆隙结构地层，递由于地层网电阻率主要由款地层格架特征确和贮存于其中彻的地下水电阻赏率决定，通过减地层电阻率值恐和获取的冒地层格架参数壁可以反算出地默下水电阻率，抹再根据地下水泳的水化学类型浅，地下水的温念度值可粗暂略估算出地下理水的矿化度预务测值。目前电浮阻率方法是唯中一可用于地下坟水矿化度分析趟的地球物睁理方法，实际也应用中也常用目电阻率类比法许来判断水质。伶利用测井方法附确定地下水矿见化度除用动电阻率法以外深，自然电位也创可判断咸淡水精，基岩裂隙水珠矿化度的确定古目前尚为待攻予关的难关。7岩性结构亩岩性结构主要托指岩石的粒度场、孔隙度、泥迹质含量、胶结峡状况等，是确伴定地下水富水猛性、眼渗透特征的主沫要参量。确定汁岩性结构特征名主要通过测井益方法，主要有幸密度测井、伽悄玛测井、举声波测井等方牲法。地面方法础中地震勘探技弓术可通过约束翁条件反演得到酸地层有效孔隙骂度剖面，抵震电效应也可甚以获取有关地渗层结构信息，蛇目前该类技术龙已应用于石油浇勘探工作之中妹。8沉积特征坝地层的物性参果数从物理特征两的角度的反映铺了岩石的岩性爸、结构特征，粥因此通过物性柜的爬宏观和微观变贸化可以获取地怠层的沉积特征器，如洪积扇、灰古河道、沉积费韵律等，沉积蝶特征在电晋阻率剖面、波蠢速剖面上其结秧构特征和参量邀值均有所反映也。石油地震目笔前最新的研究凝领域便是陆通过地震勘探获资料恢复沉积利的微环境特征荷以此指导石油需勘探与开发。漂地层电阻率值刚的变化一拥方面显示地层瞎岩性的变化，陷另一方面则显往示了地下水水稍质的变化，这沸种变化在稳定减环境中与季沉积的小气候皂环境密切相关哗。缸9风地下水运移特雷征任地下水资源的辨一个主要特征少是其具有活动仆性，是一种运选动着的资源形物态。由于水文养地质淋条件不同地下荐水运动导致地匠下水矿化度状减况不同，对于认特定的区域物遭性的变化可以某反映地下摔水运动的规律期和特点，这对澡分析地下水的声运动规律具