重庆地下水监测中地球物理方法研究与应用

发布时间：2020-08-25 15:11

【摘要】：水资源是自然资源的重要组成部分,是人类每天生存和正常生活的物质基础,二十一世纪,随着人口的增多以及全球工业的迅猛发展,对水资源的需求量也大大增加,在过去,人们并没有意识到水资源的重要性,没有统一的管理,在许多国家和地区都出现了水资源开发利用而引起的环境问题,最后不得不花巨资来弥补。这使人们意识到了在全球经济飞速发展的今天,也必须要注意“人口、资源、环境”之间的协调发展,必须保护好自然环境,合理利用水资源。地下水是水资源的重要组成部分,它像是在地底下形成的一个庞大的水库,具有良好的水质和稳定的供水条件,为人类每天的生活提供必不可少的水资源。但是由于人们不合理的使用地下水以及过量开采,也带来了一系列的地质问题,不仅对国民经济发展造成恶劣的影响,也对人类自身的生存安全构成了威胁。重庆地区地下水资源丰富,地质条件复杂,区内广泛分布着侵蚀溶蚀等地貌,保护好区域内的地下水资源对人们正常的生产生活十分重要。本文依托国家地下水监测工程,对重庆市30个市区县内的岩石监测井进行地球物理勘查,以监测区内地下水,确定含水层的埋藏深度,评价水层的富水程度,更好的保护好地下水资源。本次地球物理勘查主要采用激发极化法和瞬变电磁法两种地球物理方法。激发极化法简称激电法,作为电法勘探的重要分支,它是通过观测、研究地质体在人工电流场的激发作用下产生的极化场(二次场)的变化规律,达到找水和研究其它有关地质问题的物探方法。激发极化的工作原理为向地下供直流电时,在供电电流不变的情况下,地面两个测量电极间的电位差却随时间而有所变化,并在相当长时间后趋于某一稳定的饱和值;断电后,测量电极间仍存在一随时间而减小的微小电位差,并在相当长的时间后衰减趋于零。激电法最早是用于找矿,由于不受纯地形起伏及围岩电阻率不均匀性影响,且可充分利用其时间(或频率)特性,因此用激电法找水,特别是在山区找水受到了重视。瞬变电磁法(TEM)是以地壳中岩(矿)石的导电性与导磁性差异为主要物质基础,根据电磁感应原理,利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场的间隙期间,利用线圈或接地电极观测二次涡流场,并研究该场的空间与时间分布规律,来寻找地下矿产资源或解决其它地质问题的一支时间域电磁法。本次工程通过大量的实际数据采集处理以及解释工作,并根据现场调查以及对水文地质资料的分析,重庆地区广泛分布灰岩、砂岩、泥岩与页岩等,风化较强烈,地表偶见露头。地下水埋深较浅,主要类型为基岩裂隙水及碳酸盐岩类岩溶水。建议监测井在成井时要做好上部覆盖层、风化破碎岩等的封闭工作,打穿至中等风化岩中,以保证岩井使用的耐久性。施工成井时要考虑井的涌水量,亦要进行严格的岩石鉴定,建议关键取水部位应设置在水量丰富的含水层中。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P641.7
【图文】：

示意图,瞬变电磁,示意图,脉冲磁场

第 2 章基础理论和工作原理1 瞬变电磁法的基本原理时间域瞬变电磁法是近十年发展起来的一种地球物理方法。它利用电磁，以介质的导电性、导磁性和介电性差异为物性基础，通过电性或磁性，即利用不接地回线(或接地线源)向地下发送一次脉冲磁场(或电场),以目标感应二次场，在一次脉冲磁场(或电场)的间歇期间,利用线圈(或接测量二次场的响应。瞬变电磁法（TEM）是以地壳中岩（矿）石的导电性与导磁性差异为基础，如图 2.1 所示，根据电磁感应原理，利用不接地回线或接地线源送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间隙期间，利用线圈或接地电极观流场，并研究该场的空间与时间分布规律, 来寻找地下矿产资源或解决问题的一支时间域电磁法。

示意图,激发极化,现象,示意图

测量电极间仍存在一随时间而减小的微小电位差，并在相当长的时间后（几分钟）衰减趋于零。这种在充电和放电过程中产生随时间而变化的附加电场的现象，称为“激发极化效”。这种变化的附加电场，称为“激发极化场”，简称“二次场” 。激电法最早是用于找矿，由于不受纯地形起伏及围岩电阻率不均匀性影响，且可充分利用其时间(或频率)特性，因此用激电法找水，特别是在山区找水受到了重视[49-51]。2.2.1 激发极化现象在野外直流电阻率法勘探过程中，如图 2.2 所示，A、B 为供电电极，M、N为测量电极，通过供电电极 A 和 B 给地下介质通入稳定的电流 I，此时，电极 M和电极 N 之间的电位差不是恒定不变的，通电时间越长，M 和 N 之间的电位差逐渐增大，并在一段时间之后趋于一个稳定值；当断开开关 K，停止供电后，测量电极 M 和 N 之间的电位差并没有马上减小到最小值，开始迅速减小，而后减小速度越来越慢，一段时间以后，减小到接近零值。

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13图 3.1 重庆区域图3.1.2 自然地理简况重庆市地处长江中上游，地质构造复杂，地跨扬子准台与秦岭褶皱系两大地质构造单元。区内侵蚀溶蚀地貌分布广，主要由三大部分组成，一是渝东侵蚀构造平行岭谷低山丘陵区；二是大巴山盆周构造溶蚀层状中低山区；三是渝东南侵蚀溶蚀峡谷中低山区。地层主要由三叠系、侏罗系沉积岩、碎屑岩及第四系松散堆积物组成。以褶皱为主，断裂次之。重庆区域为长江水系，河道比降较大，三峡尾水至重庆市主城区的长江与嘉陵江汇合处。多为峡谷山丘地貌，地表多红土，植被良好。泥沙主要来源于上游河床内的卵、砾石等推移质及岩石风化的坡残积物质。重庆市属亚热带季风型温湿气候区，具有冬季无严寒、夏季无酷暑、暖湿多雨特点。暴雨多出现在 6 月～9 月，以 7 月出现机率最多。造成本流域多雨的主要原因是有利的地理位置和地形条件。区内既受来自?

【参考文献】