2025年大學(xué)《自然地理與資源環(huán)境》專業(yè)題庫(kù)——地球物理探測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在括號(hào)內(nèi)）1.在地球物理探測(cè)方法中，利用介質(zhì)導(dǎo)電性差異來(lái)探測(cè)地下結(jié)構(gòu)或環(huán)境異常的是（）。A.重力法B.磁法C.電阻率法D.地震法2.下列哪種地球物理方法對(duì)地下含水量較高的區(qū)域通常會(huì)顯示較低的電阻率值？（）A.電磁法B.電阻率法C.重力法D.磁法3.地震勘探方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，主要用于探測(cè)深部隱伏構(gòu)造，如斷層和空洞，其基本原理是利用（）。A.介質(zhì)密度差異引起重力異常B.介質(zhì)磁性差異引起磁異常C.介質(zhì)彈性波速度差異D.介質(zhì)導(dǎo)電性差異4.重力法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，可用于探測(cè)地下空洞、地下隧道或大型廢棄物填埋場(chǎng)的存在，主要是基于（）。A.地下介質(zhì)電阻率的變化B.地下介質(zhì)密度差異引起的重力異常C.地下介質(zhì)磁化率差異引起的磁異常D.地下介質(zhì)彈性波速度的變化5.當(dāng)需要探測(cè)淺層地下水或小型污染羽時(shí)，通常優(yōu)先考慮采用（）。A.大功率電阻率法B.時(shí)間域電磁法（TDEM）C.中、深部地震法D.重力梯度測(cè)量6.下列關(guān)于地球物理探測(cè)數(shù)據(jù)解釋的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.數(shù)據(jù)解釋?xiě)?yīng)結(jié)合地質(zhì)背景和環(huán)境地質(zhì)條件B.應(yīng)注意區(qū)分真實(shí)地質(zhì)體引起的異常和干擾信號(hào)C.單一地球物理方法獲得的解釋結(jié)果往往需要進(jìn)行多方法驗(yàn)證D.可以完全依賴計(jì)算機(jī)反演軟件獲得精確的地下結(jié)構(gòu)成像7.地球物理探測(cè)方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的主要優(yōu)勢(shì)之一是（）。A.能直接獲取污染物化學(xué)成分B.非侵入性，對(duì)場(chǎng)地?cái)_動(dòng)小C.能精確確定污染物的遷移路徑D.一次探測(cè)可覆蓋大范圍區(qū)域8.電磁法探測(cè)地下埋藏物時(shí)，通常利用的是（）。A.穩(wěn)定電流場(chǎng)與介質(zhì)導(dǎo)電性相互作用B.交變磁場(chǎng)與介質(zhì)磁化率相互作用C.壓力波在介質(zhì)中傳播的規(guī)律D.重力場(chǎng)在介質(zhì)密度變化處的響應(yīng)9.在進(jìn)行地球物理探測(cè)前，進(jìn)行詳細(xì)的場(chǎng)地踏勘和資料收集屬于（）階段的工作。A.數(shù)據(jù)采集B.數(shù)據(jù)處理C.方法選擇與現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備D.結(jié)果解釋與報(bào)告編寫(xiě)10.對(duì)于電阻率法野外測(cè)量，當(dāng)探測(cè)目標(biāo)是尋找高電阻率的純凈含水層時(shí)，通常采用（）裝置。A.中心回線裝置B.偶極-偶極裝置C.溫德勒裝置D.偏移裝置二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.地球物理探測(cè)技術(shù)作為一種間接探測(cè)手段，其核心在于利用不同地質(zhì)環(huán)境介質(zhì)間的物理性質(zhì)差異，特別是______和______的差異來(lái)推斷地下結(jié)構(gòu)或環(huán)境信息。2.電阻率法的主要探測(cè)原理是利用穩(wěn)恒電流通過(guò)地球時(shí)，不同導(dǎo)電率的介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不同的______，通過(guò)測(cè)量電位差來(lái)推斷介質(zhì)電阻率的變化。3.時(shí)間域電磁法（TDEM）利用的是一次脈沖磁場(chǎng)激發(fā)后，不同導(dǎo)電率的地下介質(zhì)中感應(yīng)渦流衰減速度的差異來(lái)探測(cè)地下結(jié)構(gòu)，通常能獲得較好的______。4.地震法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，通過(guò)分析地震波（如P波、S波）的______、______和______等參數(shù)的變化，來(lái)探測(cè)地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)異常。5.重力法主要測(cè)量地表重力場(chǎng)的______，該變化與地下介質(zhì)密度的______有關(guān)，可用于尋找密度異常體，如地下空洞或高密度廢棄物填埋區(qū)。6.磁法主要探測(cè)地球基本磁場(chǎng)與地下磁化體相互作用產(chǎn)生的______，通過(guò)測(cè)量磁異常來(lái)尋找具有磁性的地質(zhì)體或污染物，如鐵質(zhì)廢棄物。7.選擇地球物理探測(cè)方法時(shí)，必須綜合考慮探測(cè)目標(biāo)、探測(cè)深度、場(chǎng)地地形地貌、______、經(jīng)濟(jì)成本以及環(huán)境安全等因素。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.視電阻率2.電磁感應(yīng)3.震源4.重力異常5.地球物理反演四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述電阻率法在地下水勘探中應(yīng)用的基本原理和主要步驟。2.與電阻率法相比，簡(jiǎn)述時(shí)間域電磁法（TDEM）在探測(cè)深層地下水方面的主要優(yōu)勢(shì)。3.地球物理探測(cè)方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中可能面臨的主要干擾因素有哪些？如何嘗試消除或減弱其影響？4.為什么在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中，常常需要將地球物理探測(cè)方法與其他地球物理方法（如磁法、重力法）結(jié)合使用？五、論述題（每題10分，共20分）1.結(jié)合具體環(huán)境問(wèn)題（如土壤污染調(diào)查、垃圾填埋場(chǎng)監(jiān)測(cè)或地下管線探測(cè)），論述如何選擇合適的地球物理探測(cè)方法，并說(shuō)明選擇依據(jù)。2.試論述地球物理探測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用中面臨的主要挑戰(zhàn)，并探討其未來(lái)的發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.B5.B6.D7.B8.A9.C10.D二、填空題1.物理性質(zhì),物理性質(zhì)2.電位差3.深度4.傳播速度,到時(shí),強(qiáng)度(或振幅)5.差值,變化6.磁異常7.地質(zhì)環(huán)境條件三、名詞解釋1.視電阻率：指在特定的測(cè)量裝置和幾何條件下，地球介質(zhì)單位長(zhǎng)度上的電阻率，是一個(gè)綜合反映介質(zhì)電學(xué)性質(zhì)和測(cè)量裝置參數(shù)的歸一化參數(shù)，其值不代表地下的真實(shí)電阻率。2.電磁感應(yīng)：指變化的磁場(chǎng)在其周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)的物理現(xiàn)象。在地球物理探測(cè)中，利用發(fā)射線圈產(chǎn)生的時(shí)變（或脈沖）磁場(chǎng)在地下感生出渦流，該渦流又在周?chē)臻g產(chǎn)生二次磁場(chǎng)，通過(guò)測(cè)量二次磁場(chǎng)（或感應(yīng)電壓）來(lái)探測(cè)地下介質(zhì)導(dǎo)電性的變化。3.震源：指在地震勘探中人為制造地震波，向地下發(fā)射能量的裝置，常用的是錘擊、炸藥等。4.重力異常：指地表某點(diǎn)實(shí)際測(cè)得的重力值與該點(diǎn)在假設(shè)均勻地球模型下的理論重力值之間的差值。重力異常主要是由地下介質(zhì)密度的分布不均勻引起的。5.地球物理反演：指根據(jù)觀測(cè)到的地球物理數(shù)據(jù)（如電阻率測(cè)深曲線、重力異常等），結(jié)合已知的物理模型和數(shù)學(xué)方法，反推地下介質(zhì)物理參數(shù)（如電阻率、密度、磁化率等）的空間分布過(guò)程。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述電阻率法在地下水勘探中應(yīng)用的基本原理和主要步驟。原理：電阻率法利用地下不同含水介質(zhì)（如砂卵石含水層）和含水量不同的介質(zhì)（如粘土層、純凈水）導(dǎo)電性能的差異。導(dǎo)電性好的含水層（尤其是含水量高時(shí)）電阻率低，而不良導(dǎo)體（如低含水量粘土、基巖）電阻率高。通過(guò)測(cè)量地表電位差，計(jì)算視電阻率，可以識(shí)別電阻率較低的含水層。主要步驟：(1)場(chǎng)地踏勘與資料收集：了解區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，確定探測(cè)目標(biāo)。(2)方法選擇與參數(shù)設(shè)計(jì)：根據(jù)探測(cè)深度和目標(biāo)性質(zhì)，選擇合適的裝置類型（如溫德勒裝置、偶極-偶極裝置等），確定電極距、測(cè)量方式。(3)野外數(shù)據(jù)采集：按照設(shè)計(jì)的裝置和參數(shù)，系統(tǒng)地測(cè)量地表各測(cè)點(diǎn)的電位差，記錄相關(guān)參數(shù)。(4)數(shù)據(jù)處理：對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、校正（如地形校正、日變校正等），繪制電阻率測(cè)深或剖面圖。(5)結(jié)果解釋：結(jié)合地質(zhì)背景，分析電阻率異常分布規(guī)律，推斷含水層的埋深、范圍、厚度等特征。2.與電阻率法相比，簡(jiǎn)述時(shí)間域電磁法（TDEM）在探測(cè)深層地下水方面的主要優(yōu)勢(shì)。優(yōu)勢(shì)：(1)對(duì)深部良導(dǎo)體的探測(cè)能力強(qiáng)：TDEM方法利用感應(yīng)渦流隨時(shí)間衰減的特性探測(cè)地下導(dǎo)電體。對(duì)于深層（數(shù)十米至數(shù)百米）的良導(dǎo)體（如富含鹽分的地下水、高礦化度水體），即使其電阻率相對(duì)較低，但其產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)衰減較慢，更容易被TDEM儀器接收和探測(cè)。(2)橫向分辨率相對(duì)較高：TDEM測(cè)量的是感應(yīng)磁場(chǎng)隨時(shí)間衰減的整體響應(yīng)，對(duì)于一定尺度范圍內(nèi)的良導(dǎo)體體塊，其探測(cè)效果通常優(yōu)于電阻率法，橫向分辨率相對(duì)較好。(3)靈敏度較高：對(duì)于低電阻率（高導(dǎo)電性）目標(biāo)，TDEM方法的探測(cè)靈敏度通常高于常規(guī)電阻率法。3.地球物理探測(cè)方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中可能面臨的主要干擾因素有哪些？如何嘗試消除或減弱其影響？干擾因素：(1)地形起伏：地表高差導(dǎo)致測(cè)量裝置接地電阻變化，引起電位測(cè)量誤差。(2)地表植被和土壤濕度變化：植物根系和土壤含水量變化會(huì)改變地表層的導(dǎo)電性，引入干擾信號(hào)。(3)人工建筑物和地下管線：金屬結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流或自身具有導(dǎo)電性/磁性，干擾探測(cè)。(4)大地電磁場(chǎng)干擾：自然存在的時(shí)變電磁場(chǎng)可能疊加在探測(cè)信號(hào)上。(5)礦化/鹽漬影響：局部礦化或鹽漬土壤/地下水會(huì)顯著改變介質(zhì)電學(xué)性質(zhì)，產(chǎn)生異常。消除或減弱方法：(1)地形校正：采用斜距測(cè)量、多次測(cè)量取平均、聯(lián)合數(shù)據(jù)處理方法等進(jìn)行地形校正。(2)選擇合適測(cè)量時(shí)間：避開(kāi)雨天、潮濕天氣，選擇土壤濕度相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)間段。(3)裸露測(cè)量或使用專用裝置：在裸露地面上測(cè)量，或使用屏蔽電纜、接地裝置等減少地表層干擾。(4)場(chǎng)地清理與屏蔽：清除或遠(yuǎn)離人工建筑物、金屬管線，使用法拉第籠等屏蔽措施。(5)數(shù)據(jù)處理濾波：利用信號(hào)處理技術(shù)（如濾波、譜分析）去除工頻干擾、大地電磁噪聲等。(6)多方法對(duì)比：結(jié)合不同方法的響應(yīng)特征進(jìn)行綜合解釋，相互印證，排除干擾。(7)踏勘先行：通過(guò)前期踏勘了解場(chǎng)地情況，預(yù)設(shè)規(guī)避或處理方案。4.為什么在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中，常常需要將地球物理探測(cè)方法與其他地球物理方法（如磁法、重力法）結(jié)合使用？原因：(1)信息互補(bǔ)：不同的地球物理方法響應(yīng)不同的地球物理場(chǎng)（電、磁、重力）和不同的地下介質(zhì)物理性質(zhì)（導(dǎo)電性、磁性、密度）。單一方法只能提供有限的信息，結(jié)合多種方法可以獲得更全面的地下信息。例如，電阻率法主要反映導(dǎo)電性，磁法反映磁性，重力法反映密度。(2)提高解釋可靠性：?jiǎn)我环椒ǖ慕忉屚哂休^強(qiáng)的多解性。通過(guò)多種方法獲得的相互印證的結(jié)果，可以大大提高對(duì)地下結(jié)構(gòu)和異常體性質(zhì)判定的可靠性，排除偶然誤差或單一方法無(wú)法解釋的異常。(3)精準(zhǔn)定位與識(shí)別：不同方法對(duì)同一地質(zhì)體的響應(yīng)不同，結(jié)合分析有助于更精確地確定其位置、大小、形態(tài)和性質(zhì)。例如，利用磁法圈定磁性污染源，再用電法確定其范圍和含水量。(4)優(yōu)化探測(cè)效果：針對(duì)復(fù)雜場(chǎng)地，可以發(fā)揮不同方法的優(yōu)勢(shì)，規(guī)避其局限性。例如，在植被覆蓋區(qū)電阻率法受干擾大，可輔以磁法或重力法；在探測(cè)高密度廢棄物時(shí)，重力法是有效手段，可結(jié)合電阻率法探測(cè)其下方含水情況。五、論述題1.結(jié)合具體環(huán)境問(wèn)題（如土壤污染調(diào)查、垃圾填埋場(chǎng)監(jiān)測(cè)或地下管線探測(cè)），論述如何選擇合適的地球物理探測(cè)方法，并說(shuō)明選擇依據(jù)。論述：地球物理方法的選擇是一個(gè)綜合決策過(guò)程，需依據(jù)具體環(huán)境問(wèn)題目標(biāo)、預(yù)期探測(cè)深度、場(chǎng)地條件、成本效益等因素。(以土壤污染調(diào)查為例)：若目標(biāo)是探測(cè)和圈定污染土壤（如重金屬、鹽漬化土壤）的分布范圍，且污染體與周?chē)尘巴寥来嬖诿黠@的電學(xué)性質(zhì)差異（污染土通常電阻率變化較大）?？蓛?yōu)先考慮電阻率法（如偶極-偶極或溫德勒裝置的測(cè)深或測(cè)剖面）。選擇依據(jù)是：利用電阻率法能有效區(qū)分不同電導(dǎo)率的介質(zhì)，污染區(qū)通常表現(xiàn)為高或低電阻率異常，結(jié)合地質(zhì)背景可定位污染區(qū)域。若污染涉及地下水，TDEM法也可用于探測(cè)地下水位的深度和污染水體分布。若污染涉及具有磁性的重金屬（如鐵、鎳），磁法可作為有效補(bǔ)充手段。(以垃圾填埋場(chǎng)監(jiān)測(cè)為例)：若目標(biāo)是探測(cè)填埋場(chǎng)的邊界、厚度、是否存在泄漏至地下的污染羽?？煽紤]多種方法。重力法對(duì)高密度填埋物（尤其是含有磚瓦、混凝土碎塊時(shí)）或其下方空洞有較好的響應(yīng)，可初步確定填埋場(chǎng)范圍和深度。電阻率法可用于探測(cè)填埋場(chǎng)下方地下水污染羽（污染水通常電阻率較低），或區(qū)分填埋物與周?chē)寥馈ｋ姶欧ǎㄈ鏣DEM）也適用于探測(cè)地下水污染。若需詳細(xì)成像內(nèi)部結(jié)構(gòu)，地震法（特別是淺層地震）可用于探測(cè)填埋體內(nèi)部空洞或不同填埋層界面。選擇依據(jù)是：根據(jù)探測(cè)目標(biāo)（邊界、厚度、空洞、地下水污染），選擇對(duì)相應(yīng)物理性質(zhì)（密度差異、電導(dǎo)率差異）敏感的方法，并考慮成本和探測(cè)深度要求。常采用多種方法結(jié)合的“雞尾酒”策略。(以地下管線探測(cè)為例)：若目標(biāo)是定位和識(shí)別地下金屬管線（水、電、氣、暖）。首選方法是磁法，特別是探地雷達(dá)（GPR）和質(zhì)子磁力儀。磁法對(duì)金屬管線具有高靈敏度，能有效定位管線走向和埋深。GPR適用于探測(cè)管線的精確位置、埋深，并可探測(cè)非金屬管道（如塑料管）或管線周?chē)闆r。電阻率法可用于區(qū)分金屬管線與周邊環(huán)境，或探測(cè)與管線相關(guān)的土壤濕度變化。選擇依據(jù)是：利用金屬管線的磁性或電磁響應(yīng)特性，選擇靈敏度高的磁法或GPR。結(jié)合電阻率法可提高識(shí)別能力。需注意場(chǎng)地環(huán)境（如強(qiáng)電磁干擾）對(duì)方法選擇的影響?？偨Y(jié)：方法選擇需明確目標(biāo)，分析介質(zhì)差異，權(quán)衡方法優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合場(chǎng)地實(shí)際，必要時(shí)進(jìn)行方法聯(lián)測(cè)或試驗(yàn)驗(yàn)證。論述：地球物理探測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用中面臨諸多挑戰(zhàn)，同時(shí)也展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。主要挑戰(zhàn)：(1)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜性：環(huán)境監(jiān)測(cè)常涉及近地表、非均質(zhì)、各向異性介質(zhì)，且往往存在多種環(huán)境問(wèn)題疊加，增加了探測(cè)解釋的難度。(2)目標(biāo)體特征多樣：需要探測(cè)的目標(biāo)從宏觀的污染區(qū)邊界到微觀的污染物顆粒，性質(zhì)差異巨大（如導(dǎo)電性、磁性、密度等），對(duì)方法的選擇和探測(cè)精度提出了不同要求。(3)精度和分辨率需求：對(duì)于精細(xì)的環(huán)境監(jiān)測(cè)（如污染羽羽尖定位、微劑量放射性物質(zhì)探測(cè)），對(duì)探測(cè)的精度和空間分辨率提出了更高要求，現(xiàn)有技術(shù)有時(shí)難以完全滿足。(4)干擾因素復(fù)雜：地表植被、土壤濕度、人工建筑物、電磁干擾