摘要：對(duì)城市地下水資源調(diào)查進(jìn)行了一定論述，在此基礎(chǔ)上，分別從地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征識(shí)別、地下水位和水質(zhì)狀況評(píng)估以及地下水水文特征分析等方面探討了淺表地球物理勘探方法在城市地下水資源調(diào)查中的具體應(yīng)用，并分析了應(yīng)用過(guò)程中的局限性，提出了相應(yīng)的對(duì)策，有助于促進(jìn)淺表地球物理勘探方法應(yīng)用的不斷深入，進(jìn)而為城市地下水資源管理工作的全面開(kāi)展提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞：淺表地球物理勘探；城市；地下水資源；調(diào)查

一、前言

隨著人口的增加和城市發(fā)展的持續(xù)推進(jìn)，地下水資源的供應(yīng)與需求之間的平衡關(guān)系變得愈加緊張。為了有效解決城市地下水資源的管理與保護(hù)問(wèn)題，淺表地球物理勘探方法成為一種有效的調(diào)查手段。淺表地球物理勘探技術(shù)，如電阻率法、地震勘探、地電阻法等，具有成本低、操作便捷、數(shù)據(jù)獲取快速等優(yōu)點(diǎn)，在城市地下水資源調(diào)查中發(fā)揮著重要作用，不僅可以快速獲取地下水文地質(zhì)信息，評(píng)估地下水位和水質(zhì)狀況，還能分析地下水水文特征和儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)，為城市地下水資源的科學(xué)管理和合理利用提供可靠的數(shù)據(jù)支持。然而，這些方法在應(yīng)用過(guò)程中也面臨著一些挑戰(zhàn)和限制，如城市環(huán)境下的干擾因素、數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性等。因此，深入研究淺表地球物理勘探方法在城市地下水資源調(diào)查中的應(yīng)用，不僅可以加深對(duì)城市地下水資源分布和特征的認(rèn)識(shí)，還能為城市地下水資源的合理開(kāi)發(fā)和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

二、城市地下水資源調(diào)查概述

（一）城市地下水資源的重要性

地下水資源在城市發(fā)展和居民工作生活中具有不可替代的地位。第一，城市地下水資源是城市供水系統(tǒng)的重要補(bǔ)充。在城市供水緊張或水源短缺的情況下，地下水可以作為備用水源供水，保障城市居民的正常生活用水需求。地下水作為補(bǔ)充水源，具有穩(wěn)定性高、水質(zhì)較好等優(yōu)勢(shì)，可以為城市供水系統(tǒng)提供可靠的支持。第二，地下水資源在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用。例如，地下水可以用于工業(yè)生產(chǎn)中的冷卻、清洗等環(huán)節(jié)，為城市工業(yè)發(fā)展提供了必要的水資源支持。許多工業(yè)企業(yè)對(duì)水資源的需求量較大，而地下水資源的利用可以滿足企業(yè)生產(chǎn)對(duì)水資源的需求，降低了對(duì)地表水資源的依賴程度，同時(shí)也有助于減少對(duì)地表水資源的競(jìng)爭(zhēng)和壓力。第三，地下水資源在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也發(fā)揮著重要作用。地下水可以用于灌溉農(nóng)田，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增產(chǎn)增效。特別是在干旱地區(qū)或者水資源匱乏地區(qū)，地下水的利用可以有效地解決農(nóng)業(yè)灌溉的問(wèn)題，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，保障農(nóng)民的生計(jì)和國(guó)家糧食安全。同時(shí)，地下水的利用還能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)水資源的合理配置，提高水資源利用效率，推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

（二）調(diào)查目標(biāo)和需求

第一，明確城市地下水資源的分布情況和儲(chǔ)量狀況，了解地下水資源的空間分布特征和儲(chǔ)量分布規(guī)律，以便合理規(guī)劃和利用地下水資源。第二，評(píng)估地下水資源的水質(zhì)狀況，包括水源的被污染程度、水質(zhì)的穩(wěn)定性以及對(duì)周邊環(huán)境的影響等方面，以保障城市地下水資源的可持續(xù)利用。第三，了解地下水的補(bǔ)給源和補(bǔ)給途徑，掌握地下水的補(bǔ)給來(lái)源和補(bǔ)給方式，為地下水資源的保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。第四，研究地下水的運(yùn)移規(guī)律和地下水與地表水的關(guān)系，深入分析地下水的流動(dòng)方向、速度和流域范圍，以及地下水與地表水之間的相互影響，為城市地下水資源的管理和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

（三）現(xiàn)有調(diào)查方法的局限性

第一，傳統(tǒng)的地下水調(diào)查方法主要依賴于鉆孔觀測(cè)和取樣分析，這種方法耗時(shí)耗力、成本較高，且無(wú)法全面覆蓋城市范圍，導(dǎo)致調(diào)查結(jié)果可能存在局限性和不確定性。第二，傳統(tǒng)調(diào)查方法難以全面評(píng)估地下水資源的水質(zhì)狀況和運(yùn)移規(guī)律，無(wú)法提供對(duì)地下水資源的全面了解。第三，傳統(tǒng)調(diào)查方法往往僅關(guān)注地下水資源的數(shù)量和質(zhì)量，忽視了地下水與地表水和土地利用等環(huán)境要素之間的相互影響，使得調(diào)查結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性受到一定影響。第四，由于城市地下水資源調(diào)查涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域和專業(yè)技術(shù)，傳統(tǒng)調(diào)查方法往往缺乏綜合性和系統(tǒng)性，難以全面解決城市地下水資源調(diào)查中的復(fù)雜問(wèn)題[1]。

三、淺表地球物理勘探方法在城市地下水資源調(diào)查中的具體應(yīng)用

（一）地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征識(shí)別

通過(guò)淺表地球物理勘探技術(shù)，如地電法、電磁法等，可以獲取地下水文地質(zhì)信息，進(jìn)而識(shí)別地下水資源分布和形成的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。地電法通過(guò)測(cè)量地下電阻率變化來(lái)推斷地下不同地質(zhì)單元的界面，如巖石與含水層之間的界面，從而識(shí)別地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的層理和分布情況。電磁法則利用地下介質(zhì)的電磁響應(yīng)特性，推斷地下不同地質(zhì)單元的分布和性質(zhì)。這些地球物理勘探技術(shù)能夠在地下水資源調(diào)查中獲取地質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息，如地下巖層的分布、厚度、傾角等，進(jìn)而幫助了解地下水資源的分布規(guī)律和地下水補(bǔ)給的途徑。地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征識(shí)別為城市地下水資源調(diào)查提供了重要的數(shù)據(jù)支持，為科學(xué)合理地利用地下水資源提供了重要的依據(jù)[2]。

（二）地下水位和水質(zhì)狀況評(píng)估

1.地下水位調(diào)查與監(jiān)測(cè)

通過(guò)淺表地球物理勘探技術(shù)，如地電法和重力法，可以快速準(zhǔn)確地獲取地下水位信息。地電法可以通過(guò)測(cè)量地下水位與地表之間的電阻率差異來(lái)推斷地下水位的深度和分布情況，而重力法則是通過(guò)測(cè)量地下水對(duì)地球引起的重力異常來(lái)估計(jì)地下水位，這些技術(shù)具有高效、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，能夠?yàn)槌鞘械叵滤徽{(diào)查提供重要支持。通過(guò)持續(xù)的地下水位監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)了解地下水位的變化趨勢(shì)和季節(jié)性變化規(guī)律，為城市地下水資源的合理利用和管理提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，地下水位調(diào)查與監(jiān)測(cè)也是評(píng)估地下水資源儲(chǔ)量、補(bǔ)給和利用潛力的重要手段，為城市地下水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)和管理提供必要的技術(shù)支持。

2.地下水水質(zhì)分析與評(píng)價(jià)

通過(guò)地下水取樣和水質(zhì)分析，可以評(píng)估地下水的化學(xué)成分、污染物含量以及水質(zhì)狀況。淺表地球物理勘探方法可以輔助確定合適的取樣點(diǎn)位置，并提供有關(guān)地下水運(yùn)移和補(bǔ)給來(lái)源的信息。在取得地下水樣品后，可以利用化學(xué)分析方法對(duì)水樣進(jìn)行檢測(cè)，以評(píng)估水質(zhì)是否符合飲用水、工業(yè)用水等不同用途的標(biāo)準(zhǔn)要求。水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果可以反映地下水受到的污染程度和污染源類(lèi)型，為城市地下水資源的保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，地下水水質(zhì)分析也有助于識(shí)別地下水中的污染物種類(lèi)和濃度分布，為制定有效的水質(zhì)治理措施提供參考。

（三）地下水水文特征分析

1.地下水補(bǔ)給源分析

通過(guò)地下水補(bǔ)給源分析，可以確定地下水的補(bǔ)給來(lái)源及其路徑，進(jìn)而全面了解地下水資源的補(bǔ)給機(jī)制和補(bǔ)給途徑。淺表地球物理勘探方法可以通過(guò)電阻率法、地電法等技術(shù)獲取地下水補(bǔ)給源區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，并結(jié)合地下水位、地形地貌、水文地質(zhì)等數(shù)據(jù)，分析地下水補(bǔ)給源的位置和規(guī)模。例如，電阻率法可以通過(guò)測(cè)量地下電阻率的變化來(lái)識(shí)別含水層和非含水層的邊界，從而確定地下水補(bǔ)給區(qū)的位置。地電法則可以通過(guò)測(cè)量地下電場(chǎng)的分布情況來(lái)推斷地下水運(yùn)移路徑和補(bǔ)給途徑。這些技術(shù)的應(yīng)用可以為城市地下水資源的合理開(kāi)發(fā)和保護(hù)提供重要依據(jù)，幫助制定科學(xué)的地下水資源管理策略。

2.地下水運(yùn)移規(guī)律研究

地下水運(yùn)移規(guī)律研究旨在揭示地下水在地下介質(zhì)中的流動(dòng)特征和規(guī)律，包括地下水的流動(dòng)速度、流向、輸運(yùn)方式等方面的信息。淺表地球物理勘探方法可以通過(guò)電阻率法、地電法等技術(shù)獲取與地下水運(yùn)移規(guī)律相關(guān)的數(shù)據(jù)。例如，電阻率法可以檢測(cè)地下水流動(dòng)路徑上的地下介質(zhì)性質(zhì)變化，幫助確定地下水流動(dòng)的主導(dǎo)方向和路徑；地電法則可以通過(guò)測(cè)量地下電場(chǎng)的分布情況來(lái)推斷地下水的流速和流向。同時(shí)，地下水位調(diào)查與監(jiān)測(cè)也是研究地下水運(yùn)移規(guī)律的重要手段之一，通過(guò)對(duì)地下水位變化的監(jiān)測(cè)和分析，可以了解地下水的流動(dòng)速度和流向，進(jìn)而揭示地下水的運(yùn)移規(guī)律。地下水運(yùn)移規(guī)律研究的結(jié)果對(duì)于合理評(píng)估地下水資源的補(bǔ)給和衰減過(guò)程，指導(dǎo)地下水資源的開(kāi)發(fā)和管理具有重要意義。

（四）地下水儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)識(shí)別

1.地下水含水層結(jié)構(gòu)解釋

淺表地球物理勘探方法可用于獲取地下水含水層的結(jié)構(gòu)信息，幫助解釋地下水儲(chǔ)層的分布、厚度和性質(zhì)等。通過(guò)地球物理勘探技術(shù)，如地電法和電磁法，可以獲取地下水含水層的電性和電磁性特征。這些特征與地下水含水層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如含水層的厚度、孔隙度、滲透性等。通過(guò)分析地下水含水層的電性和電磁性數(shù)據(jù)，可以推斷含水層的分布范圍和儲(chǔ)集條件，從而識(shí)別地下水儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)。此外，地下水含水層結(jié)構(gòu)的解釋還可以結(jié)合地質(zhì)資料、地下水位監(jiān)測(cè)資料等多源數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合分析和解釋，進(jìn)一步提高對(duì)地下水儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和理解。地下水含水層結(jié)構(gòu)的解釋對(duì)于評(píng)估地下水資源的蘊(yùn)藏量、可利用性以及地下水運(yùn)移特征具有重要意義，為城市地下水資源的開(kāi)發(fā)和利用提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

2.地下水儲(chǔ)層性質(zhì)分析

通過(guò)地球物理勘探方法，如地電法、電磁法等技術(shù)獲取的地質(zhì)和水文地球物理參數(shù)，可以用于對(duì)地下水儲(chǔ)層的性質(zhì)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。地下水儲(chǔ)層性質(zhì)分析主要包括地下水儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)、滲透性、含水率等關(guān)鍵參數(shù)的評(píng)估。利用地球物理勘探數(shù)據(jù)，可以推斷地下水儲(chǔ)層的孔隙度大小、孔隙結(jié)構(gòu)的連通性，以及滲透性的大小。分析這些參數(shù)可以幫助評(píng)估地下水儲(chǔ)層的儲(chǔ)水能力、傳遞能力和補(bǔ)給能力，從而對(duì)地下水資源的開(kāi)發(fā)潛力和可利用性進(jìn)行評(píng)估。同時(shí)，地下水儲(chǔ)層性質(zhì)分析還可以結(jié)合其他數(shù)據(jù)，如巖心分析、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等，進(jìn)行綜合分析和解釋，更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)地下水儲(chǔ)層的性質(zhì)和特征。地下水儲(chǔ)層性質(zhì)分析的結(jié)果對(duì)于制定地下水資源的合理開(kāi)發(fā)方案、優(yōu)化地下水開(kāi)采工藝和管理措施具有重要意義，有助于實(shí)現(xiàn)地下水資源的有效利用和可持續(xù)發(fā)展[3]。

四、淺表地球物理勘探方法應(yīng)用中的局限性與對(duì)策

（一）城市環(huán)境下的干擾因素

城市環(huán)境下存在許多干擾因素，這些因素可能影響地下水資源調(diào)查方法的準(zhǔn)確性和可靠性。地下管線的存在會(huì)干擾地球物理勘探設(shè)備的工作，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集的不完整和不準(zhǔn)確。同時(shí)，城市中的地下建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施也可能對(duì)勘探設(shè)備產(chǎn)生信號(hào)反射或衰減，使得數(shù)據(jù)解釋變得復(fù)雜和困難。此外，城市地表活動(dòng)頻繁，如車(chē)輛行駛、建筑施工等，可能引起地面振動(dòng)，進(jìn)而影響地下水位的穩(wěn)定性和地下水運(yùn)移規(guī)律的研究。

針對(duì)這些干擾因素，可以采取以下措施。第一，通過(guò)提前調(diào)查和記錄地下管線和建筑物的位置，可以避免勘探設(shè)備與其發(fā)生碰撞，減少數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的干擾。第二，采用高精度的勘探設(shè)備和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和分辨率，從而更準(zhǔn)確地獲取地下水資源信息。在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，利用地球物理模型和數(shù)值模擬方法，對(duì)干擾因素進(jìn)行模擬和剔除，以獲得更準(zhǔn)確的地下水資源信息[4]。

（二）數(shù)據(jù)處理和解釋的復(fù)雜性

城市地下水系統(tǒng)通常受到多種因素的影響，如地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度、地下水運(yùn)移規(guī)律不確定等，導(dǎo)致采集的地球物理數(shù)據(jù)可能具有較高的復(fù)雜性和多樣性。這些數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的處理和解釋過(guò)程，才能準(zhǔn)確地反映地下水資源的分布、含量和運(yùn)移規(guī)律。然而，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理和解釋方法往往存在一定的局限性，如需要大量的人力物力投入、計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)、結(jié)果不穩(wěn)定等問(wèn)題。

針對(duì)這些局限性，可以采取以下措施。第一，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理軟件，提高數(shù)據(jù)處理的效率和精度，減少人工干預(yù)的影響。第二，建立多種數(shù)據(jù)處理和解釋方法的綜合模型，綜合利用不同方法的優(yōu)勢(shì)，從而提高數(shù)據(jù)處理和解釋的準(zhǔn)確性和可靠性。第三，加強(qiáng)對(duì)地下水系統(tǒng)的物理模擬和數(shù)值模擬研究，可以更好地理解地下水系統(tǒng)的復(fù)雜性和規(guī)律性，為數(shù)據(jù)處理和解釋提供更為科學(xué)的依據(jù)[5]。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，淺表地球物理勘探方法在城市地下水資源調(diào)查中具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是，城市地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地下水運(yùn)移規(guī)律受到地質(zhì)構(gòu)造、地下建筑物、管網(wǎng)等因素的影響，給淺表地球物理勘探帶來(lái)了一定的困難。未來(lái)還需要進(jìn)一步發(fā)展數(shù)據(jù)處理和解釋技術(shù)，加強(qiáng)多學(xué)科融合與綜合應(yīng)用，推動(dòng)淺表地球物理勘探方法在城市地下水資源調(diào)查中的有效應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]閆子晗.基于環(huán)境地球物理技術(shù)的地下水鉻污染場(chǎng)地精細(xì)刻畫(huà)研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2022.

[2]張福彬.綜合地球物理測(cè)井參數(shù)評(píng)價(jià)地下水方法研究[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2021，18（05）：687-693.

[3]劉鋒.基于地球物理及水文地球化學(xué)方法的巖溶地下水系統(tǒng)識(shí)別與水源保護(hù)[D].成都：西南交通大學(xué)，2021.

[4]劉陳龍，羅華國(guó)，王祖寬.地球物理方法在地下水勘查中的應(yīng)用[J].冶金管理，2021（15）：80-81.

[5]趙燕.我國(guó)地下水地球物理勘查中的問(wèn)題分析與對(duì)策研究[J].中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018（44）：98.

作者單位：中電建江蘇勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司

責(zé)任編輯：張津平、尚丹