2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地下水資源勘探與管理技術(shù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在利用電阻率法勘探地下水時(shí)，若目標(biāo)含水層電阻率顯著低于其周圍圍巖，在直流電場(chǎng)作用下，下列說法正確的是？A.含水層區(qū)域積聚正電荷B.含水層區(qū)域積聚負(fù)電荷C.含水層區(qū)域電荷分布均勻D.電流優(yōu)先流經(jīng)非含水層2.電磁法勘探地下水相比電阻率法的主要優(yōu)勢(shì)之一是？A.對(duì)高阻屏蔽層下的目標(biāo)更為敏感B.供電方式更靈活，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量C.對(duì)淺層地下水探測(cè)效果更好D.理論原理更簡單易理解3.地震波在含水層頂?shù)捉缑姘l(fā)生反射，其主要影響因素是？A.兩個(gè)界面的風(fēng)化程度差異B.地震波的類型（P波或S波）C.含水層與非含水層之間密度和波速的差異D.地震源的能量大小4.在進(jìn)行地下水文地球物理測(cè)井時(shí)，利用自然伽馬測(cè)井曲線的主要目的是？A.直接測(cè)量含水層的滲透率B.識(shí)別和劃分不同的地質(zhì)層段，特別是含泥質(zhì)較多的地層C.精確確定地下水位埋深D.評(píng)估地下水的化學(xué)成分5.重力勘探在地下水勘查中，主要利用的是地下介質(zhì)哪種物理性質(zhì)的變化？A.電阻率B.密度C.磁化率D.波速6.探地雷達(dá)（GPR）探測(cè)地下水的主要優(yōu)勢(shì)在于？A.可進(jìn)行大面積、高精度水平方向連續(xù)探測(cè)B.對(duì)深部地下水探測(cè)效果顯著，抗干擾能力強(qiáng)C.能直接測(cè)量地下水的物理化學(xué)參數(shù)D.設(shè)備輕便，成本相對(duì)較低7.地球物理資料解釋中，若僅依據(jù)單一方法或單一剖面進(jìn)行判斷，最容易產(chǎn)生的誤差是？A.過解釋（夸大異常）B.漏解釋（忽略異常）C.模型不確定性D.儀器系統(tǒng)誤差8.利用地球物理方法監(jiān)測(cè)地下水動(dòng)態(tài)變化時(shí)，選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的主要考慮因素不包括？A.監(jiān)測(cè)目標(biāo)的代表性B.儀器安裝的便利性C.周圍環(huán)境對(duì)測(cè)量結(jié)果的潛在干擾D.勘探歷史悠久，已有大量歷史數(shù)據(jù)積累9.地球物理測(cè)井中，中子測(cè)井主要用于測(cè)量？A.井壁附近地層的中子孔隙度B.地層的自然伽馬輻射強(qiáng)度C.地層的聲波傳播速度D.地層的電阻率10.將多種地球物理方法（如電法、地震）聯(lián)合應(yīng)用于同一勘探區(qū)，其核心目的是？A.減少野外工作時(shí)間和成本B.發(fā)揮不同方法的優(yōu)勢(shì)，提高探測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性，獲取更全面的地質(zhì)信息C.簡化數(shù)據(jù)處理和解釋過程D.提高儀器設(shè)備的利用率二、填空題1.地球物理勘探方法在地下水勘查中，主要依據(jù)地下不同介質(zhì)在物理性質(zhì)（如________、________、________等）上的差異來探測(cè)地下結(jié)構(gòu)和水文地質(zhì)信息。2.地下水賦存和運(yùn)移的場(chǎng)所，通常具有相對(duì)________的物理性質(zhì)，這構(gòu)成了許多地球物理方法尋找地下水的物理基礎(chǔ)。3.地震勘探中，通過分析反射波的________、________和________等信息，可以推斷地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。4.電阻率法中，選擇合適的供電電流強(qiáng)度和測(cè)量裝置組合，是保證測(cè)量________和獲得可靠________的關(guān)鍵。5.地球物理測(cè)井資料解釋中，巖性參數(shù)（如孔隙度、滲透率）的確定，往往需要綜合利用________、________和________等多種測(cè)井曲線信息。6.利用地球物理方法探測(cè)地下水污染源時(shí)，通常尋找的是污染羽的________異常區(qū)域。7.地下水資源的可持續(xù)管理需要長期的________監(jiān)測(cè)，地球物理方法可以提供________的監(jiān)測(cè)手段。三、簡答題1.簡述電阻率法野外施工中，選擇合適裝置形式（如溫納、斯倫貝謝、偶極-偶極）需要考慮哪些主要因素？2.簡述利用地震反射法探測(cè)地下水時(shí)，需要解決的關(guān)鍵地質(zhì)問題以及相應(yīng)的地球物理前提條件。3.簡述地球物理測(cè)井在獲取含水層參數(shù)（如孔隙度、滲透率）方面常用的方法及其基本原理。4.簡述地球物理方法在地下水流場(chǎng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用主要有哪些方面？四、論述題1.論述在進(jìn)行地下水勘探時(shí)，如何根據(jù)目標(biāo)區(qū)地質(zhì)特征和水文地質(zhì)條件，合理選擇地球物理勘探方法組合？2.論述地球物理方法在評(píng)價(jià)地下水儲(chǔ)量方面可以發(fā)揮的作用，以及其局限性。3.論述地球物理方法在地下水污染防治中的應(yīng)用潛力，并舉例說明。---試卷答案一、選擇題1.B解析：電阻率法基于導(dǎo)電性差異。含水層電阻率低，意味著其導(dǎo)電性好，在直流電場(chǎng)下，負(fù)電荷（電子）容易聚集在低電阻率的含水層區(qū)域。2.B解析：電磁法利用變化的磁場(chǎng)激發(fā)感應(yīng)電流，可以通過交流供電，并且很多系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量，對(duì)于探測(cè)動(dòng)態(tài)變化的地下水或進(jìn)行大面積快速普查有優(yōu)勢(shì)。3.C解析：地震波反射的根本原因是波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，由于兩者之間的物理性質(zhì)（密度和波速）存在差異，導(dǎo)致波的能量發(fā)生反射。4.B解析：自然伽馬射線主要來自地殼中放射性元素（如鉀、鈾、釷）的衰變。泥質(zhì)含量通常較高地層，其放射性也相對(duì)較高，因此自然伽馬測(cè)井可用于識(shí)別含泥地層，劃分地層界面。5.B解析：重力勘探是基于地球重力場(chǎng)的微小變化來探測(cè)地下介質(zhì)密度異常。地下含水層通常比周圍的巖石（如砂巖、石灰?guī)r）密度要低，形成密度異常，從而引起重力場(chǎng)的微小變化。6.A解析：GPR利用高頻電磁波在介質(zhì)中傳播和衰減的規(guī)律進(jìn)行探測(cè)，波長較短，非常適合探測(cè)淺部、水平方向上的細(xì)節(jié)，如埋藏的管道、洞穴、斷層等。7.C解析：單一方法或單一剖面解釋存在多解性，模型不確定性大。只有綜合多種信息，進(jìn)行多方法驗(yàn)證，才能減少誤差，提高解釋的可靠性。8.D解析：選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先考慮監(jiān)測(cè)目標(biāo)的有效性、環(huán)境的干擾性以及測(cè)量的可行性。歷史數(shù)據(jù)積累是重要的參考，但不是選擇當(dāng)前監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的主要考慮因素。9.A解析：中子測(cè)井利用中子與地層中的原子核相互作用（散射和吸收）的原理，主要測(cè)量地層孔隙中氫原子的含量，從而推算地層孔隙度。含水層通常含有較多氫原子。10.B解析：單一方法有其局限性，聯(lián)合應(yīng)用可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，彌補(bǔ)單一方法的不足，提高探測(cè)信息的豐富度和準(zhǔn)確性，從而更全面地認(rèn)識(shí)地下地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。二、填空題1.電阻率，密度，波速解析：這些是地球介質(zhì)的基本物理屬性，不同介質(zhì)（包括含水層和圍巖）在這些屬性上存在差異，是地球物理勘探的基礎(chǔ)。2.低解析：相對(duì)于周圍非含水巖石，地下水飽和的巖石（含水層）通常電阻率較低，密度也可能略有降低，這些差異是許多勘探方法尋找含水層的基礎(chǔ)。3.頻率，振幅，相位解析：地震反射波攜帶了關(guān)于地下介質(zhì)分界面位置、性質(zhì)以及波傳播路徑信息的豐富內(nèi)容，通過分析這些參數(shù)可以反演地下結(jié)構(gòu)。4.穩(wěn)定，視電阻率解析：合適的電流和裝置能保證電流在巖層中穩(wěn)定分布，從而測(cè)準(zhǔn)確的得視電阻率值，反映地層的真實(shí)導(dǎo)電特性。5.自然伽馬，聲波，密度解析：這三種測(cè)井曲線分別提供了關(guān)于地層巖性、物理性質(zhì)（聲波速度反映孔隙結(jié)構(gòu)，密度反映骨架和孔隙）和巖石骨架成分的信息，綜合運(yùn)用可較好地推斷含水層參數(shù)。6.電阻率（或電性）解析：污染物通常會(huì)使地下水化學(xué)成分改變，進(jìn)而影響其導(dǎo)電性，導(dǎo)致在地球物理場(chǎng)（特別是電阻率場(chǎng)）上出現(xiàn)異常。7.水位，長期，無損解析：地球物理方法（如電阻率監(jiān)測(cè)、地震波速度監(jiān)測(cè)）可以不受地下水變化影響地長期、連續(xù)、無損地監(jiān)測(cè)地下水位或其他物理參數(shù)的變化。三、簡答題1.簡述電阻率法野外施工中，選擇合適裝置形式（如溫納、斯倫貝謝、偶極-偶極）需要考慮哪些主要因素？解析思路：選擇裝置形式需綜合考慮探測(cè)目標(biāo)深度、探測(cè)范圍、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度、儀器設(shè)備條件以及施工效率等因素。解析：選擇裝置形式主要考慮：①探測(cè)目標(biāo)深度：通常，探測(cè)深度越深，傾向于使用裝置電極距（AB/MN）越大的裝置（如斯倫貝謝）；探測(cè)淺層則可用較小裝置（如溫納）。②探測(cè)范圍/分辨率：偶極-偶極裝置對(duì)淺部細(xì)節(jié)分辨率較高，溫納和斯倫貝謝主要用于尋找較深的目標(biāo)。③地質(zhì)條件：在水平層狀地層中，溫納裝置應(yīng)用廣泛；在復(fù)雜或不均勻地層中，可能需要多種裝置組合或特殊裝置。④儀器與供電能力：不同裝置對(duì)供電設(shè)備的要求可能不同。⑤施工效率與成本：需考慮現(xiàn)場(chǎng)地形、測(cè)量速度和成本效益。2.簡述利用地震反射法探測(cè)地下水時(shí)，需要解決的關(guān)鍵地質(zhì)問題以及相應(yīng)的地球物理前提條件。解析思路：地震反射法用于地下水勘查，首先要明確想探測(cè)什么（地質(zhì)問題），然后要思考用什么物理原理去探測(cè)（地球物理前提）。解析：關(guān)鍵地質(zhì)問題：主要是確定含水層的空間位置（厚度、埋深、展布范圍）、頂?shù)捉缑嫣卣?、周圍巖層的性質(zhì)（特別是隔水層/弱透水層的分布）。有時(shí)也包括探測(cè)地下斷層等構(gòu)造對(duì)含水層分布的控制。地球物理前提條件：①存在明顯的反射界面：含水層頂?shù)捉缑姹仨毰c上覆或下伏的介質(zhì)在波速或密度上存在顯著差異，形成有效的波阻抗界面，才能產(chǎn)生足夠的反射波。②良好的信號(hào)品質(zhì)：需要有足夠強(qiáng)的地震反射信號(hào)，并能將其有效從接收到的復(fù)雜噪聲中區(qū)分出來。這通常要求較高的信噪比，可能需要考慮合適的震源類型、接收器組合以及覆蓋次數(shù)。3.簡述地球物理測(cè)井在獲取含水層參數(shù)（如孔隙度、滲透率）方面常用的方法及其基本原理。解析思路：測(cè)井獲取參數(shù)依賴于不同測(cè)井曲線反映的地層物理屬性，通過綜合解釋這些屬性來推算水文地質(zhì)參數(shù)。解析：常用方法及其原理：①自然伽馬測(cè)井：主要用于識(shí)別巖性和劃分地層，結(jié)合巖性資料可初步判斷含水性。②中子測(cè)井：測(cè)量地層孔隙中氫原子含量，主要反映孔隙度，含水層因氫含量高而顯示高孔隙度。③聲波測(cè)井：測(cè)量聲波在地層中傳播的速度，聲波速度與巖石孔隙度、骨架礦物成分和孔隙流體性質(zhì)有關(guān)，可用來計(jì)算孔隙度，并間接反映巖石的致密程度。④密度測(cè)井：測(cè)量地層密度，結(jié)合中子測(cè)井和聲波測(cè)井資料，可以利用巖心分析建立的巖性-孔隙度關(guān)系式或經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算孔隙度。⑤電阻率測(cè)井：測(cè)量地層的電阻率，含水層電阻率通常低于干層或圍巖，可用來識(shí)別含水層，并有時(shí)結(jié)合孔隙度資料估算滲透率（如通過阿倫尼烏斯公式）。這些參數(shù)綜合起來，結(jié)合巖心分析資料，可用于評(píng)價(jià)含水層的物性。4.簡述地球物理方法在地下水流場(chǎng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用主要有哪些方面？解析思路：地下水流場(chǎng)監(jiān)測(cè)的目標(biāo)是了解水位、流速、流向的變化，地球物理方法可以從物理場(chǎng)變化間接反映這些信息。解析：地球物理方法在地下水流場(chǎng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用主要包括：①電阻率法監(jiān)測(cè)：地下水位的變化會(huì)引起含水層電阻率的變化（水位上升，水體增多，電阻率降低；水位下降，水體減少，電阻率升高）。通過定期測(cè)量井點(diǎn)或地表探測(cè)剖面的電阻率變化，可以間接反映水位的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)而了解流場(chǎng)的垂直分量和變化趨勢(shì)。②探地雷達(dá)（GPR）監(jiān)測(cè)：GPR可用于探測(cè)淺層地下水位的變化，以及地表下方水體（如季節(jié)性積水、污染羽）的動(dòng)態(tài)范圍變化。③地震波速度監(jiān)測(cè)：地下水流速和壓力會(huì)影響巖石的彈性波速度。利用地震方法（如橫波）監(jiān)測(cè)波速的微小變化，理論上可以反映地下水流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)信息，但實(shí)際應(yīng)用中較為復(fù)雜。④地球物理測(cè)井：通過定期進(jìn)行聲波測(cè)井或電阻率測(cè)井，可以監(jiān)測(cè)井壁附近含水層水位的變化以及含水層參數(shù)（如孔隙度、飽和度）的動(dòng)態(tài)變化。四、論述題1.論述在進(jìn)行地下水勘探時(shí)，如何根據(jù)目標(biāo)區(qū)地質(zhì)特征和水文地質(zhì)條件，合理選擇地球物理勘探方法組合？解析思路：選擇方法組合需全面分析項(xiàng)目目標(biāo)、地質(zhì)背景、水文地質(zhì)特征、經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境因素，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和效果疊加。解析：合理選擇地球物理勘探方法組合應(yīng)遵循以下原則：首先，明確勘查目標(biāo)，是尋找新含水層、評(píng)價(jià)儲(chǔ)量、監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)還是追蹤污染源？不同目標(biāo)對(duì)探測(cè)深度、精度和分辨率的要求不同。其次，詳細(xì)分析目標(biāo)區(qū)的地質(zhì)特征，包括地形地貌、覆蓋層厚度、基巖類型、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度、地層時(shí)代和巖性等。例如，在基巖裸露區(qū)，地震勘探效果可能更好；在第四系覆蓋區(qū)，電阻率法和GPR是常用手段。再次，考慮水文地質(zhì)條件，如含水層類型（孔隙水、裂隙水）、埋藏深度、厚度、富水性、補(bǔ)給排泄條件等。裂隙水勘探可能更側(cè)重于利用地震或電法探測(cè)裂隙分布；孔隙水勘探則電阻率法應(yīng)用廣泛。然后，評(píng)估各種方法的適用性、局限性以及在本區(qū)的有效性。最后，綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本、施工難度、時(shí)間要求和環(huán)境約束，進(jìn)行方法優(yōu)選和組合設(shè)計(jì)。理想的組合應(yīng)是能夠優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、信息互補(bǔ)、相互驗(yàn)證，以獲得最全面、最可靠地質(zhì)信息的方案，例如常將電阻率測(cè)深/剖面與電剖面/測(cè)井結(jié)合，或地震勘探與地質(zhì)調(diào)查、鉆探結(jié)合。2.論述地球物理方法在評(píng)價(jià)地下水儲(chǔ)量方面可以發(fā)揮的作用，以及其局限性。解析思路：評(píng)價(jià)儲(chǔ)量需要確定含水層的分布范圍、厚度、孔隙度/飽和度、滲透率等，地球物理方法可以在哪些方面提供信息，其精度如何，有何限制。解析：地球物理方法在評(píng)價(jià)地下水儲(chǔ)量方面可以發(fā)揮一定作用，主要體現(xiàn)在：①確定含水層的空間展布和邊界：利用電法、地震、GPR等方法可以探測(cè)含水層的頂?shù)捉缑妫_定其平面和剖面上的分布范圍和延伸趨勢(shì)，為圈定地下水系統(tǒng)提供依據(jù)。②估算含水層厚度：通過測(cè)井或面狀勘探（如電阻率測(cè)深或剖面）可以確定含水層的厚度。③估算孔隙度/飽和度：利用中子測(cè)井、聲波測(cè)井、密度測(cè)井等可以估算含水層的孔隙度，結(jié)合水文地質(zhì)參數(shù)，可估算飽和度。④輔助評(píng)價(jià)滲透率：雖然不能直接測(cè)量滲透率，但可以通過電阻率測(cè)井結(jié)合孔隙度、巖心分析資料，利用經(jīng)驗(yàn)公式或模型估算滲透率。⑤指導(dǎo)鉆探：通過地球物理勘探可以圈定有利的含水區(qū)，為鉆探布點(diǎn)提供依據(jù)，提高鉆探成功率，從而間接服務(wù)于儲(chǔ)量評(píng)價(jià)。然而，地球物理方法在評(píng)價(jià)地下水儲(chǔ)量方面存在顯著的局限性：①定性或半定量為主：大多數(shù)地球物理方法提供的是含水層分布、厚度、巖性、孔隙度等參數(shù)的定性或半定量估計(jì)，難以直接給出精確的、可采儲(chǔ)量的定量評(píng)價(jià)。②參數(shù)轉(zhuǎn)換的復(fù)雜性：從測(cè)得的物理參數(shù)（如視電阻率、波速）轉(zhuǎn)換為水文地質(zhì)參數(shù)（如滲透率、飽和度）需要依賴許多經(jīng)驗(yàn)關(guān)系或模型，這些轉(zhuǎn)換關(guān)系往往存在不確定性。③對(duì)微觀結(jié)構(gòu)敏感度低：地球物理方法主要反映地層的宏觀物理性質(zhì)，對(duì)于影響滲透率的微觀裂隙發(fā)育程度、連通性等難以精確刻畫。④儲(chǔ)層非均質(zhì)性：復(fù)雜和非均質(zhì)的儲(chǔ)層會(huì)使地球物理場(chǎng)變得復(fù)雜，難以準(zhǔn)確反映儲(chǔ)量的細(xì)節(jié)。因此，地球物理方法通常作為水文地質(zhì)評(píng)價(jià)的輔助手段，用于提高評(píng)價(jià)的精度和可靠性，但不能單獨(dú)承擔(dān)儲(chǔ)量的精確計(jì)算任務(wù)。3.論述地球物理方法在地下水污染防治中的應(yīng)用潛力，并舉例說明。解析思路：地下水污染的地球