簡述水文地質及工程地質物探的發展前景

李萍　王洪田　安宏

[摘要]本文論述了水文地質及工程地質物探工作的地位和作用，闡述了水文地質及工程地物探的發展前景。

[關鍵詞]水文地質；工程地質；物探；發展前景

一、物探的概念

地球物理勘探，簡稱“物探”，是用物理方法來勘探地殼上層巖石的構造與尋找有用礦產的一門新的學科。它是根據地下巖層在物理性質上的差異，借助一定的裝置和專門的物探儀器測量其物理場的分布狀況，通過分析和研究物理場的變化規律，結合有關地質資料推斷出地下一定深度范圍內地質體的分布規律，為鉆探工作提供重要依據。物探正日益廣泛地應用在各種地質工作中，并占有顯著的地位。但是，決不應把地球物理勘探工作與其它方法完全割裂開來，它必須與地質學、水文地質學、工程地質學、地球化學以及鉆控等密切配合，互相補充，互相驗證，只有這樣，才能獲得更好的地質效果。

根據所研究的天然或人工物理場的不同，地球物理勘探領域又分為幾個大類；根據需要和可能，其物理場的探測空間又是十分廣闊的，包括遙感、航空、地面、地下、海洋物探等。常用的物探方法有：研究巖石電學性質及電場、電磁場變化規律的電法勘探；研究巖（礦）石磁性及地球磁場，局部磁異常變化規律的磁法勘探：研究地質體引力場特征的重力勘探：研究巖土彈性力學性質的地震勘探；研究巖石（礦）的天然或人工放射性的放射性勘探；研究物質熱輻射場特征的紅外探測方法……等等。此外，隨著科學技術的發展，許多新理論、新方法正在不斷地被引進物探領域，如無線電探測技術、遙感技術、聲波超聲波探測技術、電子計算機技術……等等，為地球物理勘探方法的發展開辟了廣闊的前景。

二、水文地質及工程地質物探工作的地位和作用

物探工作為水文地質及工程地質工作提供了大量的、獲得實踐檢驗的重要資料，尤其在覆蓋地區，對研究地質構造，指導勘探、成井等方面發揮了重要作用，加快了勘探速度，降低了施工成本，提高了水文地質鉆孔的成井率。在電測找水技術初步普及的平原和山區，物探工作深受歡迎。因此，物探工作已成為水文地質及工程地質工作不可缺少的勘探手段。

物探工作有透視性、效率高、低成本等優點，也有局限性和條件性，解釋結果有時具多解性的缺點。但就目前情況來說，不難看出，物探工作絕不能完全代替其它地質勘探工作，它的作用是普查儲水構造，配合進行地質填圖以及進行水文地質參數和巖土工程力學參數的測量。它的突出優點在于減小山地工作和鉆探的工作量，使勘探工程布置得更加合理，從而加快勘探工作的速度。除此之外，某些物探方法還可以解決常規地質勘探方法難于解決的一些問題。

三、水文地質及工程地質物探發展的前景

在討論水工物探的發展前景時，首先要研究現有常規物探方法的發展方向，這是最基本的方面，其次討論新的物理參數的運用的可能性，最后討論應用現代技術方法改革舊有的物探工作方法和解釋方法。

1、常規物探方法的發展方向

現有常規探方法進一步發展，是物探發展的基點。主要應從探測深度、廣度、分辨能力、解釋水平等方面提高，因為在這幾方面仍存在很大的發展潛力。

電法勘探在整個水工物探中占有重要的地位。目前勘探的水平仍不高，比如勘探深度、地電斷面橫向和垂向的分辨能力、壓制干擾的能力及定量解釋的精度都有待提高。至于電性參數的運用也比較局限。因此電法勘探的發展方向是：研究電法勘探的新理論、新參數、新儀器及方法。

應提高原有電探方法的生產效率、測量精度、壓制噪聲水平，提高從野外數據中獲取有用信息的能力。

在電法勘探的資料解釋中采用電子計算機進行數字解釋，提高解釋的精度并探索復雜地電體求解的途徑。

地球物理測井方法是水工物探的重要組成部分。應向綜合測井方向發展，提高測井的技術水平，為實現水文地質鉆探少取芯或不取芯的目標創造條件：應加強水文地質參數測定的試驗工作，研究含水層的孔隙度、滲透系數；研究各含水層的補給關系、補給量；測定的試驗工作，研究含水層的孔隙度、滲透系數；研究各水層的補給關系、補給量；測定地下水流向、流速；測定涌水量及研究地下水的水質。并且為地面物探提供所需的物性參數電阻率、波速、密度、磁化率等。

地震勘探目前在水文地質調查中應用還不普遍。地震勘探精度比電法勘探高，解比較單一，這是它的優點，但它的裝備較笨重，成本較高是它的缺點。因此應研制適合于水工物探的多道輕便地震儀。使地震勘探工作由平原區推廣半山區，應用它來尋找儲水構造、探測覆蓋層厚度、追索斷層破碎帶、古河道：探測潛水面埋深等。應用地震方法測定巖土彈性力學參數。目前在工程物探中主要應用初到折射法。為了提高對第四紀地層的分辨能力，迫切需要開展淺層反射波法（目前從技術到儀器仍存在不少問題）和高頻地震法。為了提高地震勘探能力和精度，應盡快地在淺層地震勘探中采用數字技術。

地震勘探方法同聲波探測法應互相配合，測定巖體彈性力學參數，從宏觀到微觀，從靜態到動態研究測定參數間的關系，對工程地質設計具有重要的意義。

其它物探方法如磁法勘探、重力勘探、放射性勘探等在研究區域構造，解決有關填圖問題等方面的作用尚未充分發揮。對屬于被動式探測天然物理場的方法，重要的是提高儀器探測精度，這樣，對埋藏較深，物性差異不太大的地質體的分辨能力可望提高。在解釋方法上，采用數字技術，將排除干擾，突出有用異常，提高探測的地質效果。上述輕便物探方法的廣泛應用將加快水文地質普查的速度。

2、新物理參數的運用

巖石的含水性同介電常數有密切的關系，因此發展高頻電探、微波技術、介電常數測井方法對找水有重要意義；

激發極化法離子導體的激發極化機制問題需進一步弄清楚，研究反映時間特性的新參數；

交流電法勘探的電性參數很多，但在水工物探中應用很少，應加強研究，廣為利用。

在地熱勘探中加強對巖石熱力學參數的研究和測量；

在放射性勘探中進行伽瑪能譜測量、射氣測量，各種參數的運用對尋找基巖裂隙水有一定作用；

為發展遙感技術，必須大力研究巖石光譜輻射性參數；

總而言之，有必要加強基礎理論研究和物性研究，發展新理論、新技術。

3、提高物探探測的速度和效率

大力發展航空物探、遙感技術，在地面物探中實現車載化、數字化，可大大提高物探探測的速度和效率。

航空物探目前主要方法有航磁（航空磁法）、航電（航空電磁法）、航放（航空放射性測量）、還用航空重力測量。航空電磁法目前在國外已有十多種方法，國內正在開展試驗。國外也有人提出航空地震測量的設想。航空紅外探測對水文地質調查具有特殊重要意義。

為滿足大面積水文地質普查工作的需要，逐步使部分地面物探方法車載化有現實的意義。目前國內已有地震車、綜合測井車、電法車等專門設備。有些單位還裝備了汽車磁力儀、伽瑪能譜儀和頻率測探儀等。與車載化相配合的自動記錄系統、數據處理系統、自動成圖系統等將大大提高資料記錄整理和解釋的自動化程度。

發展遙感技術方面，目前主要是要很好地利用已有的資源衛星遙感資料。它將為地面物探的設計提供區域性資料，這樣可把地面物探工作部署在整個區域中最有利的地段。