浅析如何进行有效地地质找水

摘 要：水是生命之源，是我们赖以生存的基础。近年来，随着我国经济持续快速的发展，人们对水的需求越来越大，尤其对我国西部一些缺水地区，如何进行有效地地质找水是摆在每个地质工作者面前的挑战。就地质找水的方法进行总结，希望对地质工作者有所借鉴。

关键词：地质找水 电法 核磁共振法 高分辨率浅层地震法

中图分类号：P631.3 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）008-135-02

1 引言

随着经济发展以及人民生活水平的提高，人们对水的需求也是越来越大，这给我国西北部等本来就缺水的地方带来了更大的挑战，然而这种挑战更主要是针对广大的地质工作者。为了解决这种问题，对多种技术勘查的手段进行综合利用是不可或缺的。显而易见，直接钻探找水成本巨大，而且具有很大的盲目性进而也导致较高的风险。相比于直接钻探找水，地球物理法具有很大的优越性，是较为经济、有效地手段。然而各种物探方法也有其自身的缺陷性以及适用条件，对各种物探方法进行深入了解，才能让地质工作者进行灵活的选择。本文就此对地质找水方法进行一个大致的介绍。

2 常规地质找水方法

2.1 电法找水

2.1.1 电法找水的原理

电法的定义也就是对地下岩石的视电阻率进行测量，因为不同岩石的视电阻率是不一样的，从而将岩石界面进行划分。水的电阻率相较而言比较低，与围岩的电性有着明显的差异。所谓电法找水的原理就是对这种明显的电性差异进行利用，通过在地面用两级对地下进行供电，两级之间因此形成一个电场，根据此电场我们就可以用仪表测出某一点的电流和电位强度，从而得到该点的视电阻率。电场之间如果有水存在，在水位上面就会相应显示低阻值。电法找水可以分作很多种，其中较常见的是激发极化法和视电阻率法。

2.1.2 电法找水实例

张福生等人利用电法在黑龙江省鹤岗地区成功找到地下水就是一个例子。

所用的装置为对称四级装置。数据表明，该地区地层平均视电阻率为200-500 m之间，其最高值达到300 m，而低值却只有100 m。另外由数据也得出一条北西方向的低电阻带。现初步断定是由含水构造带造成的。

根据测深结果，地面的电阻率在46-59 m，风化带位于45-66 m之间，然而基岩达到290 m以上，因此可断定此电阻带为含水构造带。通过此结果还可以得到，含水构造带大致在地下65m处。结果钻探出表明，出水深度在64m处。

2.2 放射性A法

所谓放射性A法即是对地质体的放射性特征进行利用，并对氡的A辐射体进行收集，并依据量值的大小，对地下的构造以及岩体贮水情况进行推断。

2.3 瞬变电磁法

所谓瞬变电磁法（TEM）即是用接地电极或不接地的回线对地下进行脉冲式一次电磁场的发送，并利用接地电极或线圈对该磁场由于地下涡流影响而得到的二次电磁场的空间时间布局进行观测，以便使与地质问题有关的空间域电磁法得到解决。对TEM法进行充分利用，可对山区等恶劣条件进行地下岩溶结构的查找，进而对地下浅层岩溶水进行很快的查找，该方法具有简便快速，效率高的特点。

另外，电磁法也可在平台上进行利用，例如直升机和飞机。在电磁法的应用过程中，电磁法不仅能对含水层的位置以及结构进行揭示，而且能对磁场进行测量并进而对地下水的位置进行绘制。现在最新一代的宽频带数字航空设备以及处理系统对水深200m左右的含水层均可进行准确而低廉的观测。利用计算机及其相关软件可作出其含水层以及深度的电导率图。利用此数据地质工作者可方便的进行地下水的识别和开发。

3 新技术在地质找水中的应用

3.1 地面核磁共振法

3.1.1 地面核磁共振找水的理论依据

通常对在地表上的发射线圈供入交变电流，频率为拉摩尔频率，交变电流的包络线形状为矩形。在交变电流作用而形成的交变磁场的作用下，贮存在地下的地下水中氢核便构成宏观磁矩。在地磁场的作用下，这一宏观磁矩开始旋进运动，这一旋进频率是氢核所独有的。将激发电流脉冲切断后，再用激发线圈将不同激发脉冲矩激发产生的NMR信号进行接收，这种信号的包络线衰减表现出一种指数规律。而NMR 信号的衰减快慢以及强弱与否都与水中的质子数直接相关，换句话讲，也就是其信号的大小与地下自由水的含量呈正相关。因此，便有了地面核磁共振找水法。

地面核磁共振找水法是对每个NMR测深点由小到大的对激发脉冲钜q进行改变，然后再利用核磁共振找水仪对地质中的水质子形成的核磁共振信号的变化规律进行研究、查找。对每个NMR测深点的的数据进行阐释说明，不用直接钻探便可清楚地了解含水层的地质参数，如水层的含水量以及深度等。

核磁共振法的特点可以总结为：（1）核磁共振法是惟一的直接找水法，尤其对于寻找淡水而言；（2）勘探的深度通常不大；（3）其灵敏度较易受到电磁噪声的影响；（4）该方法不用接触地面，所以不易受到地表电性的干扰，在西北等地表干燥区较为适合；（5）快捷、简便，而且成本相较于直接钻探大大降低。

3.1.2 在恶劣的水文地质条件下探查地下水

在通过将NMR方法与中国的具体国情相结合，在以前人们认为不可能存在地下水的缺水区，甚至是无水区的地方，通过用NMR成功的找到了水源，以下是一些成功的实例。

（1）湖北永安地区，人们以前断定这里是非含水区。在应用NMR方法便找到了优良的岩溶水。现在该地区有出水量在5000t以上的井有3口，让当地居民世世辈辈吃浑水的日子得到了终结，并且为旅游业以及相关工业带来了充沛的水源。同时，也让用NMR方法探查岩溶水的经验得到了积累。

（2）通过与给水工程团合作，在河北康保地区，在风化的花岗岩中我们发现了地下水，并且其每日出水量也达到了80多吨。在火成岩发育区找到地下水，这在以前还是没有先例的。

3.2 高分辨率浅层地震找水法

3.2.1 高分辨率浅层地震法的理论依据

目前常见的用于地质找水的方法主要是反射地震法。应用地震勘察的理论依据主要是对岩层弹性参数进行充分利用。所谓高分辨率浅层地震也就是以一般的地震勘查为基础，但是对分辨率进行大的改善提高来对地质中存在的一些问题进行细致的解决。在地下水的勘探中，高分辨率浅层地震法的作用主要是提供地下水文地质的详细参数，如地层的划分、地质的构造以及富水性等方面的信息。

因为地层分界面的反射系数通常很小，这就会导致地震剖面上的振幅能量比较弱。但是含水层的顶端或底端在其与围岩的界面上却是一个波阻抗面，反射系数要比地层分界面要大得多，比一般反射界面的反射系数也要大。这种界面很容易产生较强的反射振幅点，所以在地下水的勘探中，可以依靠平点反射和亮点对基岩裂隙和地层的含水与否进行很好地解释。

3.2.2 高分辨率浅层地震的特点

高分辨率浅层地震法的特点可以归纳为以下几点：（1）高分辨率浅层地震法进行精准的定深，并且具有较高的分辨率；（2）在实际应用中的勘察范围也很大，在几十米到几千米之间；（3）方法应用的比较成熟，可程序化的对资料进行解释以及处理，并能够对基岩构造裂隙的富水性和含水层的孔隙度进行预测；（4）相较于电磁法，高分辨率浅层地震法受电磁影响较小。

3.3 EH-4 电导率成像法

所谓EH-4电导率成像系统是指将部分可控源与磁偶源天然场进行结合的频率域测深系统，既可用于部分人工场法测量也可用于天然场法测量，其中人工发射源可对信号较弱的天然场进行弥补从而让整个工作的频段测量顺利完成。该方法的主要优点是设备轻便、操作起来也比较简单，对于像宁南这样的地貌，其他类似的电磁法是无法与之相比的；另外，在分辨率方面，此系统能够对60个以上的频点进行接收，而其他同类设备只有20-30个左右，说明此系统的频点较为丰富，分辨率要远远比其他设备高。所以无论是从场地方面还是从分辨率方面，该系统都适合深埋岩溶地下水的勘查工作。

4 总结

水资源缺乏是当今面临的一大难题，如何进行有效地地质找水是摆在每个地质工作者面前的一大难题。本文就一些找水的常规方法以及新方法进行了介绍，可以为水文地质工作者提供一些借鉴，以便能更好地找水。随着经济科技的快速发展，以后肯定会找到更有效的找水方法，通过所有地质工作者一同努力，这一天的来临也许并不会很遥远。

参考文献：

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