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现代水文地质勘察找水方法探讨

活动自查报告 时间:2023-06-26 12:20:28

通过多年的工作实践认识到,地球科学的研究必须多学科相结合,多种方法并用,才能取得较好的效果,而单靠一个学科,一种方法是难以达到目的。为适应新的情况,我们采用综合找水方法,通过各个专业的优势,不同的专业相互取长补短,对各种资料进行综合分析研究,走出了一条找水的新路子,创造了较好的社会效益和经济效益,取得了令人满意的效果。

1水文地质勘测

与工程降水紧密相关的便是水文地质中的地下水、含水层、井流、稳定流、非稳定流等概念或理论。地下水按赋存条件可以分为包气带水、潜水、承压水、上层滞水以及透镜体内含水。含水层是可以透过和给出相当水量的岩层;隔水层是不能透过和给出水量的岩层,或透水或给水均甚微的岩层;透水层是可以透水但给出水量微弱的岩层。

设计基坑降水方案之前,首先要进行水文地质勘察,以便了解含水层的特性和测定水文地质参数:影响半径R、渗透系数k或导水系数r、释水系数s或给水度、导压系数、越流因素B等。水文地质勘察一般通过井流抽水试验取得以上参数,就抽水试验的类型而言,按地下水成因可分为承压井抽水、潜水井抽水:按与观测孔关系可分为单井(无观测孔)抽水、多孔(有观测孔)抽水;按井孔完整程度可分为完整井抽水、非完整井抽水;按与含水层关系可分为分层(或分段)抽水、混合抽水;按Q-s关系可分为定流量抽水、定降深(变流量)抽水;按井流流态可分为稳定流抽水、非稳定流抽水。此外还有同位素井流试验、冲击试验(Slug tes0、压水试验、注水试验、水位恢复试验等。

2现代水文地质勘测方法的应用

随着科学技术的发展,在寻找地下水领域内也出现了一些新方法、新技术,核磁共振法、高分辨浅层地震方法等一批新技术、新方法得到应用和发展,并为找水工作的开展提供有力的技术保证。

2.1核磁共振法应用

核磁共振(NMR)技术广泛应用于物理学、化学、生物学、医学等领域,在地学方面(质子磁力仪、NMR波谱仪、岩芯测试仪以及NMR测井工作)也得到了广泛的应用。从水文地质勘察的发展趋势来看,NMR技术在地下水勘查和工程地质监测中的应用,引起了有关研究人员的极大关注。国外已有的研究资料显示,NMR技术在地下水勘查、工程地质检测以及探测煤矿、油田管道漏水等领域,具有广阔的应用前景,而利用NMR找水,开创了应用地球物理方法直接找水的先河。

核磁共振与其它物探找水方法相比主要有以下优点:1)能够直接找水,特别是找淡水。在探测深度范围内,有水就有核磁共振信号显示,利用此优点来识别间接找水的电阻率法找水时遇到的非水低阻异常。2)信息量丰富,具有量化特点。核磁共振方法可将核磁共振信号解释为某些水文参数和含水层的几何参数。3)经济、快速。完成一个核磁共振测深点的费用仅为一个水文地质勘探钻孔费用的十分之一,可以快速地提供井位及划定找水远景区。但由于核磁共振找水仪的接收灵敏度高,可以接收纳伏级的信号,所以易受电磁噪声干扰,主要通过改变天线形状和增加信号叠加次数来提高信噪比,使其勘测水文地质更佳精确、可靠。

2.2高分辨率浅层地震方法应用

水文勘探的地震方法,以反射地震法为主。地震勘探的物探依据是岩层弹性参数的差异,高分辨率浅层地震方法是在常规地震勘探的基础上,通过进一步提高分辨率来精细解决地质问题。在地下水勘查中,为水文地质提供构造、地层划分、地层富水性和岩性对比方面的资料。一般地层分界面的反射系数比较小,在地震剖面上显示较弱的振幅能量,含水层的顶底界面与围岩分界面是一个波阻抗面,反射系数比较大,超过一般反射界面的反射系数。因此,极易形成反射振幅很强的点,这种亮点一般呈水平的强反射段出现在地震剖面上,在地下水勘查中的平点反射和亮点显示是地震方法解释地层或基岩裂隙含水性的重要预测标志。高分辨率浅层地震法的特点为:1)具有定深精度高、分辨能力强的优点。2)勘探深度范围较大,小到数十米,深达几千米。3)地质资料处理和解释手段不断成熟,可预测含水层的孔隙度和基岩构造裂隙的富水性。4)与NMR相比,受电磁干扰较小,但劳动强度大。

2.3时间域激发极化法应用

时间域激发极化法是以岩、矿石、水的激发极化效应的差异为前提,在用一定供电电源通过电极向地下供入稳定的电流的情况下,可观测到测量电极间的电位差随时间的变化,并逐渐达到某一稳定的饱和值;断开电源后,还能观测到逐渐衰减的二次电位差。这种在外加人工电流场“激发”下,地质体被“极化”的现象称为激发极化。因此,激发极化法就是一种利用岩、矿石之间的激发极化特性的差异,人工供电使大地形成激发极化场,并通过观测和采集来获得不同地质体的衰减速度、激发比、视电阻率、二次场强度、半衰时、极化率等参数(物特征),进而对这些参数进行研究,发现特征差异,据此进行找矿、找水和解决其他地质问题的勘查方法。激发极化找水法,就是利用含水层与其它非含水层激发极化效应的差异性,即利用二次场的大小及衰减快慢的不同来间接推断含水层的。二次场的强度、衰减速度与地质体的矿物成份、含水量大小以及引发激发效应的人工电场强度等因素有关,含水量的大小是引发激发极化效应的重要因素,这也是该方法用于找水领域的主要原因。

2.4遥感技术在水文地質勘察中的应用

地下水是工农业和生活必需的重要水源,地下水的含水层数目、储量、埋深、水质、流向、空间分布和形成时代取决于该区地层、地貌和构造运动等特征与演化历史,故掌握水文地质条件是研究地下水资源的前提。利用遥感技术对研究区域水文地质条件进行解译从而为研究地下水资源提供有力的基础数据,即运用水文地质遥感信息分析法进行地下水资源勘察。

由于不同的成像方式对地物的表现能力不同,图像的特征也不同,所以在进行解译时,要求选择合适的遥感资料类型。在选择好遥感资料类型后,还应考虑根据地物波谱特性曲线来选择适合的解译波段。

同时,由于季节不同,环境变化很大,所获得的影像也是不同的,故遥感影像时间的选择也影响着解译的结果。如对于地质、地貌解译最好选择冬季的遥感影像,此时植物枯谢,岩石地表裸露;植被类型的识别一般要选用春、秋季遥感影像,因为这时季相变化明显:而农作物估产则要选择扬花和开始结实时的遥感影像。

另外,解译目标不同,要求也各不相同,采用最佳的影像比例尺也不尽相同,决不能认为比例尺越大越好。不适当的扩大影像的比例尺,不仅造成浪费,而且还不一定有好的解译效果。一般要求和成图比例尺相一致的影像比例尺。对于“静止的”或变化缓慢的自然现象,有时只需选择特定波段、特定时间、特定比例尺的影像就可完全识别。对于动态的自然现象,则需要多波段、多时相、多比例尺的影像进行对比分析才能完全掌握它的动态变化,例如农作物的估产。

参考文献

[1]俞树森译.抽水试验资料的分析和评价[M].北京:地质出版社,1980.

[2]李石华.遥感图像分类方法研究[J].国土资源遥感,2005,09.

[3]潘玉玲,万乐,袁照令,李振宇.核磁共振找水方法的现状和发展趋势[J].地质科技情报,2000,1.

[4]杨磊,蔡胤.时间域激发极化法在地下水资源勘查中的应用[J].华北水利水电学院学报,2008,4.

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