地球物理勘查方法在水文地质工程地质中的应用

肖 锐

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局地球物理化学探矿大队，新疆 昌吉 831100）

近年来，伴随经济社会高速发展，人们生活水平日渐提升，在水资源方面的需求量也在快速增长，但是与此同时，用水紧张问题却变得越发突出起来，水资源短缺成为阻碍新时期经济社会可持续发展最为重要的因素之一，对我国的经济社会发展造成巨大影响。所以在新的历史发展时期，应当进一步加强水资源的开发和利用。水文地质工程项目作为地质工程的重要组成部分，在地下水资源勘测、建设地下工程、开采矿产资源方面发挥着非常重要的作用，如何将当前的技术手段充分利用，保证高精度，高效率的地下水勘测，是目前地质工程勘测工作当中的重点。下文当中分析了地球物理勘察有关概念，并就地球物理方法在水文地质工程勘查中的应用予以分析探讨，以供参考[1]。

1 地球物理勘查的相关概念

地球物理勘察是一种娟姐的勘查手段，在物理学有关理论知识基础之上，来监测分析地球物理场及其变化情况，地球物理勘探方法能够有效探测地球本体以及近体空间具有的物质组成演化特征与介质结构，展开全面的分析和研究，在地质灾害、考古、工程建设、以及环境保护、勘探资源方面发挥着非常重要的作用。而且地球物理勘探技术在岩石结构密度勘探，分析物理成分，研究磁导性，热导性方面发挥着非常重要的作用。通过物理测试方法能够对地球内部物质结构及其成分密度等进行全面的分析和了解。一些水文地质项目，运用地球物理勘探方法，可以详细的勘测地下岩层具有的丰富矿产物质和含水量，对地下岩层电阻率与电阻值是否有地下水存在进行相应的测试。另外在勘测水文地质工程项目过程当中，倘若岩层缺水温度达到10℃差异以上，证实区内岩层有着丰富的含水量，地下水在区内分布比较充足。而且可以通过词性来判断岩层，对当地水文地质信息数据进行勘测，分析磁性，对于勘测人员，明确岩层物质分布具有非常重要的意义，主要包括金属元素含量以及金属元素种类，通过磁性强弱来对区内的矿产情况进行探测，通过这些不难看出，在水文地质工程勘察过程当中，地球物理勘查方法发挥着非常重要的作用，可以使勘察效率和精度得到大幅提升，确保勘察数据的精准性。

2 地球物理勘查方法在水文地质工程中的应用

2.1 高密度电阻率法

很多因素都会对岩石的电阻率造成影响，如水的矿化度以及含水量、矿物成分、颗粒结构以及空隙度都会影响到岩石电阻率，在相同的岩层当中，如果不含水，会对电阻力数值造成很大限制。通过电阻力物探技术方法应用勘察水文地质，这便是利用测定含水层的电阻率与其空间分布规律，来勘探含水岩层空间分布以及储水条件，完成水文地质勘察，这种方法是一种间接的找水方法。高密度电法是电测深法和电剖面法共同组合形成的，该方法原理相同于普通电阻率法，以此为基础来有效应对各种地质问题的重要勘探方法。当将一些脉冲流共入地下之后，如果在不改变供电电流情况下，便可以对地面上两个测量电极电位差随时的进行观测，使其更加趋于饱和值，断开供电电流之后，会有电极间电位差急速的发生衰减，在衰减带一定数值当中，如果衰减速度逐渐变慢，在历经一点时间之后，其衰减为零，此类放电与充电现象，形成的附加电磁现象，便是激发极化效应。

在具体地质应用方面，机电法在初期应用时主要对硫化金属矿床进行勘察，后来随着该项技术的不断发展，在很多领域也得到了很好的应用，特别是勘察氧化矿床，非金属矿床以及工程地质问题等发挥了很大作用。伴随科学技术不断提升，在找水方面，激电法的优势更加突出，被称之为现代新型找水技术手段，而且地层含水性可以通过激电法进行确定，将这一方法联合高密度电阻率法，便可以大大提高找水成功率，控制和减少地球物理勘探多解性问题[2,3]。

2.2 激发极化法

对于现场岩石矿石进行勘测过程当中，激发极化法发挥着很大作用，能够对地质问题进行勘测和分析，获取当地水文地质工程数据。该方法在20世纪50年代初开始兴起，并在科学技术快速推进下，激发极化法逐渐有过去直流激发极化法向频谱激发极化法转变，这一方法是对电阻率在频率方面的改变情况，将作为岩层及其分布情况充分的反映出来。频谱激发极化法使空间限制被打破，不会由于不均匀的岩层电性和地势波动造成的影响，可以同时的测量各种参数，具有高效的勘测速度与效率。在勘测水文地质工程当中，通常联合应用激发极化法以及高密度电阻率法，这样能够对地层含水性有效确定，以免单一方法干扰和影响具体结果，使得早水效率与成功率得到大幅提高。而且发挥激发极化法的优势，可以对地层当做泥岩含水地层展开详细区分，含水砂砾岩有着比较大的空隙，极化率也相对较大，而你眼极化率比较小，通过这种极化力的差异性，便可以将岩层的空隙情况充分反应出来，与其他数据和参数充分结合，便可以对岩层情况状态进行全面的分析和研究，保证监测效率。

2.3 自然电场法

通过自然电场法对研究区域水文地质情况展开勘测，或者探测地质条件方法称之为自然电场法，应用自然电场法需要吸附地下岩石颗粒以及水渗透，产生自然电场，进而有效结合岩石颗粒吸附、自然电场状态和渗透作用等，并利用先进的设备，将自然电场在地下情况充分的反映出来，对地下水的流向、分布状况和深度等展开详细探测。在地下水资源勘查中，自然电场法发挥着非常重要的作用，而且该项技术在考古工作当中也有着非常广泛的应用，该方法与其他方法相比，有着更高的精确度与灵敏度，对于时间的限制比较小，可以对某些区域含水情况以及水资源分布情况做出精准判断。

2.4 瞬变电磁法

在应用瞬变电磁法过程当中，通过接地源或者不接地源向地下进行一次场发送，并将一次场具有的间歇时间进行详细测量，并对地质体产生的感应电场伴随时间的变化进行测量。结合二次场衰减特征曲线，工作人员便能够对地质体在不同深度具体的特征，分布地下水情况，和规模深浅作出准确的判断，实际应用瞬变电磁法过程当中，不仅体积小，探测深度度高，而且周围岩石不会对其造成较大干扰，可以大幅提高勘测的精准性，运用瞬变电磁法进行勘察时，将设备耦合噪声影响有效消除，在水文地质工程项目当中具有非常广泛的应用，而且也有着非常多样的应用领域，可以有效的勘探煤炭，勘探石油，还能用于地热资源勘查勘查，矿产资源等，其勘察效益非常高，而且具有非常突出的经济价值。

2.5 地面核磁共振法

当前在世界上直接寻找水源的地球物理方法核磁共振法，这种技术非常的先进，而且发展时间比较短，应用潜力也非常的大。地面核磁共振法，将各种物质原子核具有的不同弛豫性质，引发核磁共振效应，将地面核磁共振充分利用并进行反馈找到水仪器，便能研究与观测水质子在地层当中产生的改变和相应的变化规律进行研究，对地下水存在的愈合位置做出准确判断。用地面核磁共振法可以有效应对各种坚决测试方法存在的不足，将地下水的分布状况以及地下水储量更加详细直观的体现出来，在勘测水文地质工程当中，特别是勘测淡水资源过程当中，此项技术应用潜力非常巨大。只要自由水存在于地下，便能通过地面反馈核磁共振信号针对勘测范围信息进行收集，信号感应准确判断地下水分布情况。应用核磁共振法进行勘探过程当中，地质条件不会对其造成不良影响，可以控制和减少异常地址引发的干扰问题，使得勘察效率和勘察精准性得到大幅提高，在勘测地下水资源，特别是一些较浅区域水资源勘测过程当中，利用此项技术进行地下水资源勘察，发挥着非常重要的作用。然而就地面核磁共振法而言，也有一些不足存在，难以对较大区域地下水进行探测，范围只能在150m范围之内，电磁噪声会对其勘察造成不良影响，降低勘查效率和质量，所以在实际勘察工作当中必须要引起足够的重视，采取切实有效的方法控制和减少此类干扰造成的不利影响。

2.6 地球物理测井法

在油田勘测以及开采开发过程当中，地球物理测井法是一种应用普遍的技术方法，通过光热，电磁等测量技术手段，便可以有效勘测地下岩层属性以及地下流动体特征，对当地的水文地质条件展开全面的分析和研究，运用地球物理测井法进行勘测过程当中，首先对岩层当中的水分子情况进行确定，同时对区域的岩石性质进行确定，并对该区的容颜带以及含水层准确的进行推测，对当地的水文环境地质条件展开精准反馈，伴随科学技术高速发展，地球物理测井方法变得越加丰富起来，越来越被广泛的应用于水文地质工程项目勘察工作当中，成为勘察水文地质工作当中效果最好的一种重要的勘测技术手段，获取的数据更加的全面和精准，然而利用在该方法进行勘察过程当中也存在一些缺点，特别是利用这一方法进行勘察时，不仅人缘投资大，而且还需要大量的资金投入，这些极大地增加了勘察成本，应当对水文地质环境区域严格的进行勘察。

2.7 地质雷达

地质雷达作为一种重要的地球物理勘探方法，在实际勘察过程当中，电磁波通过地面发射天线向地下传输，通过地下目标体反射，之后利用地面接收天线进行接收，对电磁波的接收振幅以及时频进行接收分析之后，便能对地质体的性质以及整部形态做出准确的评价，因雷达穿透深度，和电磁波频率发射存在非常密切的联系，电磁波穿透深度有限，但却有非常高的分辨率，能够达到0.05m以下。地质雷达在早期发展阶段仅可以对几米当中的目标体展开探测，具有比较狭窄的应用范围，然而随着此项技术的不断发展，目前该项技术能够对100m以下的深度展开精准探测，因此在水文地质工程勘察过程当中，该项技术有了更加普遍的应用，由于地质雷达具有非常高的分辨率，获取的信息成果非常的全面和详细，特别是用于一些浅层地质勘探发挥的作用越来越大，今后还应当进一步推广此项技术，使其发挥更大的作用[4,5]。

3 结语

总之，在水文地质工程勘察过程当中，地球物理勘探技术方法发挥着越来越重要的作用，能够对研究区域的水温，环境情况展开精准的勘察与分析，了解和掌握勘查区域的完整准确地质情况，指导工程施工以及防治灾害。面对复杂的水文地质条件，在勘测水文地质环境过程当中，应当对其技术指标于要点展开精细的勘察，并科学合理的应用地球物理勘探方法，在综合利用的基础上保证勘察效率和勘察质量。