浅析水文地质的勘察

摘要：随着我国经济的进步，各项事业的发展也是如火如荼，其中各类工程的发展速度表现的非常明显。本文对水文地质勘察进行探讨。

关键词：水文地质；勘察；类型；电法

中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：

一、水文地质勘察的工作内容

（一）地球物理勘探

浅层地震法、自然电场法和电测深法是水文地质勘探中经常用到的方法，它是利用物探确定抽水试验地点和钻孔技术使工作效率大大提高。

（二）水文地质的测绘

水文地质的测绘是对地下水和其相关的地质现象实地观测，用来查明地下水的分布、形成和埋藏的条件以及岩土含水性，找寻富水地段，通过遥感技术，对航空和卫星照片进行解译，来配合水文地质的测绘，能够提高地面测绘的精度和效率。

（三）水文地质的试验

试验目的是获取各种参数，给矿山涌水量的计算和地下水资源的评价等提供资料，其中最常用的是抽水试验。

（四）水文地质的钻探

水文地质钻探与一般的矿产钻探的要求相比是不同的，它要求有比较大的孔径并且必须用清水钻进，否则，所获得的水文地质参数可能会失真。

（五）地下水的动态观测

这是水文勘察中一项非常重要的内容。在试验和钻探的时候必须要考虑保留一部分的钻孔，以便用来进行长期的观测，为之后地下水文地质的计算提供基础资料。

二、水文地质勘察类型

（一）综合水文地质的勘察

这一勘察是为社会的经济发展规划而作，是以测绘为主，提交区域综合水文地质图和水文地质普查报告的基础性文水地质勘察。查明区域地下水的分布、类型和埋藏条件、地下水资源概况以及地下水的补给、排洩条件、径流、动态特征是其主要的任务。

（二）特殊项目的水文地质勘察

比如：防治地方病水文地质的勘察，为利用含水层储冷和储热的水文地质勘察，为治理地下水污染的水文地质勘察等等。

（三）工程水文地质的勘察

工程水文地质勘察是为了防止地下水对建设工程造成的危害才进行的水文地质勘察工作。例如防地下水的渗漏勘察，疏排地下水的勘察，降低地下水的水位勘察等等，在实际操作上经常列入治理工作和岩土工程勘察的范畴。

水文地质勘探常用的几种电法

1.1 频谱激电法 频谱激电法(SIP)是它利用常规电阻率法的电极装置，在超低频段上作多频视复电阻率测量，根据多频视复电阻率的频谱特性及其空间分布规律，推断地下地质情况，达到地质找矿目的。因为此法是观测视复电阻率，故又称为复电阻率法。由于频谱激电法获得的谱参数可为解决激电法的两大难题(识别和分离激电与电磁效应及评价激电异常)提供宝贵的信息，因而这一方法引起了国内外同行的广泛重视。 1.2 瞬变电磁法 瞬变电磁法(TEM)是近年来发展很快的电法勘探分支方法。它是利用一定波形的脉冲激发，在一次场断电后，通过观测二次场随时间的衰减特性达到地质目标的一种时间域电磁法。它除了具有电磁法穿透高阻层能力强及人工源方法随机干扰影响小等优点外，TEM法还明显地具有断电后观测纯二次场，可以进行近区观测，减少旁侧影响，增强电性分辨能力；可用加大发射功率的方法增强二次场，提高信噪比，从而增加勘探深度；通过多次脉冲激发后场的重复测量叠加和空间域拟地震的多次覆盖技术应用，提高信噪比和观测精度；可通过选择不同的时间窗口进行观测，有效地压制地质噪声，获得不同勘探深度等一系列优点。（图1瞬变电磁法工作原理图）

图一

瞬变电磁法今后的发展方向可概括为以下几个方面:(1)理论方面，与实际地质构造接近的复杂二、三维问题正、反演；电磁拟地震的偏移及成象技术；瞬变电磁法的激电效应特征、分离技术和解释方法等。(2)方法技术方面，类似于CSAMT的双极源瞬变电磁法；拟地震的工作方法技术，如时间域多次叠加和空间域多次覆盖技术等。(3)仪器方面，主要是发展大功率、多功能、智能化电测系统，高温超导磁探头的研制及磁场观测和解释方法研究。(4)应用方面，除了通常应用于金属矿产及石油资源的勘查外，还应在地下水、地热、环境及工程勘查、井中瞬变电磁法及深部构造等方面拓宽其应用及研究领域。（图2瞬变响应与电导率

的关系）。

图2

1.3可控源音频大地电磁法

可控源音频大地电磁法(CSAMT)的一维反演方法是先将野外实测卡尼亚视电阻率频率测深数据作近场校正；然后用大地电磁法的反演方法，对近场校正后的数据作解释。这种作法最多只能是一种粗略近似的半定量解释方法，严格的CSAMT定量解释应该直接采用基于实际使用的三维场源建立的反演方法，我国学者建立的双极源CSAMT法的一维正、反演算法，应用较好。在二维和三维地电条件下，双极源CSAMT的观测结果，既与观测点也与场源下方的地电分布有关(场源复印效应或场源附加效应)，还能反映出场源和测点之间的电性不均体的影响(阴影效应)。这些由人工场源引起的复杂现象，其影响规律和校正方法尚待研究，研究的困难在于，二维或三维地电条件下，双极源电磁场的计算十分复杂。均匀围岩或二层非各向同性大地基岩中存在局部三维不均匀体时，双极源电磁场的正演数值计算(积分方程)算法虽已解决，但所要求的存贮量和计算量都很大。二维地电条件下，电偶极源电磁杨的数值计算(有限元)算法，国内外都已进行了多年研究，直到最近才获得突破，如能研制出实用程序，将对CSAMT法各种场源影响规律和校正方法的研究及过渡区观测结果的解释，起重要的推动作用。CSAMT法受地表局部不均匀造成的“静态效应”影响，为了推动CSAMT法的进一步发展，应深入研究二维和三维条件下，由人工场源引起的各种复杂现象对双极源CSAMT观测结果的影响规律和校正方法，提高观测结果的解释水平。另应参照国外仪器标准，尽快完成国产多功能电法仪器的研制工作。 1.4高密度电法

高密度电法是在常规电法基础上发展起来的一种新型阵列勘探方法，它是基于静电场理论，以探测岩土介质的导电性差异为前提进行的，通过观测和研究人工建立的地下稳定电流场的分布规律从而来解释地下地质问题。用供电电极向地下供直流(或超低频流)电流，同时在测量电极间观测电位差，并计算出视电阻率，各电极沿选定的测线按规定的电极距间隔移动。高密度电法进行二维地电断面测量，兼具剖面法与测深法的功能。能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量，因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。高密度设置了较高的测点密度，（见图3）仪器利用多路电极转换装置，自动实现多种电极排列和多参数测量，一次可完成纵、横二维的勘探过程，既能反映所探地质体在某一深度上沿水平方向岩性变化，又能反映其在垂直方向不同深度上的岩性变化规律，获取的地质信息丰富，探测精度高。因此在工程地质勘探中得到了越来越多的应用。

图3测试点分布图

1.5地质雷达(GPR) 地质雷达,又称“探地雷达”。是利用宽带高频时域电磁脉冲波(主频为10~1 000MHz)的反射探测目标体,用于解决地质问题的一种物探方法。其工作方法是:由地面的发射天线将电磁波送入地下,经地下目标体反射被地面接收天线所接收,通过分析接收到电磁波的时频、振幅特性,就可以评价出地质体的展布形态和性质。由于地质雷达穿透深度与发射的电磁波频率有关,故其穿透深度有限,探测深度最大可达100m,但分辨率很高,可达0.05 m以下。目前,地质雷达被公认为是短距离探测精度与分辨率最高、最有效的工程地球物理方法。 地质雷达因具有分辨率高、施工快捷、数据采集与处理全自动化、目标物图象异常清晰并易于识别等优点,在浅层勘察中有着非常广阔的应用前景。如探测覆盖层厚度、基岩面起伏状况,查找隐伏断层、破碎带、溶洞、管道沟涵以及地下埋体,可进行环境地质、考古调查等。在水工环地质勘察中应用也十分广泛,主要有高等级公路、机场道路质量无损检测；隧道地质超前预报、衬砌质量检测；探测建筑物地下边坡孤石、机场地下古墓等不良地质体分布,消除其对邻近或上部构筑物构成的潜在威胁；调查滑坡体及滑动面,评估崩塌、滑坡及地面沉降等地质灾害；探测水库地下防渗墙和坝体结构层,检测灌浆质量及混凝土厚度,调查覆盖层厚度及衬砌混凝土质量。地质雷达还可用来探测老城区的地下管道(线)展布情况及埋深。