文/許愛萍、吳永存　浙江中赫工程檢測(cè)有限公司　浙江杭州　310021

中國(guó)水資源短缺的問題由來已久，從某種層面來說，水資源短缺的問題已經(jīng)影響到了國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。雖說水資源開采中用到的地質(zhì)勘察方法有很多，但地球物理測(cè)井確有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，它的精度要高于其他物探手段。

1、地球物理測(cè)井技術(shù)的基本分類

1.1　高密度電阻率法

高密度電阻率法是間接尋找地下水資源的重要方法，該方法的原理如下：巖石性質(zhì)不同，其電阻率也會(huì)存在一定的區(qū)別?；谶@一特性，在探測(cè)地下電阻率的過程中就有可能發(fā)現(xiàn)地下水，且確定地下水的大致位置。在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，含水量的多少會(huì)隨著巖石種類的變化而變化，這一變化將最終體現(xiàn)在地下巖石的電阻率上。此外巖石的成分以及顆粒結(jié)構(gòu)也能夠影響地下巖石的電阻率。所以電阻率是水文地質(zhì)勘察中所必須要重視的參數(shù)，但該方法的精度非常有限，單憑這一方法很容易出現(xiàn)誤差，后期往往需要大量的認(rèn)證工作才能最終確定地下水的位置。實(shí)際操作中，為了確保勘察測(cè)量的精度，該方法通常與其他物探手段配合使用。

1.2　激發(fā)極化法

該方法的原理如下：首先將脈沖電流通過一定的技術(shù)手段接入到地質(zhì)層中，之后輸入電流，并確保電流輸入的大小以及頻率不會(huì)發(fā)生變化。在地面電極測(cè)量值達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)斷開電流。此時(shí)會(huì)觀察到斷開電流的瞬間電位差發(fā)生了較為明顯的變化，隨著時(shí)間的推移，其變化速度會(huì)逐漸減慢且最終歸零。實(shí)際操作中，借助于電位差的變化情況并且綜合相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析就能夠探明地下水的具體位置。激發(fā)極化法的準(zhǔn)確度較高，因此應(yīng)用范圍非常廣。應(yīng)用激發(fā)極化法，有效的節(jié)省了水資源開發(fā)的成本支出，提高了開發(fā)效率。正因?yàn)槿绱?，該類技術(shù)將成為未來水資源開發(fā)或是水文地質(zhì)勘察的發(fā)展趨勢(shì)，這同樣也代表了國(guó)內(nèi)能源開采利用的新方向——“可持續(xù)發(fā)展”。作為地球物理測(cè)井的代表，此類技術(shù)在以水資源開發(fā)為背景的水文地質(zhì)勘察中有著廣泛的應(yīng)用范圍。

1.3　水文地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)

水文地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)是地球物理測(cè)井技術(shù)中非常重要的一部分內(nèi)容，將其應(yīng)用到日常勘察工作之中有著非常重要的意義。該技術(shù)能夠通過特定區(qū)域內(nèi)作用于地表的地質(zhì)現(xiàn)象來判定本區(qū)域內(nèi)地下水的含量。實(shí)際勘察中，首先進(jìn)行的是信息的收集匯總。將搜集到的信息進(jìn)行分析匯總之后，從水文地質(zhì)學(xué)的角度將分析匯總之后的信息呈現(xiàn)出來，進(jìn)而指導(dǎo)后續(xù)的勘察研究。在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，利用這一技術(shù)進(jìn)行水文地質(zhì)勘察之前應(yīng)該對(duì)勘察區(qū)域內(nèi)原有的資料進(jìn)行分析，這能夠有效減少實(shí)際勘察環(huán)節(jié)的工作量，進(jìn)而提高勘察工作的效率，保證其成功率。

2、地球物理測(cè)井在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

對(duì)水文地質(zhì)勘察而言，在其中應(yīng)用地球物理測(cè)井技術(shù)有著非常重要的意義，以下是具體的應(yīng)用舉例。

2.1　地下水礦化度的測(cè)量

綜合相關(guān)數(shù)據(jù)分析，地下水的礦化度與地質(zhì)層的電阻率呈反比，所以我們可以結(jié)合石油測(cè)井的數(shù)據(jù)，對(duì)地下水的礦化程度進(jìn)行測(cè)算。實(shí)際勘察中，相關(guān)工作人員會(huì)借助自然電位測(cè)井曲線來勘測(cè)地下水層電阻率的異常波動(dòng)，將其與石油測(cè)井得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，就能夠準(zhǔn)確測(cè)定地下水的礦化度。該方法在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用，有效的提高了勘察效率。

測(cè)量地下水礦化度的同時(shí)，基于GPRS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起的地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地下水的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。這一環(huán)節(jié)中使用的地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)μ囟▍^(qū)域內(nèi)的地下水進(jìn)行分析觀察，進(jìn)而完成測(cè)量并記錄下測(cè)量數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)的同時(shí)還需要借由相關(guān)技術(shù)將資料導(dǎo)入專門的數(shù)據(jù)庫，之后利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將數(shù)據(jù)制成圖表，將更便于觀察。該類技術(shù)的應(yīng)用極大的提高了水文地質(zhì)勘察的工作效率。未來我們一定要強(qiáng)化對(duì)于地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上不斷完善這類技術(shù)，確保它能夠更好的作用于水文地質(zhì)勘察。

2.2　含水層與隔水層的劃分

劃分含水層與隔水層是水文地質(zhì)勘察中非常重要的一部分工作，經(jīng)過劃分之后，才能夠確定含水層的層間位置及實(shí)際厚度。從性質(zhì)層面分析，含水層的電阻率比較小，加之縫隙較大，其密度要小于隔水層，所以區(qū)分過程并不存在難度。目前常用的地球物理測(cè)井法都能夠達(dá)到將兩者劃分的效果，也能夠準(zhǔn)確測(cè)定其厚度以及位置。

2.3　裂縫以及泥質(zhì)含量的判斷

實(shí)際勘察工作中，經(jīng)常會(huì)遇到裂縫的問題，對(duì)此相關(guān)工作人員應(yīng)該給予足夠的重視。通常情況下，裂縫時(shí)常會(huì)伴隨著密度較低、電阻率較小及聲波時(shí)差大的特性。如果出現(xiàn)裂縫，那么利用自然伽馬測(cè)井值就能夠準(zhǔn)確判定地質(zhì)中的泥質(zhì)含量，數(shù)值越大，則泥質(zhì)越多，泥質(zhì)過高的地下水在開采時(shí)則需要進(jìn)行必要的處理。

2.4　鉆孔地層巖性，勘察巖溶水的劃分

結(jié)合實(shí)際勘察工作發(fā)現(xiàn)，不同種類的巖石在電阻率、密度及孔隙率等參數(shù)之上有著較為明顯的差異。地質(zhì)層巖層的判分便是基于該類差異而完成的，由此能夠明確鉆孔的巖層剖面。聲波的曲線往往能夠較為準(zhǔn)確的反映出裂縫的層位，如果曲線的幅值較低，則代表溶洞中含有大量的水分，此時(shí)便可有針對(duì)性的進(jìn)行開發(fā)。此外借助于使用井徑曲線能夠判定巖溶裂縫的發(fā)育狀況，這是因?yàn)榈刭|(zhì)作用下巖溶發(fā)育位置的井徑會(huì)驟然增大。貴州是國(guó)內(nèi)的水資源大省，以下是貴州省內(nèi)白云巖的分布情況表。

2.5　水位計(jì)、井溫井流量測(cè)井

實(shí)際測(cè)井中，借助于水位計(jì)也能夠準(zhǔn)確測(cè)定地下水的分布狀況。它主要利用的是靜水的壓力，通過靜水壓力來計(jì)算水位的高程。眼下國(guó)內(nèi)很多地區(qū)都已經(jīng)依托于水位計(jì)構(gòu)建起了水位自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，借助于水位計(jì)上的碼盤便能夠讀出軸角編碼器上的浮子式水位。使用方便、便于維修是該類設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，而且它在維修成本上也有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)。此外該方法的準(zhǔn)確度不會(huì)受到環(huán)境因素的影響，可靠性較高。

井溫、井流量測(cè)井也是地球物理測(cè)井中非常具有代表性的方法。具體來說，相關(guān)工作人員能夠通過井溫測(cè)井技術(shù)準(zhǔn)確測(cè)定地溫的階梯變化，這一過程是基于井液與地下水的綜合作用來實(shí)現(xiàn)的。眾所周知，巖石的導(dǎo)熱性較差，而地下水的導(dǎo)熱性較好，因此含水量較為豐富的地層中，地溫會(huì)在地下水的影響下產(chǎn)生不同程度的變化。有時(shí)井溫曲線也會(huì)出現(xiàn)突然變陡的狀況。工作人員根據(jù)井溫曲線就能夠了解含水層與隔水層的位置，進(jìn)而通過總結(jié)井溫的變動(dòng)狀況而判斷地下水的徑流情況。含水層與上下圍巖之間的溫度也會(huì)存在一定的差異，其溫差一般在1℃到10℃之間。在多層混合井中使用井流量測(cè)井法將橫向井徑和垂向流速換算成流量，就能夠判斷含水層的實(shí)際厚度。

如今的測(cè)井作業(yè)中，已經(jīng)開始使用了模糊識(shí)別、分形以及模擬退火等方法。相關(guān)工作人員也分析了很多參數(shù)解釋模型，并據(jù)此對(duì)水文地質(zhì)的勘察條件進(jìn)行了修改，從而提高了水文地質(zhì)勘察的針對(duì)性。

3、案例概述

經(jīng)過不斷發(fā)展，地球物理測(cè)井技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了相對(duì)成熟的階段，也有了較長(zhǎng)的發(fā)展歷史。近些年在相關(guān)技術(shù)的作用之下，該類技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。西方國(guó)家在水文地質(zhì)勘察中應(yīng)用地球物理測(cè)井技術(shù)的步伐要領(lǐng)先于中國(guó)，美國(guó)早在上個(gè)世紀(jì)末便對(duì)其本土的水資源分布狀況進(jìn)行了大范圍的統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)。隨著開發(fā)的不斷深入，為了在田納西州完成30余口水井的鉆取，相關(guān)單位借由“伽馬—伽馬測(cè)井技術(shù)”對(duì)該區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)特征進(jìn)行了詳細(xì)的勘察，得到了以下結(jié)論：0—1.68m為粘土；1.68—3.96m為粉質(zhì)粘土；3.96—5.03m為含礫石的粉砂巖。其從上到下的分布情況為：砂巖、細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。后續(xù)的開采挖掘證明：實(shí)際分布狀況與勘察結(jié)論相一致。也因?yàn)橛辛诉@次勘察，才為本區(qū)域內(nèi)水資源的開發(fā)指明了方向。綜上，在水文地質(zhì)勘察中應(yīng)用地球物理測(cè)井技術(shù)，既能夠滿足勘察過程中質(zhì)量控制的要求，又能提高水文地質(zhì)勘察的準(zhǔn)確度。當(dāng)前該類技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了國(guó)內(nèi)各類水文地質(zhì)勘察工程之中，已經(jīng)在其中扮演了不可或缺的角色。

總結(jié)：

由上文可知，地球物理測(cè)井物探技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用有著非常重要的意義，它能夠提高勘察效率，解決好其中暴露出的問題。當(dāng)然實(shí)際操作中仍有諸多問題需要注意，上文是筆者對(duì)此進(jìn)行的總結(jié)。

參考文獻(xiàn)：

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