ppt04水文地质物探
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水文地质学基础共40页PPT课件
某地潜水等水位线图（平面）
河
河
流
流
由于潜水在重力作用下由高处向低处流动，一般情况下，潜水面不水平，是一个向排泄区微微倾斜的曲面 。 该曲面往往与地表面一致，但起伏比较平缓 。 潜水面首先受地表水文网密度和切割深度的控制。 在地形切割强烈地区，地下水补给河水，潜水面向河道倾斜；在河流的下游，河床往往高于地面，河水位高于潜水位，河水补给潜水，则潜水面向河流外侧倾斜。 潜水面形状还受含水层岩性及过水断面大小影响 含水介质透水性越强，其中潜水水面越缓；介质透水性越差，潜水面越陡。在均质的介质中，当潜水流经较大的过水断面时，其水力坡度变缓。
3.3 地下水分类
孔隙水
裂隙水
岩溶水
包气带
上层滞水
上层滞水
上层滞水
潜水
孔隙潜水
裂隙潜水
岩溶潜水
承压水
孔隙承压水
裂隙承压水
岩溶承压水
上层滞水(a) 、潜水(b)、承压水(c)
a
b
c
一、潜水与潜水含水层概念 潜水：饱水带中第一个具有自由表面的稳定含水层中的水。 自由表面—没有隔水顶板或只有局部隔水顶板，与大气直接相通，除大气压强外不受其它任何附加压强。 稳定—具有一定的空间连续性（范围），以与上层滞水区分。 潜水含水层：赋存潜水的岩层。 建筑房屋时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏（潜水）
3.1 包气带与饱水带
3.2 含水层 隔水层 弱透水层
一、基本概念 饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行的划分： 含水层（Aquifer）： 是能够透过并给出相当数量水的岩层—各类砂土，砂岩等 隔水层（Aquifuge)： 不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层——裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密） 弱透水层（Aquitard）： 渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层——各种粘土，泥质粉砂岩、砂质页岩
《水文地质勘查》PPT课件
（1）岩石是贮存地下水的介质。因此，岩性是划分含水层和地下水类型 的基础，一定类型的岩石就赋存一定类型的地下水（空隙类型）
14.01.2021
§ 3 地质调查
水文地质勘察
（2）岩石的产出条件直接决定着含水层的类型（埋藏条件）。 块状产出的岩浆岩，地下水多呈脉带状分布；层状产出的岩石，通常有层
状含水层分布，才能构成承压水盆地（或斜地）；结晶的岩石，常有风化裂 隙水分布。 （3）岩性常常决定着岩石的富水性（或含水性）。
14.01.2021
§ 3 地质调查
水文地质勘察
水文地质测绘中地质调查的内容 （1）观察、描述地层、岩性、构造； （2）填绘出各种地质分界线； （3）分析其与地下水的关系。
下面我们将讨论在水文地质测绘中研究地层、岩性、 构造的目的和主要研究内容。
14.01.2021
§ 3 地质调查
水文地质勘察
一、岩石性质的调查研究 1．调查研究岩性的目的
§2 水文地质测绘的基本工作方法
4．作好野外时期的汇总工作
水文地质勘察
野外测绘时期，每天都要对当日的记录和图件认真地检 查，清抄编录，清绘图件，整理样品，总结出规律性的认识， 并对第二天的工作作出安排。
14.01.2021
§2 水文地质测绘的基本工作方法
水文地质勘察
三、室内时期
室内时期是完成编写测绘成果的阶段，是整理、分析所得资料，编写出高
水文地质勘察
布置观测点： 每个测点要求观测仔细、描述认真、测量准确、记录全面、
绘图清晰和采样完整。
通常观测点有三类： （1）地质点； （2）地貌点； （3）水文地质点（或简称为水点）。
14.01.2021
§2 水文地质测绘的基本工作方法
14.01.2021
§ 3 地质调查
水文地质勘察
（2）岩石的产出条件直接决定着含水层的类型（埋藏条件）。 块状产出的岩浆岩，地下水多呈脉带状分布；层状产出的岩石，通常有层
状含水层分布，才能构成承压水盆地（或斜地）；结晶的岩石，常有风化裂 隙水分布。 （3）岩性常常决定着岩石的富水性（或含水性）。
14.01.2021
§ 3 地质调查
水文地质勘察
水文地质测绘中地质调查的内容 （1）观察、描述地层、岩性、构造； （2）填绘出各种地质分界线； （3）分析其与地下水的关系。
下面我们将讨论在水文地质测绘中研究地层、岩性、 构造的目的和主要研究内容。
14.01.2021
§ 3 地质调查
水文地质勘察
一、岩石性质的调查研究 1．调查研究岩性的目的
§2 水文地质测绘的基本工作方法
4．作好野外时期的汇总工作
水文地质勘察
野外测绘时期，每天都要对当日的记录和图件认真地检 查，清抄编录，清绘图件，整理样品，总结出规律性的认识， 并对第二天的工作作出安排。
14.01.2021
§2 水文地质测绘的基本工作方法
水文地质勘察
三、室内时期
室内时期是完成编写测绘成果的阶段，是整理、分析所得资料，编写出高
水文地质勘察
布置观测点： 每个测点要求观测仔细、描述认真、测量准确、记录全面、
绘图清晰和采样完整。
通常观测点有三类： （1）地质点； （2）地貌点； （3）水文地质点（或简称为水点）。
14.01.2021
§2 水文地质测绘的基本工作方法
2024版《水文地质学基础》ppt课件
受地形、地貌、岩性、构造、气候等因素控制，不同地区地下水的分布和富集 程度有很大差异。
地下水循环过程及补给排泄关系
地下水的循环过程
大气降水、地表水、土壤水等通过入渗、径流等方式转化为地下水，地下水再通过 蒸发、泉流、人工开采等方式排泄到大气或地表。
地下水的补给与排泄关系
地下水的补给来源主要有大气降水、地表水和凝结水等，排泄方式主要有泉流、蒸 发和人工开Байду номын сангаас等。在天然条件下，地下水的补给和排泄处于动态平衡状态。
研究人类活动（如开采、灌溉、排水等）对地下水运动的影响，通过数
值模拟预测和评价其可能产生的后果。
03
地下水污染运移模拟
针对地下水污染问题，建立污染物运移的数学模型，通过数值模拟预测
污染物的扩散范围、速度和浓度变化，为污染治理提供依据。
水文地质勘察方法与
06
技术手段
水文地质勘察任务和内容
查明区域水文地质条件，包括地形地 貌、气候、水文、植被等自然地理条 件及地质构造、地层岩性、地下水分 布与埋藏条件等地质状况。
改变地下水流场
工程建设可能改变地下水的补给、 径流和排泄条件，导致地下水位 下降或上升，影响地下水动态平 衡。
破坏含水层结构
工程开挖、填筑等活动可能破坏含 水层的连续性，导致地下水渗流路 径改变，影响地下水的赋存状态。
引起地面沉降
抽取地下水或工程降水等行为可能 导致土层压密，引发地面沉降，对 地面建筑和基础设施造成威胁。
开发利用现状
全球范围内，地下水资源开发利用程 度不断提高，但存在过度开采、污染 等问题。
前景展望
随着科技进步和环保意识提高，未来 地下水资源开发利用将更加注重可持 续性，采用先进技术和管理手段，实 现资源的高效利用和环境保护。
地下水循环过程及补给排泄关系
地下水的循环过程
大气降水、地表水、土壤水等通过入渗、径流等方式转化为地下水，地下水再通过 蒸发、泉流、人工开采等方式排泄到大气或地表。
地下水的补给与排泄关系
地下水的补给来源主要有大气降水、地表水和凝结水等，排泄方式主要有泉流、蒸 发和人工开Байду номын сангаас等。在天然条件下，地下水的补给和排泄处于动态平衡状态。
研究人类活动（如开采、灌溉、排水等）对地下水运动的影响，通过数
值模拟预测和评价其可能产生的后果。
03
地下水污染运移模拟
针对地下水污染问题，建立污染物运移的数学模型，通过数值模拟预测
污染物的扩散范围、速度和浓度变化，为污染治理提供依据。
水文地质勘察方法与
06
技术手段
水文地质勘察任务和内容
查明区域水文地质条件，包括地形地 貌、气候、水文、植被等自然地理条 件及地质构造、地层岩性、地下水分 布与埋藏条件等地质状况。
改变地下水流场
工程建设可能改变地下水的补给、 径流和排泄条件，导致地下水位 下降或上升，影响地下水动态平 衡。
破坏含水层结构
工程开挖、填筑等活动可能破坏含 水层的连续性，导致地下水渗流路 径改变，影响地下水的赋存状态。
引起地面沉降
抽取地下水或工程降水等行为可能 导致土层压密，引发地面沉降，对 地面建筑和基础设施造成威胁。
开发利用现状
全球范围内，地下水资源开发利用程 度不断提高，但存在过度开采、污染 等问题。
前景展望
随着科技进步和环保意识提高，未来 地下水资源开发利用将更加注重可持 续性，采用先进技术和管理手段，实 现资源的高效利用和环境保护。
第三章水文地质勘探ppt课件
由疏到密，是指先在较大的范围内布置控制性的钻孔，然 后逐步加密，以进一步深入了解勘探区的水文地质条件。
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
第三章 水文地质勘探
第一节 水文地质钻探 3、水文地质钻孔的布置原则
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
第三章 水文地质勘探
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
第三章 水文地质勘探
概述 水文地质勘探 水文地质勘探是在水文地质测绘的基础
上进行的，它是水文地质测绘工作的继续和 深入。其目的是通过各种勘探工程（钻探、 坑探、槽探、物探等），进一步探明矿井设 计开采地段的水文地质条件，为矿井设计和 供水水源提供可靠的水文地质资料。
在各种水文地质勘探工作种类中，钻探 工作是最主要的一种。
第三章 水文地质勘探
第一节 水文地质钻探 3、水文地质钻孔的布置原则
2）一般原则
④一孔多用 水文地质钻孔应尽可能结合其它目的的布置，做到一孔多 用。 ⑤综合考虑、整体安排 布孔时，除应考虑上述因素外，还需考虑交通运输及钻孔 的用水、排水条件等。 对于水文地质钻探工程量、勘探线距、钻孔间距等，应根 据矿区水文地质条件复杂程度、研究程度、矿床规模、勘探阶 段及矿床储量等级而定。
④采取岩样或土样
按设计层位和深度，采取岩样或土样，以供观察、 鉴定、分析和实验之用。
⑤准确划分含水层（段）
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
第三章 水文地质勘探
第一节 水文地质钻探 3、水文地质钻孔的布置原则
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
第三章 水文地质勘探
为了规范 事业单 位聘用 关系， 建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
第三章 水文地质勘探
概述 水文地质勘探 水文地质勘探是在水文地质测绘的基础
上进行的，它是水文地质测绘工作的继续和 深入。其目的是通过各种勘探工程（钻探、 坑探、槽探、物探等），进一步探明矿井设 计开采地段的水文地质条件，为矿井设计和 供水水源提供可靠的水文地质资料。
在各种水文地质勘探工作种类中，钻探 工作是最主要的一种。
第三章 水文地质勘探
第一节 水文地质钻探 3、水文地质钻孔的布置原则
2）一般原则
④一孔多用 水文地质钻孔应尽可能结合其它目的的布置，做到一孔多 用。 ⑤综合考虑、整体安排 布孔时，除应考虑上述因素外，还需考虑交通运输及钻孔 的用水、排水条件等。 对于水文地质钻探工程量、勘探线距、钻孔间距等，应根 据矿区水文地质条件复杂程度、研究程度、矿床规模、勘探阶 段及矿床储量等级而定。
④采取岩样或土样
按设计层位和深度，采取岩样或土样，以供观察、 鉴定、分析和实验之用。
⑤准确划分含水层（段）
水文地质测绘资料ppt课件
第二章 水文地质测绘
§2 水文地质测绘的观测项目
P
C
J
P C
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第二章 水文地质测绘
§2 水文地质测绘的观测项目
一、地质调查
2、地质构造调查 （2）断层调查 断层调查是水文地质测绘的重要内容。断层破碎带具
§2 水文地质测绘的观测项目
一、地质调查
1、地层岩性调查 （3）地层调查 在水文地质测绘工作开始之前，应重新进行地层划分，
将岩性作为地层划分的主要依据，建立起水文地质剖面， 以此作为水文地质填图的单位。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第二章 水文地质测绘
§2 水文地质测绘的观测项目
一、地质调查
1、地层岩性调查 （1）基岩调查 ③ 层厚 层厚直接影响变形破坏的性质和程度。 一般来说，薄层岩石受力易弯曲，厚层岩石受力后
易断裂，产生大的裂隙，因此厚层岩石含水性一般比薄 层含水性好。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第二章 水文地质测绘
§2 水文地质测绘的观测项目
一、地质调查
1、地层岩性调查
（2）松散岩层调查
松散岩层对地下水赋存和运移影响最大的因素是岩石 孔隙性，因此应着重进行松散岩石粒径大小、磨圆度、 分选性以及排列和级配的调查。
水文地质勘察精品PPT课件
2021年7月13日9时48分
第15页/共40页
§2 水文地质钻孔的结构和钻孔设计
（2）钻孔的结构复杂 水文钻孔，为了分层取得不同
深度含水层的水质、水量及动态资 料，或为阻止非开采层以外含水层 中的劣质地下水进入水井之中，常 需对揭露的各个含水层采取分层止 水的隔离措施。变径下管止水则是 最有效的隔离方法（图3一1）。有 时，为减轻随钻进深度增加而加大 的钻机荷载或为节省井壁管材，也 需变径。
2021年7月13日9时48分
第2页/共40页
§1 水文地质钻探的重要性和基本任务
具体来讲： 1．揭露含水层，探明含水层的埋藏深度、厚度、岩性和水头
压力；查明含水层之间的水力联系。 2．借助钻孔进行各种水文地质试验，以确定含水层富水性和各
种水文地质参数，如：渗透系数(K)、导水系数(T)等 。 3．通过钻孔（或在钻进过程中）采集水样、岩土样，以确定含
水文地质钻探，设备复杂沉重、成本昂贵、施工技术复杂且 工期长，对整个勘查的完成、勘查项目的投资起决定作用。
2021年7月13日9时48分
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§1 水文地质钻探的重要性和基本任务
三、水文地质钻探的基本任务
总体上讲： 在水文地质测绘、水文地质物探的基础上，进一步查明含
水层的岩性、层次、构造、厚度、埋深分布及水量、水质、水 温等水文地质条件、特征和参数，解决和验证水文地质测绘和 物探遥感工作中难以解决的水文地质问题，为评价和合理开发 利用地下水资源提供可靠的水文地质资料和依据。同时，在 “以探为主、探采结合”成井或专门打井后开采地下水，为工 农业生产、国防建设和城镇居民及干旱地区人民提供生产生活 用水或矿泉水饮料，直接为国民经济建设和人民生活服务。
2021年7月13日9时48分
《水文地质》课件
● 06
第六章 总结与展望
水文地质的基本 概念
水文地质是研究地下水运动规律和地下水与地质环境关系 的学科，通过对地下水系统的深入了解，可以更好地应用 于环境保护和工程建设中。地下水的开发利用也是未来的 重要方向。
地下水运动规律
地下水循环
描述地下水在地球 中的循环方式
地下水排泄
解释地下水的排泄 方式
01 矿区地下水的运动规律
地下水在矿区中的流动特点
02 矿产开采影响
矿产开采对地下水资源的影响
03
矿产开采对地下水的影 响
矿产开采活动可能导致矿区地下水位下降，地下水紧缺，地 下水质污染等问题。矿产开采对周边环境和生态系统的影响 较大，需要进行科学评估和合理控制，以保护地下水资源的 可持续利用。
学习方法
结合理论与实 践
多进行案例分析
加强动手能力
多进行田野调查和 实验
评估方式
课堂测验
考察学生对课程内容的掌握程 度
作业与实验报告
加强学生的实践能力和独立思 考能力
参考书目
《水文地质学》
深入了解水文地质 领域的理论知识
《水文地质与 水文地质工程》
应用水文地质知识 解决实际工程问题
● 02
第2章 地下水的形成与分布
● 04
第4章 地下水与地质环境
岩溶地质特点
岩溶地质是一种特殊的地质构造，其特点包括岩溶溶蚀作用 强烈、地下水流动通道复杂等。岩溶地质景观丰富多样，例 如溶洞、溶岩地貌等，对地下水运动有重要影响。
岩溶地下水运动规律
溶蚀作用影响
溶蚀作用形成的裂 隙是地下水流动通
道
水文特性
地下水水位波动大， 水质多变
能够运用水文地质知识解决实际问题
水文地质勘查技术：水文地质物探
任务三水文地质物探一、水文地质物探方法的基本原理、使用条件和任务水文地质物探：是根据地质结构体或地下水本身存在的物性差异，根据物理原理，利用专门的仪器来间接勘查地质、水文地质体及地下水体的一种技术手段。
它的特点是：成本低、速度快，用途广，但成果多解，需要水文地质钻探验证。
（一）基本原理基本原理：根据岩石、水文地质体及地下水物性（包括导电性、导热性、热容量、温度、密度、磁性、弹性波传播速度及放射性等）的差异，借助各种物探仪器，测定出某一方向、某一深度或某一范围内岩石或水体的某些物理特征值的变化，从而分析、推断出某一方向、某一深度或范围内的岩性、构造和岩层含水性的变化。
电阻率法：是以岩石导电性能的差异为基础，将直流电送入地下，在地下建立起人工电场，再利用物探仪器测定电阻率的变化，从而推断地下水是否存在不同地质体及其分布特征的电法勘探方法。
视电阻率ρs：在电阻率法探测电场分布范围R水内，各种岩石电阻率的综合效应和影响。
如：岩浆岩、灰岩的视电阻率常达n*（102-103）Ω.m，而泥R岩岩、粘土的视电阻率值只有n（1-10）Ω.m。
水是一种良导体，岩石的电阻率基本上由其含水的电阻所决定。
岩石的富水程度和地下水的矿化度对岩层视电阻率的影响起决定性的作用。
如：在灰岩地区，富水岩层视电阻率低。
在磁性方面，不同的岩石之间也有较大差别，如岩浆岩中金属元素含量相对较丰富，磁性较强，而沉积岩多数磁性较弱。
所以在磁法剖面上两种不同岩石有显著的磁性差异。
放射性和热辐射强度方面：不同岩石，以及岩石中富水和贫水地段之间，有较大的差异。
常据此，进行放射性测井和热测井。
（二）物探方法的使用条件和探测任务1、使用条件（1）探测对象（岩层或含水带）与围岩之间存在比较显著的物性差异；其物性差异要有一定的异常幅度，并能在所探测的深度内被目前使用的物探仪器测出来。
（2）探测对象呈出的异常现象，能与其他自然和人为干扰因素引起的异常现象很好地区别开来。
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（1）普通视电阻率测井：除划分钻孔地层剖面外，主要用于确定含水层的位置及 厚度，测定岩石电阻率参数和岩石孔隙度； （2）井液电阻率测井：其中的扩散法，能可靠的确定钻孔中含水层（出水段）的 位置和厚度，比较含水层的富水性，求地下水的渗透速度和间接计算渗透系数；
18.03.2021
§2 物探方法在水文地质调查中的作用 水文地质勘察
水文地质勘察
水文地质勘察
水文地质勘察
水文地质勘察
水文地质勘察
§2 物探方法在水文地质调查中的作用 水文地质勘察
（l）自然电场法。这种方法是以地下存在的天然电场作为场源。由于天然电场主 要是与地下水通过岩石孔隙、裂隙时的渗透作用及地下水中离子的扩散、吸附作 用有关。因此，可根据在地面测量到的电场变化情况，查明地下水的埋藏、分布 和运动状况。这种方法主要是用于寻找掩埋的古河道、基岩中的含水破碎带，及 确定水库、河床及堤坝的渗漏通道，以及测定抽水钻孔的影响半径等。
18.03.2021
§2 物探方法在水文地质调查中的作用 水文地质勘察
近年来，原苏联科学家又设计出一种新的能直接寻找地下水的电磁法， 即核磁找水法。其原理如下：由于水具弱磁性，故在磁场作用下，其 磁矩将沿地磁的方向排列。当在垂直地磁场方向施加一定强度和频率 的人工磁场时，水分子就会产生核磁共振现象。其磁振动频率将会在 地面铺设的金属线圈中产生一定的电感应讯号。测定出这种讯号的强 度，就可确定出地下水的埋深和富集程度。
18.03.2021
§2 物探方法在水文地质调查中的作用 水文地质勘察
由于地下水中所含放射性物质甚微，所以利用天然放射性找水，并非直接测定地 下水的放射性，而是通过测定岩石的放射性差异去判断有无含水的岩层，有无可 供地下水赋存的断裂、裂隙（通道）构造。放射性探测的方法很多，但都是基于 测量氡及其子体的射线强度；放射性探测的仪器种类也很多，但从原理上说主要 分为γ、α两种辐射仪（这是因为γ射线穿透力较强，α粒子电离本领较强）。
（3）自然电位测井：可确定地下水的矿化度和咸淡水界面，估计地层的含泥量； （4）伽玛一伽玛测井：可按密度区分岩性、划分剖面，确定含水层和岩石的孔隙 度； （5）中子测井：用于划分岩性，查明含水层，确定孔隙度和测定含水量； （6）放射性同位素测井：同位素示踪法是目前测定地下水流向、流速、渗透系数 和水动力弥散系数的主要方法，还可用于确定井内出水和套管破裂位置，检查井 管外封堵质量和寻找水库（坝下）渗漏通道； （7）声波测井：主要用于测定岩石的孔隙度，也用于划分岩性，作地层对比，划 分含水破裂带等； （8）热测井：测地温梯度，测定井内进（漏）水位置。
激发极化法和电阻率法一样，分为剖面法、测深法和测井法。其中，激发极化测深 法用得最多，主要用于寻找层状或似层状分布的各种地下水以及较大的溶洞含水带， 并可确定它们的埋藏深度。
由于激发极化所产生的二次场值小，故这种方法不适用于覆盖层较厚（如大于20m） 和工业游散电流较强的地区。电源笨重、工作效率较低、成本较高，也是这种方法的 不足之处。
18.03.2021
§2 物探方法在水文地质调查中的作用
目前使用较多的方法简介如下。
水文地质勘察
①γ测量法。所测量的是铀、钍、钾等放射性元素及其子体辐射出的γ射线的总 强度。本方法使用的仪器轻便，工作效率高，对查明岩层分界线和破碎带有一 定效果；但其异常显示不够明显，覆盖土层厚度较大时效果不佳。 ②放射性能谱测量法。是在γ测量法的基础上新推出的方法。在同一测量剖面 线上，四条辐射强度曲线的相互配合，可大大提高地质解释的精度。
18.03.2021
§2 物探方法在水文地质调查中的作用 水文地质勘察
二、采用地球物理测井方法确定含水层和测定水文地质参数 许多地球物理测井方法都可配合钻探取芯和水文地质观测资料，用于钻孔剖面的岩性 分层，判断含水层（带）、岩溶发育带和咸淡水分界面位置（深度）及确定水文地质 参数等。当采用无芯钻进或钻进取芯不足时，物探测井更是不可缺少的探测手段。物 探测井的地质一水文地质解释精度，远比前述的地面物探方法为高。对确定钻孔中的 岩层分界面和出水裂隙段位置的可靠性和精度，有时甚至比钻探取芯还高。
18.03.2021
§2 物探方法在水文地质调查中的作用 水文地质勘察
目前，水文地质钻探中常用的测井方法有五类： （1）电法测井，包括：①普通视电阻率测井，②井液电阻率测井，③自然电位测 井； （2）放射性测井，包括：①伽玛一伽玛测井，②中子测井，③放射性同位素测井； （3）声波测井； （4）热测井； （5）流速测井。
18.03.2021
§2 物探方法在水文地质调查中的作用 水文地质勘察
此外，还有流速（流量）测井，实质上它属于水文法测井，而非地球物理方法。 此法能直接测量出钻孔中各个含水层（或含水段）的厚度、流速和出水量，并能计 算出各含水层（段）的渗透系数，确定钻孔中各个含水层之间的补排关系，还可检 查钻孔止水效果和确定过滤器有效长度。我国冶金部武汉勘察研究院生产的RM－2 型地下水流速仪，可测流速范围为0.2—80cm／s。
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§2 物探方法在水文地质调查中的作用 水文地质勘察
（4）放射性探测法（天然放射性找水法） 自然界存在三个放射性元素系（铀一镭系、钍系和锕系），但在岩石和水 中分布较广泛的，主要有铀（U）、镭（Ra）、氡（Rn）、钍（Th）和钾 （40K）。天然放射性元素发生衰变时能放出α、β、γ射线，而这些射线的 强度可利用核辐射探测仪器加以测定。尚须指出，用放射性方法所测量到 的射线，主要是氡及其子体产生的，而铀、镭等元素放出的射线是次要的， 故氡及其子体是放射性探测法首先重视的对象。
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§1 水文地质物探方法的基本原理
水文地质勘察
（3）在放射性强度和热辐射强度方面：不同类型的岩石，以及岩石中富水和贫水地 段之间，也常有较大的差异。从图4—l所示的热行为剖面上可清楚地显示出断裂 富水带的平均辐射温度（地面下0.8m）要比断裂两侧贫水地带低7一11℃。
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③射气测量法。该方法是用射气仪（测氡仪）测量土壤中放射性气体（主要是 氡气）的浓度，以发现浮土下的放射性异常带。
测氡法对于寻找脉状基岩含水带有很好的效果。但其测量结果，也难免受到土 壤湿度、温度、气压、土壤密实程度和融冻状态的影响。
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§2 物探方法在水文地质调查中的作用 水文地质勘察
ppt04水文地质物探
§1 水文地质物探方法的基本原理
水文地质勘察
水文地质物探––––是根据地下岩层在物理性质上的差异，借助于专门的物探仪器， 通过测量、分析其物理场的分布、变化规律来进行水文地质调查的一种勘探手段。
1．物探方法的特点 成本低、速度快、用途广泛，是当前水文地质调查中不可缺少的勘查手段。
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§1 水文地质物探方法的基本原理
水文地质勘察
（1）在含水量方面：水是一种良导体，因此岩石的含水量及水本身的矿化度，对岩 石的视电阻率值有很大的影响。厚层石灰岩的无水地段的ρs值常常大于500Ω·m，比 有水地段高很多。 （2）在磁性方面：不同种类的岩石之间也有较大差别，如许多岩浆岩中的金属元素 含量相对较丰富，磁性较强；多数沉积岩的磁性均较弱。因此，当磁法剖面跨过这 两种岩石时，便会有显著的磁力差异。
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放射性探测法主要适用于寻找基岩地下水，这是基于以下原因：①不同类型岩石， 由于其放射性元素含量不同，其放射性强度常有差异；②岩石中断裂带和裂隙发育 带，常是放射性气体运移和聚积的场所，故可形成放射性异常带；③在地下水流动 过程中（特别是在出露地段），由于水文地球化学条件的突然改变，可导致水中某 些放射性元素的沉淀或富集，从而形成放射性异常。
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§3 水文地质人员在物探工作中的任务 水文地质勘察
1．掌握物探方法的使用条件
物探方法是一种先进的地质调查技术。但它能否取得好效果，还取决于一系列 自然与人为因素。当能满足下列使用条件时，才能有较好的效果。
（1）探测对象（岩层或含水带）与围岩之间存在比较显著的物性差异； （2）这种物性差异，要有一定的异常幅度，并能在所探测的深度内能被目前使 用的物探仪器测量出来； （3）探测对象呈现的异常现象，能与其他自然和人为干扰因素引起的异常现象 很好地区别开来； （4）还要求探测对象有一定的规模（厚度或范围），埋藏不能太深，其他自然 和人为干扰因素（地形坡度、切割程度、浮土厚度、工业地电、地下金属管道等） 的影响不能太强烈。
电磁法是近二三十年才推出的新物探方法。目前已在生产中使用的有甚低频电磁 法（利用超长波通讯电台发射的电磁波为场源）、频率测深法（以改变电磁场 频率来测得不同深度的岩性）、地质雷达法（利用高频电磁波束在地下电性界 面上的反射来达到探测地质对象的目的）等。其中，甚低频法对确定低阻体 （如断裂带、岩溶发育带和含水裂隙带）比较有效；而地质雷达则具较高的分 辨率（可达数厘米），可测出地下目的物的形状、大小及其空间位置。
各种测井方法相互配合，可以提供更多、更可靠的地质一水文地质信息，可使水 文地质钻孔发挥更大的勘查效益。
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上述许多物探测井法，除完成井孔地质剖面的测量任务外，皆可测出（或粗略地测 定出）含水层的水文地质参数和岩石的工程力学性质，也可解决某些水井工程的特 殊问题（如井径、井斜等）。主要测井方法所解决的水文地质问题：
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（3）交变电磁场法。这种方法是以岩石、矿石（包括水）的导电性、导磁性及介 电性的差异为基础，通过对以上物理场空间和时间分布特征的研究，达到查明隐伏 地质体和地下水的目的。
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水文地质勘察
水文地质勘察
水文地质勘察
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（l）自然电场法。这种方法是以地下存在的天然电场作为场源。由于天然电场主 要是与地下水通过岩石孔隙、裂隙时的渗透作用及地下水中离子的扩散、吸附作 用有关。因此，可根据在地面测量到的电场变化情况，查明地下水的埋藏、分布 和运动状况。这种方法主要是用于寻找掩埋的古河道、基岩中的含水破碎带，及 确定水库、河床及堤坝的渗漏通道，以及测定抽水钻孔的影响半径等。
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近年来，原苏联科学家又设计出一种新的能直接寻找地下水的电磁法， 即核磁找水法。其原理如下：由于水具弱磁性，故在磁场作用下，其 磁矩将沿地磁的方向排列。当在垂直地磁场方向施加一定强度和频率 的人工磁场时，水分子就会产生核磁共振现象。其磁振动频率将会在 地面铺设的金属线圈中产生一定的电感应讯号。测定出这种讯号的强 度，就可确定出地下水的埋深和富集程度。
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由于地下水中所含放射性物质甚微，所以利用天然放射性找水，并非直接测定地 下水的放射性，而是通过测定岩石的放射性差异去判断有无含水的岩层，有无可 供地下水赋存的断裂、裂隙（通道）构造。放射性探测的方法很多，但都是基于 测量氡及其子体的射线强度；放射性探测的仪器种类也很多，但从原理上说主要 分为γ、α两种辐射仪（这是因为γ射线穿透力较强，α粒子电离本领较强）。
（3）自然电位测井：可确定地下水的矿化度和咸淡水界面，估计地层的含泥量； （4）伽玛一伽玛测井：可按密度区分岩性、划分剖面，确定含水层和岩石的孔隙 度； （5）中子测井：用于划分岩性，查明含水层，确定孔隙度和测定含水量； （6）放射性同位素测井：同位素示踪法是目前测定地下水流向、流速、渗透系数 和水动力弥散系数的主要方法，还可用于确定井内出水和套管破裂位置，检查井 管外封堵质量和寻找水库（坝下）渗漏通道； （7）声波测井：主要用于测定岩石的孔隙度，也用于划分岩性，作地层对比，划 分含水破裂带等； （8）热测井：测地温梯度，测定井内进（漏）水位置。
激发极化法和电阻率法一样，分为剖面法、测深法和测井法。其中，激发极化测深 法用得最多，主要用于寻找层状或似层状分布的各种地下水以及较大的溶洞含水带， 并可确定它们的埋藏深度。
由于激发极化所产生的二次场值小，故这种方法不适用于覆盖层较厚（如大于20m） 和工业游散电流较强的地区。电源笨重、工作效率较低、成本较高，也是这种方法的 不足之处。
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§2 物探方法在水文地质调查中的作用
目前使用较多的方法简介如下。
水文地质勘察
①γ测量法。所测量的是铀、钍、钾等放射性元素及其子体辐射出的γ射线的总 强度。本方法使用的仪器轻便，工作效率高，对查明岩层分界线和破碎带有一 定效果；但其异常显示不够明显，覆盖土层厚度较大时效果不佳。 ②放射性能谱测量法。是在γ测量法的基础上新推出的方法。在同一测量剖面 线上，四条辐射强度曲线的相互配合，可大大提高地质解释的精度。
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二、采用地球物理测井方法确定含水层和测定水文地质参数 许多地球物理测井方法都可配合钻探取芯和水文地质观测资料，用于钻孔剖面的岩性 分层，判断含水层（带）、岩溶发育带和咸淡水分界面位置（深度）及确定水文地质 参数等。当采用无芯钻进或钻进取芯不足时，物探测井更是不可缺少的探测手段。物 探测井的地质一水文地质解释精度，远比前述的地面物探方法为高。对确定钻孔中的 岩层分界面和出水裂隙段位置的可靠性和精度，有时甚至比钻探取芯还高。
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目前，水文地质钻探中常用的测井方法有五类： （1）电法测井，包括：①普通视电阻率测井，②井液电阻率测井，③自然电位测 井； （2）放射性测井，包括：①伽玛一伽玛测井，②中子测井，③放射性同位素测井； （3）声波测井； （4）热测井； （5）流速测井。
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此外，还有流速（流量）测井，实质上它属于水文法测井，而非地球物理方法。 此法能直接测量出钻孔中各个含水层（或含水段）的厚度、流速和出水量，并能计 算出各含水层（段）的渗透系数，确定钻孔中各个含水层之间的补排关系，还可检 查钻孔止水效果和确定过滤器有效长度。我国冶金部武汉勘察研究院生产的RM－2 型地下水流速仪，可测流速范围为0.2—80cm／s。
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（4）放射性探测法（天然放射性找水法） 自然界存在三个放射性元素系（铀一镭系、钍系和锕系），但在岩石和水 中分布较广泛的，主要有铀（U）、镭（Ra）、氡（Rn）、钍（Th）和钾 （40K）。天然放射性元素发生衰变时能放出α、β、γ射线，而这些射线的 强度可利用核辐射探测仪器加以测定。尚须指出，用放射性方法所测量到 的射线，主要是氡及其子体产生的，而铀、镭等元素放出的射线是次要的， 故氡及其子体是放射性探测法首先重视的对象。
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§1 水文地质物探方法的基本原理
水文地质勘察
（3）在放射性强度和热辐射强度方面：不同类型的岩石，以及岩石中富水和贫水地 段之间，也常有较大的差异。从图4—l所示的热行为剖面上可清楚地显示出断裂 富水带的平均辐射温度（地面下0.8m）要比断裂两侧贫水地带低7一11℃。
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③射气测量法。该方法是用射气仪（测氡仪）测量土壤中放射性气体（主要是 氡气）的浓度，以发现浮土下的放射性异常带。
测氡法对于寻找脉状基岩含水带有很好的效果。但其测量结果，也难免受到土 壤湿度、温度、气压、土壤密实程度和融冻状态的影响。
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§1 水文地质物探方法的基本原理
水文地质勘察
水文地质物探––––是根据地下岩层在物理性质上的差异，借助于专门的物探仪器， 通过测量、分析其物理场的分布、变化规律来进行水文地质调查的一种勘探手段。
1．物探方法的特点 成本低、速度快、用途广泛，是当前水文地质调查中不可缺少的勘查手段。
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（1）在含水量方面：水是一种良导体，因此岩石的含水量及水本身的矿化度，对岩 石的视电阻率值有很大的影响。厚层石灰岩的无水地段的ρs值常常大于500Ω·m，比 有水地段高很多。 （2）在磁性方面：不同种类的岩石之间也有较大差别，如许多岩浆岩中的金属元素 含量相对较丰富，磁性较强；多数沉积岩的磁性均较弱。因此，当磁法剖面跨过这 两种岩石时，便会有显著的磁力差异。
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放射性探测法主要适用于寻找基岩地下水，这是基于以下原因：①不同类型岩石， 由于其放射性元素含量不同，其放射性强度常有差异；②岩石中断裂带和裂隙发育 带，常是放射性气体运移和聚积的场所，故可形成放射性异常带；③在地下水流动 过程中（特别是在出露地段），由于水文地球化学条件的突然改变，可导致水中某 些放射性元素的沉淀或富集，从而形成放射性异常。
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1．掌握物探方法的使用条件
物探方法是一种先进的地质调查技术。但它能否取得好效果，还取决于一系列 自然与人为因素。当能满足下列使用条件时，才能有较好的效果。
（1）探测对象（岩层或含水带）与围岩之间存在比较显著的物性差异； （2）这种物性差异，要有一定的异常幅度，并能在所探测的深度内能被目前使 用的物探仪器测量出来； （3）探测对象呈现的异常现象，能与其他自然和人为干扰因素引起的异常现象 很好地区别开来； （4）还要求探测对象有一定的规模（厚度或范围），埋藏不能太深，其他自然 和人为干扰因素（地形坡度、切割程度、浮土厚度、工业地电、地下金属管道等） 的影响不能太强烈。
电磁法是近二三十年才推出的新物探方法。目前已在生产中使用的有甚低频电磁 法（利用超长波通讯电台发射的电磁波为场源）、频率测深法（以改变电磁场 频率来测得不同深度的岩性）、地质雷达法（利用高频电磁波束在地下电性界 面上的反射来达到探测地质对象的目的）等。其中，甚低频法对确定低阻体 （如断裂带、岩溶发育带和含水裂隙带）比较有效；而地质雷达则具较高的分 辨率（可达数厘米），可测出地下目的物的形状、大小及其空间位置。
各种测井方法相互配合，可以提供更多、更可靠的地质一水文地质信息，可使水 文地质钻孔发挥更大的勘查效益。
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上述许多物探测井法，除完成井孔地质剖面的测量任务外，皆可测出（或粗略地测 定出）含水层的水文地质参数和岩石的工程力学性质，也可解决某些水井工程的特 殊问题（如井径、井斜等）。主要测井方法所解决的水文地质问题：
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（3）交变电磁场法。这种方法是以岩石、矿石（包括水）的导电性、导磁性及介 电性的差异为基础，通过对以上物理场空间和时间分布特征的研究，达到查明隐伏 地质体和地下水的目的。
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