各種物探方法比較

  目前國內外地下水、地質(zhì)體勘探主要有：地質(zhì)目測、鉆探、地面物探等方法。地面物探方法主要有電、磁、重、震、放射性等5種方法，使用最多的是電法，其次有放射性探測法、甚低頻磁法等。自20世紀30年代外國人在中國用電法找礦(水)以來(lái)，到目前為止，就探水方面就有許多方法：

 

  （1）電法

 

  電法分：直流電法和交流電法，后者有音頻電磁法、瞬變電磁法等。以直流電法為例，可分為電測深與電剖面法，分別測量縱深方向的地質(zhì)變化和某一深度沿剖面方向的地質(zhì)變化。電法的共同點(diǎn)是：在人工電場(chǎng)作用下進(jìn)行測量。由于電法探水是從找礦物探引用而來(lái)的，礦產(chǎn)是靜態(tài)的，其所測到的一般是來(lái)自地下的靜態(tài)信息；以致在其探測結果曲線(xiàn)中無(wú)法分清探測信息來(lái)自靜態(tài)的礦產(chǎn)還是流動(dòng)的地下水，存在物探成果的多解性。簡(jiǎn)單講就是電法測到的信息可能是水也可能是地下礦產(chǎn)、淤泥、塌陷的松土等等，理論的準確率約50%，實(shí)際應用中總結的準確率約30%。

 

  （2）放射性探水法

 

  它是利用天然放射性元素氟在巖石裂隙中富集造成放射性異常，儀器可測到異常帶，但這個(gè)裂隙帶可以是充填的，張開(kāi)的，是否有水流動(dòng)仍然不知，所以與地質(zhì)目測斷層探水差不多，仍然是多解的，失敗的實(shí)例很多。

 

  （3）甚低頻磁法

 

  它是采用甚低頻探測儀測地下磁場(chǎng)隨空間變化的方法，由于受現代電子、電氣、通訊等設備產(chǎn)生的強電磁干擾影響，很難在城市、郊區、生產(chǎn)廠(chǎng)區開(kāi)展探測工作。

 

  （4）三維地震法

 

  三維地震勘探是用反射波法進(jìn)行的,三維反射波法與二維反射波法在基礎原理上有許多相似之處,二者所不同的是三維地震采用高密度（即在12.5米×12.5米的面積內便采集一個(gè)數據）的各種形式的面積觀(guān)測系統,所以三維地震又叫面積觀(guān)測法。

 

  上述方法的共同點(diǎn)是把尋找固體礦產(chǎn)的物探方法應用在找地下水上。地面儀器測量值反映的是地質(zhì)體物性綜合值，屬于靜態(tài)信息。這個(gè)物理量所顯示的是固體礦產(chǎn)還是地下水，全憑測試分析人員的主觀(guān)或其累積實(shí)踐經(jīng)驗所決定。所以上述方法的探水成功率只有40～50％，其根源在物探曲線(xiàn)的多解性。這些方法只能夠知道地下是否為低阻區，至于地下是否有水、水量有多大等信息是難以準確知道的。

 

  如何有效地將地下水與地下的固體礦產(chǎn)資源區分開(kāi)來(lái)，目前尚未發(fā)現有成功的解決方法及相應的探測儀器。近年來(lái)，雖然提出將核磁共振（NMR）、地質(zhì)雷達等技術(shù)用于地下水勘測，但由于使用成本、探測范圍及條件等因素的限制，未能推廣普及。

 

  多年實(shí)踐證明，只是在第四系中適用含水層與隔水層概念，在白堊紀以前的堅硬巖石中，國家認可的二十萬(wàn)分之一水文地質(zhì)圖圈定的含水層如：灰巖、砂巖、礫巖。當鉆孔或巷道穿過(guò)時(shí)，有 70% 的鉆孔無(wú)水，直到現在還可以看到；在石灰巖中打十多個(gè)孔沒(méi)有找到水，地下巷道中也是幾十米，數百米才發(fā)現一個(gè)出水點(diǎn)。這說(shuō)明在基巖中含水層的概念不能有效指導地下水勘探工作。地層不等于含水層，地下水在基巖中不是層狀分布的，所以要用地下水系統，尤其是要用地下水動(dòng)態(tài)分布系統來(lái)反映地下水資源分布形狀最為準確，才有利于提高勘探效率。

 

  怎樣才能使物探結果由多解上升到唯一解？

 

  只要細心觀(guān)察一下上述地質(zhì)體與水的共性和差異就可以找到答案。以上金屬礦等地質(zhì)體都是固體，在地下處于靜態(tài)，而水與它們的共同點(diǎn)是低阻，但地下水是動(dòng)態(tài)的，它不僅傳遞靜態(tài)信息，而且還能傳遞動(dòng)態(tài)信息，地下水低阻、良導體、滲透流動(dòng)、流量隨時(shí)間變化。如果用三維能確定固體礦產(chǎn)的位置，那么確定地下水就要用四維方法。其中時(shí)間（頻率的倒數）因素是關(guān)鍵。尤其是針對地下存在的含水溶洞或空區，在不同的時(shí)間內其補給、儲存的水量不斷地變化，引入時(shí)間因素監控老空區、溶洞對礦區生產(chǎn)有很強的實(shí)用指導意義。由于地下磁流體的瞬變電磁波是平面波方式傳播，在一般三維探礦技術(shù)的基礎上引入時(shí)間因素，形成地下水的動(dòng)態(tài)四維定位方法。該探水方法所定孔位精度高，地面誤差不超過(guò)一米；其它方法很難達到這個(gè)精度。地下水、天然氣、石油，都是地下存在的流體，其中只有地下水是良導體，在地磁場(chǎng)中地下水在巖石裂縫、溶洞、老空區中運動(dòng)就要切割磁力線(xiàn)，按前述原理，會(huì )在地下形成不斷發(fā)出瞬變電磁波的場(chǎng)源。

 

  這樣在地磁場(chǎng)中，地下有地下水分布系統（流場(chǎng)）地面就可以測到一個(gè)相匹配的瞬變電磁波，由于是平面波，二者是正投影關(guān)系。因此，探測系統的任務(wù)就是測出瞬變電磁波場(chǎng)的分布形狀及場(chǎng)源的深度，在這個(gè)場(chǎng)內確定地下水源的位置及深度。

 

  該方法探測深度可達1500m，找到的是地下水集中徑流帶，已流動(dòng)數百萬(wàn)年，因此，抽水后水質(zhì)好，且不會(huì )產(chǎn)生抽水后對地表環(huán)境造成影響等問(wèn)題，比傳統物探方法優(yōu)越很多，水質(zhì)也是地下水系統中最好的部分。  另該儀器配套專(zhuān)用分析管理軟件，收集的數據通過(guò)電腦分析可立即獲得直觀(guān)的測試結果。地下水及地下裂隙（或空區）信息在軟件上顯示的圖形是準確且唯一的，只要測試過(guò)程中有出現此波形信號，則表示該位置地下存在水或裂隙（或空區）。