浅谈地下水勘查中两种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应用十分广泛，介绍了电测深法和地面核磁共振法等两种常用方法，举出工程实例证明了该种方法的应用效果，并对两种方法的应用环境及优缺点进行了分析。

 

  关键词：地下水；勘察；地球物理

 

  １电测深法

 

  １．１原理

 

  电阻率测深法（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｓｏｕｎｄｉｎｇ ）简称电测深法。它是在地面的一个测深点上（即ＭＮ极的中点），通过逐次加大供电电极，ＡＢ极距的大小，测量同一点的、不同ＡＢ极距的视电阻率ρＳ值，研究这个测深点下不同深度的地质断面情况。 电测深法间接找水就是依据不同岩层电阻率的差异来完成的，主要用于探测地层、岩性在垂直方向的电性变化，解决与深度有关的地质问题，可寻找位移稳定的含水层，确定其顶底板埋深。

 

  １．２工程应用实例

 

  吉林省农安县农安镇兴隆村已有机井两眼，但日涌水量不足１５０ｔ，无法满足当地生产生活用水。李福文［１］等所在的工作队在原有机井旁用电阻法展开测深工作。结合该地区的找水经验建议在原有机井旁重新布井，凿井钻探取芯结果与物探成果基本相符。经抽水试验，该井的日涌水量达３８５ｔ。

 

  １．３应用环境及优缺点

 

  由于电测深法依是通过电阻率参数来划分岩土层，在进行工作前必须了解工作地区的区域地质特征。电测深法应用地质条件比较广泛，但是一般来说［２］含水层厚度越大，埋藏深度越小，探测效果越好。 电测深法具有野外工作方法简便、工作效率高，能估测水质及水量等优点。但是由于地表电阻率不均匀，使得视电阻率曲线复杂化，对曲线推断解释相当困难［３］。

 

  ２地面核磁共振法

 

  ２．１原理

 

  地面核磁共振（ＮｕｃｌｅａｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏ－ ｎａｎｃｅ，缩写为ＮＭＲ ）找水方法，又称地面ＮＭＲ测深，是目前唯一的直接找水的新方法。该方法应用核磁感应系统（核磁共振找水仪），通过由小到大地改变激发脉冲矩ｑ（ｑ＝Ｉ０?ｔｐ，式中Ｉ０、ｔｐ分别为激发电流脉冲的幅值和持续时间）来探测由浅到深的含水层的赋存状态，实现对地下水资源的探测。 地面ＮＭＲ找水方法利用不同物质原子核弛豫性质差异产生的ＮＭＲ效应，即利用水中氢核的弛豫特性差异，在地面上利用核磁共振找水仪观测、研究在地层中水质子产生的核磁共振信号的变化规律，进而探测地下水。

 

  ２．２工程应用实例

 

  湖南省红层发育的长沙、益阳地区变电站［４］，勘查到了红层裂隙水，出水量约为８０ｔ／ｄ。上述解释结果与钻探结果完全一致，为三峡水电站输送电网的某些变电站提供了生产、生活以及消防用水。

 

  ２．３应用环境与优缺点

 

  我国广泛分布着大面积岩溶石山地区［４］，传统的物探找水方法在上述地区探测岩溶水遇到许多困难，而ＮＭＲ方法能成功的在这些地质类型应用。 地面ＮＭＲ方法的主要优点是：能够直接 找水，特别是寻找淡水；反演解释具有量化的特点，信息量丰富；经济、快速。但是，目前该方法尚不能用来探测埋藏深度大于１５０ｍ的地下水。此外由于核磁共振系统接受灵敏度高，所以易受电磁噪声的干扰。

 

  ３结束语

 

  地球物理方法寻找地下水是行之有效的，在今后的勘查工作中应该充分发挥各种物探手段本身的优势。通过对工程实际条件的具体分析，选用合适的物探方法，相信随着地球物理技术及其它方法的不断发展，物探找水方法一定会有更加广阔的发展前景。