2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球物理學(xué)在城市水環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.在城市地下水污染調(diào)查中，若污染物導(dǎo)致地下水流速顯著降低且形成污染滯留區(qū)，使用電阻率法探測時(shí)，通常會發(fā)現(xiàn)（）。A.相應(yīng)區(qū)域的電阻率普遍升高B.相應(yīng)區(qū)域的電阻率普遍降低C.電阻率變化不明顯D.電阻率變化呈現(xiàn)隨機(jī)分布2.與電阻率法相比，時(shí)間域電磁法（TDEM）在探測深層、低電阻率（如咸水入侵或某些有機(jī)污染）污染體時(shí)，其主要優(yōu)勢在于（）。A.對淺層異常更敏感B.儀器設(shè)備更輕便，抗干擾能力更強(qiáng)C.能直接測量污染物濃度D.提供更豐富的地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息3.在城市環(huán)境中進(jìn)行地球物理勘探時(shí)，建筑物、公路、地下管線等人工構(gòu)造物主要會對哪種地球物理方法產(chǎn)生顯著干擾？（）A.重力法B.磁法C.電阻率法D.聲波法4.為了探測城市地下深處（如數(shù)百米）的污染源或含水層結(jié)構(gòu)，更傾向于選用（）。A.高密度電阻率成像（ERTI）B.時(shí)間域電磁法（TDEM）C.淺層地震勘探D.磁法測井5.地下水中的溶解鹽類是影響地層電阻率的主要因素之一。在鹽度較高的污染區(qū)域，地層的電阻率通常表現(xiàn)為（）。A.升高B.降低C.不變D.跳躍式變化6.利用電阻率法探測地下水污染時(shí)，若污染羽呈羽狀向四周擴(kuò)散，則觀測到的電阻率異常在平面剖面上通常表現(xiàn)為（）。A.一條封閉的等值線環(huán)B.從污染源中心向外逐漸降低的同心圓C.從污染源中心向外呈指狀或羽狀擴(kuò)散的異常帶D.呈塊狀分布的均勻異常區(qū)7.地下儲水層（含水層）的富水性通常與其滲透性有關(guān)。在電阻率法勘探中，富水性好的含水層通常表現(xiàn)為（）。A.電阻率較高B.電阻率較低C.電阻率與圍巖一致D.電阻率無規(guī)律變化8.地球物理反演是將觀測到的地球物理場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地下結(jié)構(gòu)或參數(shù)的過程。在反演過程中，通常需要設(shè)定（）。A.單一的先驗(yàn)信息B.多個(gè)相互矛盾的先驗(yàn)信息C.一定的先驗(yàn)信息來約束反演結(jié)果D.完全不考慮先驗(yàn)信息9.在城市水環(huán)境監(jiān)測中，若需要在已布設(shè)的鉆孔旁加密探測以了解近場地下結(jié)構(gòu)變化，適合選用（）。A.大面積電阻率測網(wǎng)B.地下電磁測井C.高密度電阻率成像（ERTI）D.淺層地震反射法10.下列哪種地球物理方法對地下介質(zhì)中的含水量變化較為敏感？（）A.磁法B.重力法C.電阻率法D.放射性法二、填空題（每空2分，共30分。請將答案填在題中的橫線上。）1.地球物理方法在城市水環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用主要包括：探測地下污染源、確定污染______、監(jiān)測污染______以及評價(jià)地下水污染______等方面。2.電阻率法勘探中，電極排列方式主要有斯倫貝謝（Schlumberger）裝置、溫納（Wenner）裝置、偶極-偶極（Dipole-Dipole）裝置和______裝置。3.時(shí)間域電磁法（TDEM）的基本原理是利用一次磁場隨時(shí)間衰減所產(chǎn)生的______場來探測地下電性結(jié)構(gòu)。4.地下水污染通常會導(dǎo)致含水層電性參數(shù)發(fā)生顯著變化，主要表現(xiàn)為______升高或______降低。5.為了減少城市復(fù)雜環(huán)境下地球物理勘探的干擾，常采用的方法包括：選擇合適的觀測系統(tǒng)、進(jìn)行______、利用計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測異常等。6.地球物理數(shù)據(jù)的解釋應(yīng)結(jié)合地質(zhì)背景、水文地質(zhì)條件以及其他______信息進(jìn)行綜合分析。7.聲波波速探測法可以用于測定地層的______和______，對含水層和非含水層的區(qū)分有一定效果。8.地球物理反演結(jié)果的可靠性需要進(jìn)行______，常用的方法有統(tǒng)計(jì)分析、與鉆孔資料對比等。三、簡答題（每題5分，共20分。）1.簡述電阻率法的基本原理及其在探測城市地下水污染中的應(yīng)用依據(jù)。2.與電阻率法相比，電磁法（特別是時(shí)間域電磁法）在探測城市地下水污染方面有哪些優(yōu)勢？3.在城市復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行地球物理勘探時(shí)，主要會遇到哪些干擾因素？如何應(yīng)對？4.簡述地球物理方法在城市地下水監(jiān)測中的應(yīng)用前景。四、計(jì)算題（每題10分，共20分。）1.某城市地下水污染調(diào)查中，采用溫納裝置進(jìn)行電阻率測深。在距離中心點(diǎn)20米處，測得地電阻率為150歐姆·米。已知電極距AB=10米，請計(jì)算該點(diǎn)對應(yīng)的視電阻率值。2.假設(shè)某區(qū)域地下存在一個(gè)高阻異常體（代表污染區(qū)域），其頂部埋深為20米，底部埋深為40米。已知上覆地層電阻率為50歐姆·米，異常體電阻率為300歐姆·米。請定性說明使用電阻率測深方法時(shí)，在異常體頂部和底部附近可能觀測到的電阻率變化趨勢，并解釋原因。五、綜合應(yīng)用題（共10分。）假設(shè)某城市因工業(yè)活動導(dǎo)致地下水質(zhì)惡化，懷疑在地下深處存在一個(gè)不規(guī)則的污染源。簡要說明你將如何設(shè)計(jì)一個(gè)地球物理探測方案來幫助確定污染源的位置和大致范圍，并選擇合適的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在方案設(shè)計(jì)中，需考慮可能遇到的問題及應(yīng)對措施。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.B5.B6.C7.B8.C9.C10.C二、填空題1.范圍，流速，風(fēng)險(xiǎn)2.偶極-偶極3.感應(yīng)4.電阻率，含水率5.降噪處理6.鉆孔7.巖石力學(xué)性質(zhì)，孔隙度8.驗(yàn)證三、簡答題1.解析思路：電阻率法基于巖石、土壤和地下水的導(dǎo)電性差異進(jìn)行探測。純凈的巖石和干燥的土壤電阻率較高，而含有自由水（尤其是地下水）的土壤、砂層以及受污染（如含鹽、含酸堿）的地下水通常電阻率較低。城市地下水污染往往導(dǎo)致局部地下環(huán)境水體鹽度升高或呈酸性/堿性，使得該區(qū)域的電阻率相對于周圍清潔含水層或圍巖發(fā)生顯著變化。通過在地表測量不同點(diǎn)的電阻率，可以繪制出電阻率等值線圖，異常區(qū)域（電阻率升高或降低區(qū)）可能對應(yīng)污染源或污染羽的分布范圍。2.解析思路：電磁法（特別是TDEM）利用變化的電磁場與地下導(dǎo)電體相互作用的原理。污染水體（特別是含鹽或?qū)щ婋x子）相對于純凈地下水或非導(dǎo)電圍巖是導(dǎo)電體。TDEM方法對導(dǎo)電體敏感，能夠有效探測到電阻率相對較低的污染區(qū)域。其優(yōu)勢在于：①對低阻體（如污染體）響應(yīng)更強(qiáng)；②一次磁場衰減快，二次感應(yīng)磁場信號受淺部干擾相對較小，有利于探測深層目標(biāo)；③儀器相對輕便，適合在復(fù)雜環(huán)境中快速部署。3.解析思路：城市環(huán)境復(fù)雜，主要干擾因素包括：①人工構(gòu)造物（建筑物、公路、地鐵、地下管線等）的電阻率和磁導(dǎo)率與周圍介質(zhì)差異大，導(dǎo)致信號強(qiáng)烈干擾；②電磁噪聲（工頻干擾、無線電波等）嚴(yán)重；③地形起伏和覆蓋層不均勻性。應(yīng)對措施：①選擇合適的觀測系統(tǒng)（如溫納裝置受地形影響?。?；②優(yōu)化布設(shè)方式，避開強(qiáng)干擾源；③進(jìn)行現(xiàn)場噪聲測試和數(shù)據(jù)處理時(shí)加入降噪濾波算法（如最小二乘反演）；④利用計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測理論異常，與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析；⑤結(jié)合地質(zhì)資料進(jìn)行綜合解釋，剔除明顯的人為干擾。4.解析思路：地球物理方法在城市地下水監(jiān)測中具有獨(dú)特優(yōu)勢，前景廣闊。①動態(tài)監(jiān)測：可重復(fù)性較好，適用于長期監(jiān)測地下水位變化、含水層補(bǔ)徑排條件、污染羽遷移擴(kuò)散路徑和范圍的變化。②非侵入性：可在不干擾地下水正常使用的情況下進(jìn)行加密監(jiān)測，特別適用于建成區(qū)。③高分辨率成像：高密度電阻率成像（ERTI）或電磁成像（EIT）可提供高分辨率的二維或三維空間分布信息，有助于精細(xì)刻畫監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的地下水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和污染變化。④成本效益：相對于大量鉆孔取樣，地球物理監(jiān)測手段通常成本更低，覆蓋范圍更廣。結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與可視化分析，為城市水環(huán)境管理提供及時(shí)、有效的決策支持。四、計(jì)算題1.解析思路：溫納裝置中，視電阻率的計(jì)算公式為ρ<0xE2><0x82><0x96>=(ρ<0xE1><0xB5><0xA3>*AB)/(AB*L<0xE2><0x82><0x9D>+2*ρ<0xE1><0xB5><0xA3>*a)=(ρ<0xE1><0xB5><0xA3>*AB)/(ρ<0xE1><0xB5><0xA3>*AB+2*ρ<0xE1><0xB5><0xA3>*a)=ρ<0xE1><0xB5><0xA3>*AB/(ρ<0xE1><0xB5><0xA3>*(AB+2a))。當(dāng)AB=a時(shí)（題目中AB=20m，設(shè)a=20m），公式簡化為ρ<0xE2><0x82><0x96>=ρ<0xE1><0xB5><0xA3>/3。代入數(shù)據(jù)：ρ<0xE2><0x82><0x96>=150Ω·m/3=50Ω·m。2.解析思路：電阻率測深方法通過測量地表不同深度處的視電阻率來推斷地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)。①在異常體頂部（深度20m處）：此時(shí)探測深度主要位于異常體上覆地層和異常體頂部。由于異常體電阻率（300Ω·m）遠(yuǎn)高于上覆地層電阻率（50Ω·m），根據(jù)電阻率測深曲線規(guī)律，在過渡帶頂部附近，視電阻率通常會顯著升高，并可能超過異常體本身的電阻率，形成一個(gè)高值平臺或峰值，反映了下方高阻體的存在。②在異常體底部（深度40m處）：此時(shí)探測深度已進(jìn)入異常體內(nèi)部。如果異常體底部邊界清晰且電阻率與其下方介質(zhì)差異明顯，或者異常體向下延伸至較深處，視電阻率可能仍然維持較高的水平。但如果異常體在40m處已結(jié)束，且下方介質(zhì)電阻率差異不大，或者存在低阻夾層，視電阻率可能會開始下降，或者呈現(xiàn)相對穩(wěn)定的高值。具體情況取決于異常體的形態(tài)、邊界性質(zhì)以及下方地層的電阻率特征?？傊?，在異常體頂部附近，預(yù)期會觀測到電阻率明顯升高；在底部附近，視電阻率變化趨勢則取決于底部邊界位置和下方介質(zhì)情況，可能維持高值或開始下降。五、綜合應(yīng)用題解析思路：設(shè)計(jì)方案需考慮目標(biāo)（確定深層污染源位置和范圍）、方法選擇、數(shù)據(jù)采集策略及問題應(yīng)對。①目標(biāo)：確定污染源大致位置（水平位置、垂直深度范圍）。②方法選擇：考慮到探測深度要求（深層），電阻率法（特別是大功率電阻率測深/測線結(jié)合高密度采集）和TDEM法是主要選擇。兩者結(jié)合可能效果更佳。③數(shù)據(jù)采集方案：*測區(qū)選擇：首先在懷疑污染區(qū)域周邊進(jìn)行少量測深，初步判斷是否存在高阻異常體及其大致深度，確定重點(diǎn)探測范圍。*裝置選擇：對于深層探測，可采用溫納或斯倫貝謝裝置進(jìn)行測深，獲取垂直方向上的電性變化信息。同時(shí)，布設(shè)長距離的電阻率測線（如溫納或偶極-偶極裝置）和高密度電阻率成像（ERTI）測網(wǎng)，以獲取平面上的異常分布信息。*參數(shù)設(shè)置：選擇較大的供電電流或時(shí)間，以增強(qiáng)深層感應(yīng)信號。電極距需要足夠大（如幾十米甚至上百米），以穿透上覆地層，達(dá)到探測深度。*現(xiàn)場注意事項(xiàng)：選擇合適的工作時(shí)間（避開電磁干擾），注意電纜連接和接地質(zhì)量，記錄現(xiàn)場環(huán)境信息。③問題及應(yīng)對：*復(fù)雜覆蓋層：若上覆地層電阻率變化大或存在低阻層，可能影響對深層目標(biāo)的探測。應(yīng)對：可嘗試使用頻率域電磁法（FEM）或采