地球物理勘查方法在水文地质工程中的应用分析
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摘 要：本文简要阐述了地球物理勘查方法的特点和重要性，并且选取了几种勘查方法作为研究对象，对勘查方法在水文地质工程中的有效应用做出了一些探索。希望本文的研究能够为地球物理勘查方法在水文地质工程上的应用提供帮助。
关键词：地球物理勘查方法；水文地质工程；应用
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.105
1 地球物理勘查方法的重要性
地球物理勘查方法简称“物探法”，其采用物理学原理与方法，对地球物理场的分布与变化进行间接勘探，主要研究地球本体、近地空间、物质演化等规律和特点，在工程、环保、矿产等方面的勘探都有着广泛的应用，可以说是非常强大的勘查方法。
由于物探技术能够探测岩石的密度、磁性、弹性以及放射性，因此地质学专家针对物探技术陆续研制出了很多种物探方法，比如：磁法勘探、电法勘探、地震勘探、重力勘探、地温法勘探方法等。地球物理勘察方法在很大程度上，为水文地质工程的研究提供了依据和帮助，有效地促进了水文地质勘探技术的发展。因此，对于勘探方法的研究直接决定了水文地质工程能否顺利开展，接下来，本文着重探索高密度电阻物探法、激电法、自然电场法以及安装雷达法在水文地质勘查工作中的应用[1]。
2 地球物理勘查方法在水文地质工程中的应用
2.1 高密度电阻率物探法勘查
在探究高密度电阻率物探法以前，我们首先要认识一个专业名词：岩石电阻率。岩石电阻率包含多种因素，比如：含水量、水的矿化度、孔隙度、颗粒结构以及矿物成分。同一岩层中是否含水与含有水量的多少决定了电阻率的数值，而运用电阻率物探法勘查，就是通过测定含水层电阻率的分布规律，探查含水层的储水条件和空间分布，进而实现水文地质勘查地下水工作的顺利进行[2]。
我国关于高密度电阻率物探法的研究开始于20世纪末期。高密度电阻率物探法与普通电阻率物探法相同，都集中了电剖面法和电测探法，不同之处在于：前者会在观测中设置一个高密度的观测点，而后者则不会。一方面，运用高密度电阻率物探法在野外测量时，首先将全部电极放在剖面上，然后通过程控电极转换开关和微机工程电测仪，将剖面中不同电极距以及电极排列方式的数据信息进行自动化采集。另一方面，高密度电阻率物探法为地下水资源的勘查提供了有效工具：第一，它可以根据非含水地层和含水介质之间的差异，来直观获取水循环的条件。第二，它能够建立含盐量和电阻率之间的转换关系，对含盐量实行动态化监测。“陈列方式”在高密度电阻率物探法里的应用，使得它比常规的电阻率探测法更加自动化，更有利于岩层水分的采集。
2.2 激电法勘查在水文地质工程中的应用
激电法是激发极化勘探法的简称，是根据岩石和矿石的激发极化效应来对水文地质问题进行勘探的方法[3]。激发极化效应的形成有着特定的原理：当供电极电流断开以后，岩层与地下水的放电电场就会形成一定的特点和规律，由此可以结合电场的衰减度和衰减规律，对地下水的水源点进行分析和判断。
激电二次场的强弱和衰减快慢与岩石的含水量有关，可以通过激电法测试出水岩石的视电阻率、极化率、衰减度等参数，来估计地下水的存储情况，通过分析电阻之间的差异，再结合上述参数，进而推测地下含水量的情况。将激电法更好应用于水文地质工程的勘探中，需要注意的是：将激电法与高密度电阻率法相结合，使两者的优势和劣势进行互补，先用高密度电阻率法确定地质是高阻的还是低阻的，然后用激电法来区分含水地层和泥岩，此种做法能极大地提高找水成功的几率。
2.3 自然电场法勘查
自然电场勘查法属于地面物探法，是利用岩层的自然电场进行地质勘探的方法。地下岩层在岩石的氧化反应、地下水的渗透扩散以及岩石所依附颗粒负离子的作用下，产生一种自然电场，地质专家可以根据这种自然电场的特点，借助专业化设备监测到地下水的深浅、位置以及活动规律的信息。在自然电场法勘探过程中，有三种观测方法：电位观测、梯度观测以及环形观测。在观测之前需做好资料调查，选择好观测方式，再进行操作。凡是能够产生自然电场的区域，都可以运用自然电场法勘探。在勘测古河道方面，运用自然电场法，可以判定岩层中的含水破碎带，还可以对河床、水库和堤坝的渗漏点进行定位。自然电场勘查法不需要供电电源，因此具有成本低、工作效率高、操作简单的特点。总的来说，在水文地质的勘探过程中，使用自然电场勘探法进行勘探，还是很广泛的[4]。
2.4 地面安装雷达法勘查
地面雷达法简称（GPR法），是水文地质勘查法中最有效的勘查方法。地面雷达法是针对于浅层地质勘探的高新物探技术，其原理是：地面的发射天线将电磁波发送到地下后，地下目标体会对电磁波产生反射作用，然后反射后的电磁波回到地面并且被地面接收天线所接收，最后地质专家通过对电磁波时频、振幅的分析，评价出地质体的展布形态以及岩层性质。雷达能够穿透的深度和电磁波的频率密切相关，因此也决定了雷达的穿透深度是有限的，但好在雷达的分辨率很高，一般可以达到0.05米以下[5]。早期的雷达的探测距离比较近，仅仅限于几米以内的目标体，随着科技水平的提高，目前的地质雷达探测深度可达100米，对于水文地质工程的勘探也发挥着越来越重要的作用。
3 总结
综上所述，地球物理勘探法在水文地质工程中已经得到广泛应用，地球物理勘探法的意义是非常重要的，它直接影响了水文地质工程的发展。地球物理勘探法有很多種类，通过对高密度电阻率物探法、激电勘查法、自然电场法以及地面雷达勘查法的研究，在加强我们对地球物理勘探法认识的同时，也进一步促进了其在水文地质工程中更好的应用。
参考文献：
[1]徐刚.地球物理勘查方法在水文地质工程中的运用分析[J].四川水泥，2018（01）：304.
[2]王洋，李宇阳.地球物理勘查方法在水文地质工程中的运用分析[J].云南化工，2017，44（07）：124-125.
[3]刘军，刘生.地球物理勘探方法在水文地质工作中的应用[J].世界有色金属，2017（11）：226+228.
[4]常铮.地球物理勘查方法在水文地质工程中的应用研究[J].广东科技，2014，23（08）：137+133.
[5]王海周.地球物理勘探方法在水文地质工作中的应用[J].河南科技，2012（17）：86-87.
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