淺談地下水勘查中兩種常用的地球物理方法

  摘要：地球物理方法在地下水的勘查中應用十分廣泛，介紹了電測深法和地面核磁共振法等兩種常用方法，舉出工程實例證明了該種方法的應用效果，并對兩種方法的應用環境及優缺點進行了分析。

 

  關鍵詞：地下水；勘察；地球物理

 

  １電測深法

 

  １．１原理

 

  電阻率測深法（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｓｏｕｎｄｉｎｇ ）簡稱電測深法。它是在地面的一個測深點上（即ＭＮ極的中點），通過逐次加大供電電極，ＡＢ極距的大小，測量同一點的、不同ＡＢ極距的視電阻率ρＳ值，研究這個測深點下不同深度的地質斷面情況。 電測深法間接找水就是依據不同巖層電阻率的差異來完成的，主要用于探測地層、巖性在垂直方向的電性變化，解決與深度有關的地質問題，可尋找位移穩定的含水層，確定其頂底板埋深。

 

  １．２工程應用實例

 

  吉林省農安縣農安鎮興隆村已有機井兩眼，但日涌水量不足１５０ｔ，無法滿足當地生產生活用水。李福文［１］等所在的工作隊在原有機井旁用電阻法展開測深工作。結合該地區的找水經驗建議在原有機井旁重新布井，鑿井鉆探取芯結果與物探成果基本相符。經抽水試驗，該井的日涌水量達３８５ｔ。

 

  １．３應用環境及優缺點

 

  由于電測深法依是通過電阻率參數來劃分巖土層，在進行工作前必須了解工作地區的區域地質特征。電測深法應用地質條件比較廣泛，但是一般來說［２］含水層厚度越大，埋藏深度越小，探測效果越好。 電測深法具有野外工作方法簡便、工作效率高，能估測水質及水量等優點。但是由于地表電阻率不均勻，使得視電阻率曲線復雜化，對曲線推斷解釋相當困難［３］。

 

  ２地面核磁共振法

 

  ２．１原理

 

  地面核磁共振（ＮｕｃｌｅａｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏ－ ｎａｎｃｅ，縮寫為ＮＭＲ ）找水方法，又稱地面ＮＭＲ測深，是目前唯一的直接找水的新方法。該方法應用核磁感應系統（核磁共振找水儀），通過由小到大地改變激發脈沖矩ｑ（ｑ＝Ｉ０?ｔｐ，式中Ｉ０、ｔｐ分別為激發電流脈沖的幅值和持續時間）來探測由淺到深的含水層的賦存狀態，實現對地下水資源的探測。 地面ＮＭＲ找水方法利用不同物質原子核弛豫性質差異產生的ＮＭＲ效應，即利用水中氫核的弛豫特性差異，在地面上利用核磁共振找水儀觀測、研究在地層中水質子產生的核磁共振信號的變化規律，進而探測地下水。

 

  ２．２工程應用實例

 

  湖南省紅層發育的長沙、益陽地區變電站［４］，勘查到了紅層裂隙水，出水量約為８０ｔ／ｄ。上述解釋結果與鉆探結果完全一致，為三峽水電站輸送電網的某些變電站提供了生產、生活以及消防用水。

 

  ２．３應用環境與優缺點

 

  我國廣泛分布著大面積巖溶石山地區［４］，傳統的物探找水方法在上述地區探測巖溶水遇到許多困難，而ＮＭＲ方法能成功的在這些地質類型應用。 地面ＮＭＲ方法的主要優點是：能夠直接 找水，特別是尋找淡水；反演解釋具有量化的特點，信息量豐富；經濟、快速。但是，目前該方法尚不能用來探測埋藏深度大于１５０ｍ的地下水。此外由于核磁共振系統接受靈敏度高，所以易受電磁噪聲的干擾。

 

  ３結束語

 

  地球物理方法尋找地下水是行之有效的，在今后的勘查工作中應該充分發揮各種物探手段本身的優勢。通過對工程實際條件的具體分析，選用合適的物探方法，相信隨著地球物理技術及其它方法的不斷發展，物探找水方法一定會有更加廣闊的發展前景。