小议地下水中地球物理勘察技术的应用

任纯玮

（广西水文地质工程地质队 广西柳州 545006）

小议地下水中地球物理勘察技术的应用

任纯玮

（广西水文地质工程地质队 广西柳州 545006）

地球物理勘察技术应用对于地下水勘探工作有着十分重要的意义。通过有效的物探技术能够准确寻找地下水源，甚至能够有效分析水质情况，提高人们对地下水的综合管控能力。本文就高密度电法、核磁共振法、低频法以及天然电场选频法在地下水勘探中应用进行了分析，也就勘探技术的未来发展做了展望。

地下水；地球物理勘察；核磁共振法；天然电场选频法

引言

在如今的地下水勘察寻找的工作中已经大量的使用地球物理勘察技术，并且由于地球物理勘查技术的应用有效提高了地下水勘察的准确性；不仅能够准确的对含水层隔水层进行划分，还能够有效的对地下构造和水质情况进行判别和分析，寻找地下水的走向并有效作用于地下水利用中，其对地下水合理开发和应用起着至关重要的作用。并且随着地球物理勘查技术的发展，如今使用的手段越来越有效，设备精度和效能越来越高，发展速度也较快。高密度电法、核磁共振法、低频法以及天然电场选频法都是地下水勘探过程中最为常用的几种物探方法，针对不同地区和实际勘探情况的不同可以选择合适方法，从而有效提高勘察水平。

1 合理选择地球物理模型

地球物理勘探技术的应用离不开物理模型的建立，通过对物理勘察技术资料的推理总结，从而确定观测数据与模型之间存在的函数关系，就能够把实际勘察过程中得到的准确数据放到模型中去进行反演解释，从而得到科学合理的勘查结果，为后续工作打好基础。不同的地球物理勘察技术根据其不同的技术特点，需要选择不同的物理模型进行数据的分析计算，而模型的选择建立是准确处理勘察资料，综合解释勘查结果的前提。

2 地下水中常用物探技术的应用和对比分析

2.1 高密度电法

高密度电法是在原有的电测深法和联合剖面法找水的基础上发展而来，其也被称作是“直流高密度电阻率法”，一般在野外进行测量时一般在待测地域进行电极阵列，把全部的电极置于测点上，然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪就能够开展探测和数据采集。一般来说电极的间距和电极数量需要根据场地的地层厚度进行选择，电极间隔也需要根据设备不同进行选择。使用设备时必须要考虑测量深度和设备允许的最大间隔系数，在设备允许的工作性能范围内工作。其工作原理示意图如图1所示。

图1 高密度电法野外勘测示意图

高密度电法的应用有效提高了地下水勘探的准确性，其使用有这样一些优点：①高密度电法使用过程中所有的电极都一次性的布置完成从而减少了电极受到干扰的可能性；②高密度电法作为一种野外半自动或全自动测量方法，数据采集效率高且有效避免了人工手工操作可能导致的误差，同时测量的深度能够达到300～600m；③如今的高密度电法可以直接结合三维成像技术确保地电资料解释的准确性和直观性。但是高密度电法使用必须依赖外部电源，高密度的电极布置虽然丰富了地电信息但也给资料分析造成了新的难度。例如图2宜州市怀远镇拉外村坡罗屯高密度电法的应用案例。

图2 宜州市怀远镇拉外村坡罗屯高密度电法视电阻率等值线图

在物探点号137.5/WT2处，进行钻探施工验证，打中岩溶含水层，经抽水试验，静、动水位分别为6.16m、8.06m，日涌水量达163.68t，成井安泵抽水可以解决285人的人畜饮水问题。充分证明适合找浅层地下水，相比其他方法准确率较高，是目前找水打井主要的物探方法，但需要场地较宽，适合在野外工作；在城市中进行物探找水易受场地限制。

2.2 核磁共振法

在如今的地下水勘探过程中核磁共振技术也是应用最为直接广泛的一种先进物探技术，其原理如图3所示。

也就是通过核磁共振技术进行地下探测时，只要有水就会出现核磁共振技信号，并且信号强弱或衰减快慢直接与水中质子的数量有关，即核磁共振信号的幅值与所探测空间内自由水含量成正比。因此能够快速准确的判断地下水源位置且有效的找水。而核磁共振方法能够探测出含水层的孔隙度、渗透率、含水率、埋深、厚度等众多参数，实现准确的找水。但是核磁共振法也存在不足，在实际应用过程中需要的设备相对复杂，而且进行地下水资料分析时还需要计算机设备语气建立分析系统，成本相对较高。图4为广西南宁市邕宁水利枢纽工程中的核磁共振技术应用。

图3 核磁共振法工作原理示意图

图4 核磁共振应用示意图

2.3 低频法

低频法也被称作是“甚低频法”，其工作原理就是通过长波电台发射电磁渡作为场源，通过对甚低频各种参数和畸度的测量就能够获得地下良导体的情况，从而对地下水情况进行判断。低频法能够地下的含水构造带和隐伏构造进行准确的测量。低频法在实际勘测过程中能够体现出良好的实用性，因为作为最简单的一种电磁方法并不需要自己建立场源，勘测的成本较低，并且有着良好的经济性，设备轻便成本相对低廉，能够在固体矿产、岩溶、地下暗河、断层、含水破碎带的勘测寻找中都起到良好作用。图5为广西荣誉军人康复医院地下水源热泵系统工程项目中甚低频电磁法的应用。

图5 甚低频电磁法Ex曲线图

物探点号在25m和60m位置同步低值，异常带宽且深，推断为岩溶发育。

2.4 天然电场选频法

天然电场选频发主要就是通过直接利用大地的电磁场及交变电电磁场作为场源，通过对测量电磁场在地面产生的电场变化特征来对地下电断面的电性差异进行测量，有效的对地下水情况进行分析，有着极高的准确性，如今的使用也越来越广泛。天然电场选频法使用设备体积小，设备的使用简单且高效，投资小而不会收到场地的限制和干扰。但是作为最新型的技术之一，其也存在着对深度探测进步不足且场源不稳定的不足，未来还需要在实际应用中加以改进，提高其适用性。图6为广西荣誉军人康复医院地下水源热泵系统工程项目中天然电场选频法的应用。

物探点号6～8段和10～12段均为低阻异常段，6～8段中25Hz和67Hz异常曲线呈“V”形低值含水裂隙带异常，但170Hz异常不明显；10～12段中25Hz、67Hz和170Hz异常曲线均呈“V”形物探低阻异常。物探解释与钻探结果吻合，地质选取QJ2作为施工抽水井，经实测抽水试验，满足成井要求。

图6 天然电场选频法△VS″曲线图

3 有关未来地下水勘探的展望

未来地下水勘察过程中必然会应用更加先进的地球物理勘查技术，技术在革新，但是数据处理分析和管理工作也应该成为未来地下水勘测工作的重点。建立物探数据管理系统，对不同勘探实验都应该进行总结分析，国家应当加强对地球物理勘察的管控，利用好勘察结果为公共事业服务。尤其是在地下水勘察工作中，物探技术并不能够简单局限于“找水”的应用，还必须要加强物探技术在地下水水质分析，地下水污染，地下水变化等着众多方面的应用；充分发挥地球物理勘探技术在地下水勘察工作中的效能，取长补短综合利用不同的勘察技术，从而提高我国地下水勘察工作的整体水平。

4 结束语

地下水勘察工作对于水资源利用和保护，环境资源保护，甚至是国家发展战略都有着重要的意义。而先进的地球物理勘察技术是地下水勘察工作的基础，充分了解物探技术的工作原理，性能优劣对于技术的合理应用也起着至关重要的作用。未来还必须要不断对地下水勘探中物探技术实践的研究，更好的利用这些技术。

[1]郑广如，张玄杰，范子良，等.高精度航磁调查在新疆西天山地区的应用[J].物探与化探，2011（02）.

[2]高锐，卢占武，刘金凯，等.庐-枞金属矿集区深地震反射剖面解释结果——揭露地壳精细结构，追踪成矿深部过程[J].岩石学报，2010（09）.

[3]于长春，熊盛青，刘士毅，等.直升机航磁方法在大冶铁矿区深部找矿中的见矿实例[J].物探与化探，2010（04）.

P631

A

1004-7344（2016）03-0170-02

2016-1-10

任纯玮（1987-），男，辽宁铁岭人，助理工程师，本科，主要从事工程物探方便的工作。