试论地下水探测中的地球物理方法
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摘要：本文介绍了地球物理方法在地下水探测中的应用，对地球物理方法探测地下水污染技术的发展也有阐述，有一定参考价值。
关键词：地下水探测；地球物理
中图分类号： P641.7 文献标识码： A 文章编号：
1 地球物理方概述
1）地面电法
这是一类涉及范围较为广泛的勘测方法 ，按照被动源和主动源划分 ，其被动源的方法有 ：（1）自然电场法 ，即勘测地下水流向即地下水域与地表水之间的补给关系、此生层的热水范围等 ；（2）声频大地电场法 ，主要勘测的是岩性接触带和构造破碎带的情况。
地面电法的主动源勘测形式还可以分为 ：电阻率法和激发极化法 ，激发极化法 ，主要使用在勘测岩溶发育分析 ，断裂构造分析 ，划分岩层分布等 ；而电阻率为机理的检测方法还有三种 ：（1）电测深法 ，这种方法可以划分近水平位 ，确定含水层厚度、深度。勘测基岩埋深 ，查明基本构造、风化壳厚度。划分咸水、淡水边界等 ，应用广泛 ，而且勘测准确 ，技术成熟 ；（2）电剖面法 ，这种方法在实际的应用中有 ，联合剖面法、对称四极剖面、中间梯度法 ，主要用于对断裂破碎带的勘测 ，探索古河道 ，探索各种高低阻倾斜地电体及其接触表面 ，勘测岩溶发育地带等 ；（3）高密度电阻率法 ，这种方法主要用于岩溶发育的勘测 ，断裂构造及岩层的划分等。
2）电测井法
电测井中的主动源法是电阻率测井法 ，这种方法可划分钻井剖面 ，确定岩质的电阻率参数 ，确定含水层的位置及淡水和咸水的分界等 ；被动源法是自然电位测井法 ，这种方法主要的勘测的是渗透层 ，并划分咸淡水的边界 ，估计地下水的电阻率等。
3）磁法
这种方法也是一种被动源法 ，即地面磁测。主要是对磁场的研究 ，寻找具有磁性差异的地质结构 ，勘测圈定赋水花岗岩风化的情况和裂隙断裂带情况等。
2 地球物理方法在地下水勘测中的应用
综合的看 ，多种地球物理的勘测方式有其特有的应用范围和局限性 ，利用其中一种是不能完全达到勘测地下水的目的的 ，因此在实践中应当利用各种技术措施的组合和优化对地下水进行准确的勘测。下面就几种地下水分布情况的勘测进行研究和分析。
2.1 孔隙水的勘测
浅层的孔隙水的勘测技术目前已经达到了成熟阶段 ，通常情况下采用电测法和激电测方法 ，通过电阻率的参数值测定来反映含水层的结构。但是在特殊干燥的地方 ，如沙漠地区 ，常规的电阻率法应用起来难度交大 ，电极接地电阻大、供电困难等都会局限勘测。因此采用瞬变电磁法进行勘测是较为理想的。一些浅部高度矿化的地质结构 ，其电阻率往往过低 ，因此电流大 ，测量的电压信号也就小 ，降低了勘测的精度 ，因此可采用大地电磁法进行探测 ，输入的信号阻抗较高 ，可以消除电阻率低而造成的观测精度下降的情况。
2.2 裂隙层地下水的勘测
勘测中 ，浅层的裂隙水包括了构造裂隙、碎屑岩的孔隙裂隙水。构造裂隙水主要是指山区的基岩裂隙水和浅层的风化裂隙水。对山区基岩的裂隙水来说 ，因为地形的影响 ，施工难度很大 ，应考虑首选高精度的时变重力资料和遥感技术来进行实际的勘测 ，然后利用激电法或者瞬变电磁法等受地形影响小的方法进行勘测 ；如不能采用重力资料和遥感技术时 ，应选择采用电剖面法、可控源音频大地电磁法等来探明裂隙的特征 ，然后利用地段了解构造带下方的空间发展特性和富水性 ；当地质背景、地面条件相对简单的时候采用激电法勘测 ，通过电阻率参数就可以对构造带的岩性结构变化和激化参数 ，以此确定富水层 ；而地质条件复杂时可以采用大地电磁测深法 ，对整个的构造和裂隙发育进行评价。
对浅层风化裂隙水 ，则采用的是高密度电阻率和探底雷达技术勘测风化壳厚度、埋深。而浅层碎屑岩孔隙裂隙水的探测则与浅层的孔隙水相似 ，通常利用电测深、大地电磁测深、瞬变电磁、α 卡放射性等技术进行勘测。
当遇到含水层深度超过 100m 的时候 ，多种物探方法都不能获得较好的探测结果 ，这时可以采用地震勘探的方式 ，对岩性构造进行全面的分析 ，然后再与探测深度较大且低阻目标反应灵敏的瞬变电磁法结合 ，就可以获得较为准确的深层低阻裂隙水的基本参数。
2.3 岩溶水勘测
同样从浅层的岩溶水进行讨论 ，这种岩溶水主要集中在西南地区 ，由于岩溶地区的地表水和地下水之间频繁的转换 ，地下水的空间分布极为不均匀 ，且情况复杂。物探勘测的目的是为探明岩溶的地质结构特征 ，但是受到规模和深度的限制 ，物探的方法实施难度较大。在埋深小于 100m 的情况下 ，采用核磁共振的方法较为有效 ，同时也可以采用可控源音频大地电磁法 ，瞬变电磁法 ，或者高密度电阻法等对其空间位置进行确定。当岩溶水的深度大于 100m 的时候 ，应利用瞬变电磁法和浅层的地震勘测技术进行探测。
3地球物理方法在地下水污染监测中的应用前景
3.1地下水污染监测
有些工厂把废液排入地下，这些污水含有大量的氯、苯、酸，碱等污染物，这是造成地下水污染的重要原因之一。这些污染物排入地下后，形成良导电溶液，即形成所谓的动态导体，即形态、规模、导电性随时间而变化的导体。应用动态导体充电法可以对污染的程度、范围进行有效监测。在监测中需查明污染物的成分及地质构造，确定污染通道，以控制污染源，阻断污染运移。
目前许多地下水源受污染的程度主要决定于污染途径所处的含水层之上覆盖层的构造。若覆盖层断裂构造发育或为松散岩层，那么工业污水和生活水将沿裂隙或孔隙向地下渗入，造成地下水污染。应用物探方法可一方面检测覆盖层构造特征、污染通道性质、污染水渗透率等；另一方面又可动态监测污染的速度和范围。浅层污水对深层水的污染中，类似上海深层取水，地面回灌水沿取水通道向地下渗漏，造成深层水污染，用物探方法可以进行动态监测，以指导治理。
当地面水体大范围受到不同程度污染时，也可用物探方法进行不同程度的监测。如昆明滇池采用电阻率测量及自电测量监测水体污染；杭州西湖采用直流电法在换水前后进行动态和静态观测，确定江水入湖后的扩散范围，以指导换水工作的进行。
3.2沿海地区部分地段海水入侵范围确定
中国沿海城市工业发展过程中，过量开采地下水，使地下水位下降，加剧了海水入侵速度，造成沿海地区严重的海水污染问题。物探方法在解决这方面问题上具有其他方法无可比拟的优点，根据海水与淡水电性性质的差异，利用电法可以快速确定海水与淡水分界线、海水入侵的范围、入侵的规模、入侵的途径。它不仅成本低，速度快，而且由于在地面或孔中遥测，不会扩大或形成污染通道、使污染源进一步扩大，具有无破坏性原位检测的特点。在华北、西北地下水盐碱化较严重的地区，20世纪70年代就已经利用电法圈定咸水与淡水的界线。今后运用物探方法开展划分咸水与淡水界线工作，指导地下水的开发利用，将有着重要意义。
参考文献
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