小議地下水中地球物理勘察技術的應用

任純瑋

（廣西水文地質工程地質隊 廣西柳州 545006）

小議地下水中地球物理勘察技術的應用

任純瑋

（廣西水文地質工程地質隊 廣西柳州 545006）

地球物理勘察技術應用對于地下水勘探工作有著十分重要的意義。通過有效的物探技術能夠準確尋找地下水源，甚至能夠有效分析水質情況，提高人們對地下水的綜合管控能力。本文就高密度電法、核磁共振法、低頻法以及天然電場選頻法在地下水勘探中應用進行了分析，也就勘探技術的未來發展做了展望。

地下水；地球物理勘察；核磁共振法；天然電場選頻法

引言

在如今的地下水勘察尋找的工作中已經大量的使用地球物理勘察技術，并且由于地球物理勘查技術的應用有效提高了地下水勘察的準確性；不僅能夠準確的對含水層隔水層進行劃分，還能夠有效的對地下構造和水質情況進行判別和分析，尋找地下水的走向并有效作用于地下水利用中，其對地下水合理開發和應用起著至關重要的作用。并且隨著地球物理勘查技術的發展，如今使用的手段越來越有效，設備精度和效能越來越高，發展速度也較快。高密度電法、核磁共振法、低頻法以及天然電場選頻法都是地下水勘探過程中最為常用的幾種物探方法，針對不同地區和實際勘探情況的不同可以選擇合適方法，從而有效提高勘察水平。

1 合理選擇地球物理模型

地球物理勘探技術的應用離不開物理模型的建立，通過對物理勘察技術資料的推理總結，從而確定觀測數據與模型之間存在的函數關系，就能夠把實際勘察過程中得到的準確數據放到模型中去進行反演解釋，從而得到科學合理的勘查結果，為后續工作打好基礎。不同的地球物理勘察技術根據其不同的技術特點，需要選擇不同的物理模型進行數據的分析計算，而模型的選擇建立是準確處理勘察資料，綜合解釋勘查結果的前提。

2 地下水中常用物探技術的應用和對比分析

2.1 高密度電法

高密度電法是在原有的電測深法和聯合剖面法找水的基礎上發展而來，其也被稱作是“直流高密度電阻率法”，一般在野外進行測量時一般在待測地域進行電極陣列，把全部的電極置于測點上，然后利用程控電極轉換開關和微機工程電測儀就能夠開展探測和數據采集。一般來說電極的間距和電極數量需要根據場地的地層厚度進行選擇，電極間隔也需要根據設備不同進行選擇。使用設備時必須要考慮測量深度和設備允許的最大間隔系數，在設備允許的工作性能范圍內工作。其工作原理示意圖如圖1所示。

圖1 高密度電法野外勘測示意圖

高密度電法的應用有效提高了地下水勘探的準確性，其使用有這樣一些優點：①高密度電法使用過程中所有的電極都一次性的布置完成從而減少了電極受到干擾的可能性；②高密度電法作為一種野外半自動或全自動測量方法，數據采集效率高且有效避免了人工手工操作可能導致的誤差，同時測量的深度能夠達到300～600m；③如今的高密度電法可以直接結合三維成像技術確保地電資料解釋的準確性和直觀性。但是高密度電法使用必須依賴外部電源，高密度的電極布置雖然豐富了地電信息但也給資料分析造成了新的難度。例如圖2宜州市懷遠鎮拉外村坡羅屯高密度電法的應用案例。

圖2 宜州市懷遠鎮拉外村坡羅屯高密度電法視電阻率等值線圖

在物探點號137.5/WT2處，進行鉆探施工驗證，打中巖溶含水層，經抽水試驗，靜、動水位分別為6.16m、8.06m，日涌水量達163.68t，成井安泵抽水可以解決285人的人畜飲水問題。充分證明適合找淺層地下水，相比其他方法準確率較高，是目前找水打井主要的物探方法，但需要場地較寬，適合在野外工作；在城市中進行物探找水易受場地限制。

2.2 核磁共振法

在如今的地下水勘探過程中核磁共振技術也是應用最為直接廣泛的一種先進物探技術，其原理如圖3所示。

也就是通過核磁共振技術進行地下探測時，只要有水就會出現核磁共振技信號，并且信號強弱或衰減快慢直接與水中質子的數量有關，即核磁共振信號的幅值與所探測空間內自由水含量成正比。因此能夠快速準確的判斷地下水源位置且有效的找水。而核磁共振方法能夠探測出含水層的孔隙度、滲透率、含水率、埋深、厚度等眾多參數，實現準確的找水。但是核磁共振法也存在不足，在實際應用過程中需要的設備相對復雜，而且進行地下水資料分析時還需要計算機設備語氣建立分析系統，成本相對較高。圖4為廣西南寧市邕寧水利樞紐工程中的核磁共振技術應用。

圖3 核磁共振法工作原理示意圖

圖4 核磁共振應用示意圖

2.3 低頻法

低頻法也被稱作是“甚低頻法”，其工作原理就是通過長波電臺發射電磁渡作為場源，通過對甚低頻各種參數和畸度的測量就能夠獲得地下良導體的情況，從而對地下水情況進行判斷。低頻法能夠地下的含水構造帶和隱伏構造進行準確的測量。低頻法在實際勘測過程中能夠體現出良好的實用性，因為作為最簡單的一種電磁方法并不需要自己建立場源，勘測的成本較低，并且有著良好的經濟性，設備輕便成本相對低廉，能夠在固體礦產、巖溶、地下暗河、斷層、含水破碎帶的勘測尋找中都起到良好作用。圖5為廣西榮譽軍人康復醫院地下水源熱泵系統工程項目中甚低頻電磁法的應用。

圖5 甚低頻電磁法Ex曲線圖

物探點號在25m和60m位置同步低值，異常帶寬且深，推斷為巖溶發育。

2.4 天然電場選頻法

天然電場選頻發主要就是通過直接利用大地的電磁場及交變電電磁場作為場源，通過對測量電磁場在地面產生的電場變化特征來對地下電斷面的電性差異進行測量，有效的對地下水情況進行分析，有著極高的準確性，如今的使用也越來越廣泛。天然電場選頻法使用設備體積小，設備的使用簡單且高效，投資小而不會收到場地的限制和干擾。但是作為最新型的技術之一，其也存在著對深度探測進步不足且場源不穩定的不足，未來還需要在實際應用中加以改進，提高其適用性。圖6為廣西榮譽軍人康復醫院地下水源熱泵系統工程項目中天然電場選頻法的應用。

物探點號6～8段和10～12段均為低阻異常段，6～8段中25Hz和67Hz異常曲線呈“V”形低值含水裂隙帶異常，但170Hz異常不明顯；10～12段中25Hz、67Hz和170Hz異常曲線均呈“V”形物探低阻異常。物探解釋與鉆探結果吻合，地質選取QJ2作為施工抽水井，經實測抽水試驗，滿足成井要求。

圖6 天然電場選頻法△VS″曲線圖

3 有關未來地下水勘探的展望

未來地下水勘察過程中必然會應用更加先進的地球物理勘查技術，技術在革新，但是數據處理分析和管理工作也應該成為未來地下水勘測工作的重點。建立物探數據管理系統，對不同勘探實驗都應該進行總結分析，國家應當加強對地球物理勘察的管控，利用好勘察結果為公共事業服務。尤其是在地下水勘察工作中，物探技術并不能夠簡單局限于“找水”的應用，還必須要加強物探技術在地下水水質分析，地下水污染，地下水變化等著眾多方面的應用；充分發揮地球物理勘探技術在地下水勘察工作中的效能，取長補短綜合利用不同的勘察技術，從而提高我國地下水勘察工作的整體水平。

4 結束語

地下水勘察工作對于水資源利用和保護，環境資源保護，甚至是國家發展戰略都有著重要的意義。而先進的地球物理勘察技術是地下水勘察工作的基礎，充分了解物探技術的工作原理，性能優劣對于技術的合理應用也起著至關重要的作用。未來還必須要不斷對地下水勘探中物探技術實踐的研究，更好的利用這些技術。

[1]鄭廣如，張玄杰，范子良，等.高精度航磁調查在新疆西天山地區的應用[J].物探與化探，2011（02）.

[2]高銳，盧占武，劉金凱，等.廬-樅金屬礦集區深地震反射剖面解釋結果——揭露地殼精細結構，追蹤成礦深部過程[J].巖石學報，2010（09）.

[3]于長春，熊盛青，劉士毅，等.直升機航磁方法在大冶鐵礦區深部找礦中的見礦實例[J].物探與化探，2010（04）.

P631

A

1004-7344（2016）03-0170-02

2016-1-10

任純瑋（1987-），男，遼寧鐵嶺人，助理工程師，本科，主要從事工程物探方便的工作。