淺談如何進(jìn)行有效地地質(zhì)找水

1、淺談如何進(jìn)行有效地地質(zhì)找水摘要：水是生命之源，是我們賴以生存的基礎(chǔ)。近 年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，人們對(duì)水的需求越來 越大，尤其對(duì)我國(guó)西部一些缺水地區(qū)，如何進(jìn)行有效地地質(zhì) 找水是擺在每個(gè)地質(zhì)工作者面前的挑戰(zhàn)。就地質(zhì)找水的方法 進(jìn)行總結(jié)，希望對(duì)地質(zhì)工作者有所借鑒。關(guān)鍵詞：地質(zhì)找水電法核磁共振法高分辨率淺層地 震法中圖分類號(hào)：p631.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1007-3973 (2013) 008-135-021引言隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對(duì)水的需 求也是越來越大，這給我國(guó)西北部等本來就缺水的地方帶來 了更大的挑戰(zhàn)，然而這種挑戰(zhàn)更主要是針對(duì)廣大的地質(zhì)工作 者。為了解決這

2、種問題，對(duì)多種技術(shù)勘查的手段進(jìn)行綜合利 用是不可或缺的。顯而易見，直接鉆探找水成本巨大，而且 具有很大的盲目性進(jìn)而也導(dǎo)致較高的風(fēng)險(xiǎn)。相比于直接鉆探 找水，地球物理法具有很大的優(yōu)越性，是較為經(jīng)濟(jì)、有效地 手段。然而各種物探方法也有其自身的缺陷性以及適用條 件，對(duì)各種物探方法進(jìn)行深入了解，才能讓地質(zhì)工作者進(jìn)行 靈活的選擇。本文就此對(duì)地質(zhì)找水方法進(jìn)行一個(gè)大致的介 紹。2常規(guī)地質(zhì)找水方法2. 1電法找水2. 1. 1電法找水的原理電法的定義也就是對(duì)地下巖石的視電阻率進(jìn)行測(cè)量，因 為不同巖石的視電阻率是不一樣的，從而將巖石界面進(jìn)行劃 分。水的電阻率相較而言比較低，與圍巖的電性有著明顯的 差異。所謂電法找

3、水的原理就是對(duì)這種明顯的電性差異進(jìn)行 利用，通過在地面用兩級(jí)對(duì)地下進(jìn)行供電，兩級(jí)之間因此形 成一個(gè)電場(chǎng)，根據(jù)此電場(chǎng)我們就可以用儀表測(cè)出某一點(diǎn)的電 流和電位強(qiáng)度，從而得到該點(diǎn)的視電阻率。電場(chǎng)之間如果有 水存在，在水位上面就會(huì)相應(yīng)顯示低阻值。電法找水可以分 作很多種，其中較常見的是激發(fā)極化法和視電阻率法。2. 1.2電法找水實(shí)例張福生等人利用電法在黑龍江省鶴崗地區(qū)成功找到地 下水就是一個(gè)例子。所用的裝置為對(duì)稱四級(jí)裝置。數(shù)據(jù)表明，該地區(qū)地層平 均視電阻率為200-500 m之間，其最高值達(dá)到300 m,而低 值卻只有100 mo另外由數(shù)據(jù)也得出一條北西方向的低電阻 帶?，F(xiàn)初步斷定是由含水構(gòu)造帶造成的

4、。根據(jù)測(cè)深結(jié)果，地面的電阻率在46-59 m,風(fēng)化帶位于 45-66 m之間，然而基巖達(dá)到290 m以上，因此可斷定此電 阻帶為含水構(gòu)造帶。通過此結(jié)果還可以得到，含水構(gòu)造帶大 致在地下65m處。結(jié)果鉆探出表明，出水深度在64m處。2. 2放射性a法所謂放射性a法即是對(duì)地質(zhì)體的放射性特征進(jìn)行利用， 并對(duì)氮的a輻射體進(jìn)行收集，并依據(jù)量值的大小，對(duì)地下的 構(gòu)造以及巖體貯水情況進(jìn)行推斷。2.3瞬變電磁法所謂瞬變電磁法(tem)即是用接地電極或不接地的回 線對(duì)地下進(jìn)行脈沖式一次電磁場(chǎng)的發(fā)送，并利用接地電極或 線圈對(duì)該磁場(chǎng)由于地下渦流影響而得到的二次電磁場(chǎng)的空 間時(shí)間布局進(jìn)行觀測(cè)，以便使與地質(zhì)問題有關(guān)的空

5、間域電磁 法得到解決。對(duì)tem法進(jìn)行充分利用，可對(duì)山區(qū)等惡劣條件 進(jìn)行地下巖溶結(jié)構(gòu)的查找，進(jìn)而對(duì)地下淺層巖溶水進(jìn)行很快 的查找，該方法具有簡(jiǎn)便快速，效率高的特點(diǎn)。另外，電磁法也可在平臺(tái)上進(jìn)行利用，例如直升機(jī)和飛 機(jī)。在電磁法的應(yīng)用過程中，電磁法不僅能對(duì)含水層的位置 以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行揭示，而且能對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量并進(jìn)而對(duì)地下水 的位置進(jìn)行繪制?，F(xiàn)在最新一代的寬頻帶數(shù)字航空設(shè)備以及 處理系統(tǒng)對(duì)水深200m左右的含水層均可進(jìn)行準(zhǔn)確而低廉的 觀測(cè)。利用計(jì)算機(jī)及其相關(guān)軟件可作出其含水層以及深度的 電導(dǎo)率圖。利用此數(shù)據(jù)地質(zhì)工作者可方便的進(jìn)行地下水的識(shí) 別和開發(fā)。3新技術(shù)在地質(zhì)找水中的應(yīng)用3. 1地面核磁共振法3.

6、 1. 1地面核磁共振找水的理論依據(jù)通常對(duì)在地表上的發(fā)射線圈供入交變電流，頻率為拉摩 爾頻率，交變電流的包絡(luò)線形狀為矩形。在交變電流作用而 形成的交變磁場(chǎng)的作用下，貯存在地下的地下水中氫核便構(gòu) 成宏觀磁矩。在地磁場(chǎng)的作用下，這一宏觀磁矩開始旋進(jìn)運(yùn) 動(dòng)，這一旋進(jìn)頻率是氫核所獨(dú)有的。將激發(fā)電流脈沖切斷后, 再用激發(fā)線圈將不同激發(fā)脈沖矩激發(fā)產(chǎn)生的nmr信號(hào)進(jìn)行接 收，這種信號(hào)的包絡(luò)線衰減表現(xiàn)出一種指數(shù)規(guī)律。而nmr信 號(hào)的衰減快慢以及強(qiáng)弱與否都與水中的質(zhì)子數(shù)直接相關(guān)，換 句話講，也就是其信號(hào)的大小與地下自由水的含量呈正相 關(guān)。因此，便有了地面核磁共振找水法。地面核磁共振找水法是對(duì)每個(gè)nmr測(cè)深點(diǎn)由小

7、到大的對(duì) 激發(fā)脈沖鎧q進(jìn)行改變，然后再利用核磁共振找水儀對(duì)地質(zhì) 中的水質(zhì)子形成的核磁共振信號(hào)的變化規(guī)律進(jìn)行研究、查 找。對(duì)每個(gè)nmr測(cè)深點(diǎn)的的數(shù)據(jù)進(jìn)行闡釋說明，不用直接鉆 探便可清楚地了解含水層的地質(zhì)參數(shù)，如水層的含水量以及 深度等。核磁共振法的特點(diǎn)可以總結(jié)為：(1)核磁共振法是惟一 的直接找水法，尤其對(duì)于尋找淡水而言；(2)勘探的深度通 常不大；(3)其靈敏度較易受到電磁噪聲的影響；(4)該方 法不用接觸地面，所以不易受到地表電性的干擾，在西北等 地表干燥區(qū)較為適合；(5)快捷、簡(jiǎn)便，而且成本相較于直 接鉆探大大降低。3. 1.2在惡劣的水文地質(zhì)條件下探查地下水在通過將nmr方法與中國(guó)的具體

8、國(guó)情相結(jié)合，在以前人 們認(rèn)為不可能存在地下水的缺水區(qū)，甚至是無水區(qū)的地方， 通過用nmr成功的找到了水源，以下是一些成功的實(shí)例。(1) 湖北永安地區(qū)，人們以前斷定這里是非含水區(qū)。 在應(yīng)用nmr方法便找到了優(yōu)良的巖溶水。現(xiàn)在該地區(qū)有出水 量在5000t以上的井有3 口，讓當(dāng)?shù)鼐用袷朗垒呡叧詼喫?日子得到了終結(jié)，并且為旅游業(yè)以及相關(guān)工業(yè)帶來了充沛的 水源。同時(shí)，也讓用nmr方法探查巖溶水的經(jīng)驗(yàn)得到了積累。(2) 通過與北京軍區(qū)給水工程團(tuán)合作，在河北康保地區(qū)，在風(fēng)化的花崗巖中我們發(fā)現(xiàn)了地下水，并且其每日出水 量也達(dá)到了 80多噸。在火成巖發(fā)育區(qū)找到地下水，這在以 前還是沒有先例的。3.2高分辨率淺

9、層地震找水法3. 2. 1高分辨率淺層地震法的理論依據(jù)目前常見的用于地質(zhì)找水的方法主要是反射地震法。應(yīng) 用地震勘察的理論依據(jù)主要是對(duì)巖層彈性參數(shù)進(jìn)行充分利 用。所謂高分辨率淺層地震也就是以一般的地震勘查為基 礎(chǔ)，但是對(duì)分辨率進(jìn)行大的改善提高來對(duì)地質(zhì)中存在的一些 問題進(jìn)行細(xì)致的解決。在地下水的勘探中，高分辨率淺層地 震法的作用主要是提供地下水文地質(zhì)的詳細(xì)參數(shù)，如地層的 劃分、地質(zhì)的構(gòu)造以及富水性等方面的信息。因?yàn)榈貙臃纸缑娴姆瓷湎禂?shù)通常很小，這就會(huì)導(dǎo)致地震 剖面上的振幅能量比較弱。但是含水層的頂端或底端在其與 圍巖的界面上卻是一個(gè)波阻抗面，反射系數(shù)要比地層分界面 要大得多，比一般反射界面的反射系

10、數(shù)也要大。這種界面很 容易產(chǎn)生較強(qiáng)的反射振幅點(diǎn)，所以在地下水的勘探中，可以 依靠平點(diǎn)反射和亮點(diǎn)對(duì)基巖裂隙和地層的含水與否進(jìn)行很 好地解釋。3. 2.2高分辨率淺層地震的特點(diǎn)高分辨率淺層地震法的特點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)：(1) 高分辨率淺層地震法進(jìn)行精準(zhǔn)的定深，并且具有較高的分辨 率；(2)在實(shí)際應(yīng)用中的勘察范圍也很大，在幾十米到幾千 米之間；(3)方法應(yīng)用的比較成熟，可程序化的對(duì)資料進(jìn)行 解釋以及處理，并能夠?qū)鶐r構(gòu)造裂隙的富水性和含水層的 孔隙度進(jìn)行預(yù)測(cè)；(4)相較于電磁法，高分辨率淺層地震法 受電磁影響較小。3. 3 eh-4電導(dǎo)率成像法所謂eh-4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)是指將部分可控源與磁偶源 天

11、然場(chǎng)進(jìn)行結(jié)合的頻率域測(cè)深系統(tǒng)，既可用于部分人工場(chǎng)法 測(cè)量也可用于天然場(chǎng)法測(cè)量，其中人工發(fā)射源可對(duì)信號(hào)較弱 的天然場(chǎng)進(jìn)行彌補(bǔ)從而讓整個(gè)工作的頻段測(cè)量順利完成。該 方法的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備輕便、操作起來也比較簡(jiǎn)單，對(duì)于像 寧南這樣的地貌，其他類似的電磁法是無法與之相比的；另 外，在分辨率方面，此系統(tǒng)能夠?qū)?0個(gè)以上的頻點(diǎn)進(jìn)行接 收，而其他同類設(shè)備只有20-30個(gè)左右，說明此系統(tǒng)的頻點(diǎn) 較為豐富，分辨率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比其他設(shè)備高。所以無論是從場(chǎng)地 方面還是從分辨率方面，該系統(tǒng)都適合深埋巖溶地下水的勘 查工作。4總結(jié)水資源缺乏是當(dāng)今面臨的一大難題，如何進(jìn)行有效地地 質(zhì)找水是擺在每個(gè)地質(zhì)工作者面前的一大難題。本文就一些 找水的常規(guī)方法以及新方法進(jìn)行了介紹，可以為水文地質(zhì)工 作者提供一些借鑒，以便能更好地找水。隨著經(jīng)濟(jì)科技的快 速發(fā)展，以后肯定會(huì)找到更有效的找水方法，通過所有地質(zhì) 工作者一同努