卢建湘
山东省核工业二四八地质大队266000
摘要：地球物理勘探在水文地质方面的勘探工作属于工程物理勘探，是依据勘探反应对地下岩石层在物理上的不同表现，如电磁性能、密度、弹性及放射性等数据，应用相关仪器及物理方法，对地球水文地质进行勘探工作。水文地质的勘探工作，就是应用地球物理勘探方法，对所勘探位置的水文条件进行检测，并予以科学的评估方法对该区域可利用的地下水资源进行开发与利用，进而便于对该地区进行总体规划及建立水源地。伴随着我国科技水平的不断提高，地球物理勘探的方法及技术逐渐增多，许多新技术、新设备、新思路被广泛应用到地球的水文地质勘探工作中。本文就水文地质勘察中地球物理测井的的应用原理进行了简单的分析。
关键词：水文地质勘查；地球物理测井；方法；应用原理
1地球物理勘探技术的依据
地球物理勘探技术在水文地质工作的应用中，需要对地下岩石层在物理方面的差异特性进行调查与分析，因为这些差异的存在，所以地球物理勘探的方法才可以进行地下岩石层水文地质的工作。在水文地质的一般勘测中，需要依靠一系列物理勘测仪器对地下的岩石层及水文条件进行测定工作，进而对地下岩石层的特性、结构及含水量进行分析与推断。在勘探过程中主要应用的数据表现为以下三个方面：其一，地下岩石层的含水率。地下岩石层的水资源富含众多的矿物质，发生了一系列的矿化作用，并具有良好的导电性能，对地下岩石的电阻率上产生力较大的影响。例如：在探测仪器勘探到岩石层较厚并且没有水资源的情况时，仪器的仪表盘上显示的ps值应该不低于500Ωm，远远大于含水地域的数值反应。其二，地下岩石层的电磁性能。因为岩石结构之间含有不同数量与类别的金属离子，因此其表现的电磁特性也有很大的区别。例如：大多数岩石浆体中富含大量的金属离子，表现为很强的电磁性能；相反，一些沉积岩中缺乏金属离子，因而在检测中不会有电磁的波动现象。其三，地下岩石层的放射热性能。对地下岩石层之间不同种类的岩石来说，其表现的放射性能及热辐射性能都有很大差别，尤其在富水及贫水的岩石之间，变现的差异性更加明显。一般说来，断裂岩石层周边的贫水地带表现的放射热性能要高于断裂岩石层富水地区，平均在7℃-10℃之间。
2地球物理测井技术中的物探方法的种类
地球物理测井技术中的物探方法有很多，下面我们就其中的两种方法进行具体的介绍。
其一，高密度电阻率法。利用高密度电阻率法进行含水量的测量是一种间接地寻找地下水资源的方法。在水文地质勘探过程中，由于地下岩石的电阻率不同，对其进行测量就能够大致发现地下水的位置。在地下岩石的水含量中，不同位置的岩石的水含量是不同的。当然，岩石的电阻率的影响因素除了含水量之外还有其他一些物质，例如颗粒结构等。但是含水量是影响一块岩石电阻率的主要因素，所以通过对岩石电阻率的测量能够判断出岩石所处的地理位置是否含有水分。这种方法虽然在使用过程中具有一定的便捷性，但是其精确性不高，不利于精确性测量的进行，在使用过程中，可以将这种方法同其他方法相互结合使用，这样不仅能够提高测量的速度也能够提高测量的精确性。
其二，激发极化法。激发极化法就是指将电流脉冲供入地下地质体中，保持电流输入的不变，随着时间的增加，地面上用来测量电极的地位差会逐渐趋于饱和状态，而当断开电流以后，电极之间的电位差在最初的一瞬间快速的衰减之后，衰减的速度会逐渐的变慢，直到衰减到零为止。这种方法现在被大量运用在水文地质的勘探工作中，通过该方法的应用有利于进一步精确地判断出地下水的位置。
3地球物理测井在水文地质勘查中的应用原理
在水文地质勘查中，地球物理测井是一种行之有效的测量手段，在分析地层构造、探测岩溶、评价地下水质量、分析地下水分布及寻找含水层等工作中发挥重要作用。
3.1地球物理测井的应用原理
3.1.1划分隔水层和含水层
在水文地质勘探中，必须首先正确划分含水层，确定含水层的厚度和层位，并对其关系进行研究。对含水层和隔水层进行划分的方法主要有声波测井、中子测井、伽马—伽马测井、井液电阻率测井、视电阻率测井，这些方法还能确定含水层的位置和厚度。与一般围岩相比，含水层的电阻率较小、空隙较大、密度较小，更容易区分。
3.1.2测量地下水矿化度
地层电阻率值与地层水的矿化度呈反比，因此有人提出可以通过石油测井的数据来计算地层水的矿化度。以自然电位测井曲线的异常值来对地层水的电阻率进行求取，再根据二者的反比关系确定地层水的矿化度。这样，就可以在水文地质中应用石油测井技术。
3.1.3对裂隙以及泥质含量进行判断
在测井中，裂隙通常会表现出特殊的响应，例如密度偏低、电阻率较小和声波时差较大等。如果有裂隙存在，则通过自然伽马测井值就可以对其泥质含量进行判断，这是由于自然伽马测井值越大，说明裂隙中填充了越多的泥质。
3.1.4勘查岩溶水
裂隙的层位能够直接通过声波曲线来反映。如果自然伽马曲线的幅值出现略低的情况，说明溶洞中含水，从而可以对其富水性进行判断。可以使用井径曲线，对岩溶裂隙的发育程度进行判断，这是由于在裂隙和岩溶的发育处，井径会扩大。
3.1.5划分钻孔地层的岩性
不同的岩石在孔隙度、波阻抗、电阻率和密度等参数方面都有一定的差异。因此可以以这些物性差异为根据，结合中子孔隙度、密度测井、声波测井、电阻率测井等资料划分钻孔的岩性剖面。
3.1.6其他测井资料的应用
（1）水位计测井。水位计测井的基本原理是充分利用静水压力，对水位的高程进行计算。当前我国大部分水位自动化监测系统使用的都是码盘，也就是轴角编码器的浮子式水位传感器。该设备的优点在于维修便利、使用方便、价格低廉、受气候环境和水质的影响较小，且无掉电记忆和温漂时漂。
（2）井温测井。井温测井资料能够实时反映地温梯度的变化，总结钻孔中井液与地下水的综合影响。
岩石的导热性小于水的导热性，因此地温梯度受到地下水温度的影响而变小，井温曲线会出现变陡的情况。所以可以通过分析井温曲线的变化来了解隔水层和含水层的位置，并总结多孔井温资料的平面变化规律，判断地下水的径流方向。不同含水层往往具有不同的水温，上下围岩的岩温和含水层的水温也有着一定的差异，其温差普遍为1℃～℃，最高的能超过10℃。
（3）流量测井。在多层混合井流理论中多使用流量测井，要对横向井径和垂向流速进行换算，将其换成流量，从而得出每个含水层的吸水量和吹水量，确定含水层的厚度和位置。
3.2资料解释
当前对水文地质测井的资料解释多为定性解释，只有较少的定量解释，专业软件的数量较少。尽管一些水温工程问题可以用石油测井的解释方法解决，但是导水系数、地层富水性和单位涌水量等参数仍难以解决。在测井中涉及到很多物性参数，因此在测井解释中多使用非线性反演的方法，效果较好。当前的测井，已普遍使用了模糊识别、分形、模拟退火、神经网络等。有学者提出了很多参数的解释模型，例如粒度中值解释模型、单位涌水量解释模型、泥质含量解释模、孔隙度解释模、渗透系数解释模型、导水系数解释模型、矿化度解释模型等，在使用时要结合地质条件进行适当的修改，使之符合当地的地质情况。
结束语
总而言之，地球物理测井技术运用于水文地质勘察工作中，可以大大提高勘察的效果，提高勘察结果的准确性，确保勘查工作能够顺利实施，是一种值得推广的勘察技术。
参考文献：
[1]马国哲.流量测井在平凉市西北部供水水文地质勘察中的应用[J].水文地质工程地质，2013（3）.
[2]赵发展，戚洪彬，王赟.地层水矿化度检测的地球物理测井方法[J].地球物理学进展，2012（3）.
[3]杜国平，金宇东，袁昶.润扬长江大桥水文地质单井同位素示踪试验研究[J].水文地质工程地质，2012（3）.