2025年大學《地球物理學》專業(yè)題庫——地球物理勘探技術在地下水資源調查中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填在題后的括號內）1.在地下水資源調查中，電阻率法的主要探測依據是（）。A.地下水位的深度B.含水層的厚度C.介質的電阻率差異D.地下水流動的方向2.與大地電磁測深（MT）相比，時間域電磁法（TDEM）的主要優(yōu)勢在于（）。A.對淺層目標更為敏感B.數據采集更快速C.對儀器設備要求更低D.結果解釋更為簡單3.在電法勘探中，當探測區(qū)域存在高阻異常時，自然電場法通常能夠（）。A.直接確定高阻體的位置B.通過界面電位差變化提供信息C.提示高阻體下方是否存在地下水D.測定地下水的流速4.地震反射波法在地下水調查中，最主要的應用目的是（）。A.直接探測到地下水本身B.精確測量含水層的孔隙度C.探測基巖的埋深和起伏，推斷含水構造D.評估地下水的化學成分5.探地雷達（GPR）在地下水調查中，主要適用于（）。A.探測深層承壓含水層B.覆蓋區(qū)淺層地下水位的探測C.大面積區(qū)域的水資源普查D.精確測定地下水流速6.當地下水飽和的松散沉積層覆蓋在基巖之上時，電阻率測深曲線通常表現(xiàn)為（）。A.平坦型B.高阻型C.“漏斗”型或“鐘形”型D.“階梯”型7.地球物理方法在地下水調查中，最主要的價值在于（）。A.直接獲取地下水的物理化學參數B.提供地下水賦存、分布和富集規(guī)律的間接信息C.完全替代抽水試驗進行資源評估D.直接確定地下水的儲量8.選擇地球物理勘探方法時，首要考慮的因素是（）。A.采集數據的精度B.儀器設備的先進程度C.具體的水文地質條件和探測目標D.調查區(qū)域的氣候條件9.地下水通常使周圍介質的電阻率降低，這是地球物理探測中利用地下水信息的基礎原理之一。（）A.正確B.錯誤10.對于電阻率法而言，當供電電極電流增大時，測得的電位差也會相應增大。（）A.正確B.錯誤二、填空題（每空1分，共15分。請將正確答案填在橫線上）1.地球物理勘探方法在地下水資源調查中，通常提供的是關于地下含水體的______、______和______的間接信息。2.電測深法通過測量不同深度上的______來推斷地下介質的結構和電性變化，進而尋找含水層。3.大地電磁測深法利用天然電磁場作為場源，通過測量地表的______和______隨頻率的變化來探測地下電性結構。4.時間域電磁法通過施加______的電流脈沖，測量感應電壓隨______的變化來探測地下電性異常。5.地震勘探通過分析______在地下的傳播規(guī)律來探測地下結構，間接評價含水構造的存在。6.解釋地球物理勘探資料時，必須結合區(qū)域______、______地質資料以及鉆探信息進行綜合分析判斷。7.自然電場法主要利用地下水運動或其他電化學作用在______兩側產生的電位差來尋找地下水。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述電阻率測深法的基本原理及其在地下水調查中可能獲得的典型曲線類型及其所反映的地質意義。2.簡述選擇電法勘探進行地下水調查時，需要考慮的主要水文地質因素。3.簡述地震反射波法在地下水調查中，能夠提供哪些有用的地質信息。4.簡述地球物理方法在地下水資源調查中的局限性。四、論述題（每題10分，共30分）1.論述聯(lián)合應用電阻率法和電磁法（如TDEM）在地下水普查中的優(yōu)勢。2.結合具體的水文地質場景，論述如何利用地球物理勘探方法進行含水層的初步評價。3.試分析在地下水資源可持續(xù)利用背景下，地球物理勘探技術可以發(fā)揮哪些作用。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.B4.C5.B6.C7.B8.C9.A10.A二、填空題1.位置，規(guī)模，富水性2.電阻率3.激發(fā)極化，衰減率4.方波，時間5.波6.水文地質，工程地質7.巖土體界面三、簡答題1.原理：電阻率測深法通過將電流通入地下，測量不同電極排列（測深裝置）下地表某點的電位差，根據歐姆定律計算該點地下的視電阻率，從而推斷地下電性層的深度和性質。其基本原理是利用不同含水程度、不同巖性的地層具有不同的電阻率差異。典型曲線及意義：*水平層狀模型：當地下存在水平分布的均勻地層時，視電阻率曲線形態(tài)與地層電阻率和厚度有關。高阻蓋層下低阻含水層表現(xiàn)為“漏斗”型或“鐘形”曲線；低阻蓋層下高阻基巖，若基巖較淺，含水層較厚，可能表現(xiàn)為“階梯”型或低阻“漏斗”型曲線。*階梯狀曲線：通常反映地下存在多個水平或近水平的高阻層，中間夾有低阻含水層。*高阻平緩型曲線：可能反映高阻基巖埋藏較深，或覆蓋層電阻率很高且厚度較大。2.選擇電法需考慮的水文地質因素：*地形地貌：平原區(qū)、山區(qū)、丘陵區(qū)對布設裝置和資料解釋影響不同。*基巖埋深與起伏：基巖的深度和形態(tài)直接關系到含水層可能的賦存空間。*覆蓋層性質：覆蓋層的電阻率、厚度直接影響探測深度和信號衰減。*含水層類型與埋深：潛水、承壓水，層狀、脈狀，淺層、深層，都影響方法選擇和裝置類型。*地下水礦化度：對電阻率法測量有直接影響，高礦化度水電阻率相對較高。*區(qū)域地質構造：斷裂構造可能控制含水通道和富水區(qū)。3.地震反射波法可提供的地質信息：*基巖頂面埋深：可以精確測定基巖的埋藏深度，為評價淺層地下水提供基礎。*地殼結構：了解地下不同深度的介質界面（如沉積層底界面、基巖頂界面），推斷含水層的位置和空間分布范圍。*斷裂構造：探測斷層的位置、性質和活動性，斷裂帶往往是地下水的重要賦存和運移通道。*地層巖性：通過波速信息可以初步判斷不同地層的巖性，例如區(qū)分沉積巖和基巖。*含水構造識別：結合其他信息，識別如背斜構造、向斜構造、斷塊構造等有利的含水構造。4.地球物理方法的局限性：*定性或半定量解釋為主：大多數方法提供的是關于介質性質差異的定性或半定量信息，難以直接確定含水層的具體物理化學參數（如孔隙度、飽和度、流速）和準確儲量。*結果受地質因素影響大：地球物理場是地下所有電性、密度、聲波速度等性質綜合作用的結果，單一方法難以區(qū)分具體哪一種因素起主導作用，解譯存在多解性。*對非均質性敏感：地下水分布往往不均勻，而地球物理方法對介質的不均勻性敏感，可能導致異常識別困難或失真。*儀器設備與環(huán)境干擾：野外采集易受儀器故障、電磁干擾、地形復雜度、天氣條件等影響，數據質量可能受影響。*需要綜合解釋：單獨的地球物理資料往往不足以做出最終結論，必須結合地質、鉆探、水文地質等其他信息進行綜合評價，增加了工作量和復雜性。*成本與效率問題：某些方法（如大范圍MT、地震）設備昂貴，野外作業(yè)周期長，成本較高。四、論述題1.聯(lián)合應用電阻率法和電磁法（TDEM）的優(yōu)勢：聯(lián)合應用這兩種方法可以優(yōu)勢互補，提高地下水調查的效率和可靠性。電阻率法（如溫納法、斯倫貝謝法）裝置簡單，對淺層和中深層低阻異常（如潛水含水層、承壓含水層）較為敏感，適合快速普查和確定含水層的大致位置和范圍。其缺點是探測深度受供電電極距和信號衰減的限制。TDEM方法雖然需要發(fā)射機，但同樣具有裝置相對簡單、成本低于地震法等特點，尤其適用于探測具有一定埋深（數十米至數百米）的地下水體，且對探測目標的電性差異敏感。TDEM的探測深度通常大于電阻率法。因此，可以先采用電阻率法進行大面積快速普查，圈定潛在的含水區(qū)域或異常范圍；然后在重點區(qū)域或對深度有要求的區(qū)域，布設TDEM進行加密探測或深部探測，以獲取更準確的信息。兩種方法的數據可以相互印證，提高解釋的可靠性。例如，電阻率法發(fā)現(xiàn)一個低阻異常，TDEM可以進一步確認該異常是否具有地下水引起的電性特征，并估算其埋深。2.利用地球物理方法進行含水層初步評價：利用地球物理勘探方法進行含水層初步評價是一個綜合判斷的過程，主要依據是獲取的地球物理場信息（如視電阻率、聲波速度、密度、磁場等）及其反映的地下結構、介質性質變化。評價步驟通常包括：*確定探測目標：明確需要評價的含水層類型（潛水/承壓）、大致埋深范圍、預期的富水性級別。*選擇合適的方法：根據水文地質條件、探測目標深度和性質，選擇一種或多種地球物理方法。例如，淺層潛水可用電阻率剖面或GPR，深層承壓水可用電阻率測深、TDEM或MT。*資料采集與處理：按照規(guī)范要求進行野外數據采集，并進行必要的室內數據處理和格式轉換，如繪制等值線圖、剖面圖等。*定性解釋：分析地球物理場的空間分布特征，識別異常區(qū)域。例如，在電阻率圖上尋找低阻異常區(qū)；在地震剖面上識別反映含水構造（如背斜、斷層）的形態(tài)；在密度或磁場上尋找與含水層相關的局部異常。*定量或半定量解釋：嘗試利用反演方法獲取地下電性、聲波速度等參數的分布信息，或利用已知點數據進行標定，估算含水層的厚度、埋深等參數。*綜合評價：將地球物理解釋結果與區(qū)域地質圖、地貌圖、水文地質資料、鉆孔信息等進行綜合對比分析。重點關注異常區(qū)與已知含水區(qū)或有利構造的吻合程度。結合含水層賦存條件（如補給區(qū)、排泄區(qū)、隔水邊界），判斷異常區(qū)作為潛在含水區(qū)的可能性大小，初步評估其富水性。例如，一個位于有利構造帶（如背斜軸部、斷層附近）的低阻異常區(qū)，且根據電阻率反演結果顯示低阻層較厚，則可能被初步評價為富水性較好的含水區(qū)。評價結果應明確指出其初步性，強調需要進一步驗證。3.地球物理技術在地下水資源可持續(xù)利用中的作用：地球物理勘探技術在水資源的可持續(xù)利用中扮演著重要角色，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：*優(yōu)化水源地勘察與評價：在水源地選擇階段，利用地球物理方法快速、經濟地查明區(qū)域水文地質結構，圈定含水構造，探測含水層的分布范圍、埋深、厚度和初步富水性，為水源地優(yōu)化選址提供科學依據，避免盲目鉆探，節(jié)約勘探成本。*指導合理開采與動態(tài)監(jiān)測：地球物理方法可用于監(jiān)測地下水位的動態(tài)變化，判斷開采引起的地下水位下降范圍和速率。還可以用于追蹤地下水滲流方向和路徑，識別地下水污染羽的遷移擴散趨勢，為制定合理的開采方案和污染防治措施提供信息支持。*探查地下水儲量與潛力：雖然不能直接測量儲量，但地球物理方法可以通過探測含水層的規(guī)模、厚度和連通性，結合水文地質參數估算，間接評價含水層的儲水潛力，為水資源規(guī)劃和管理提供數據支撐。*輔助枯水期水源尋找：在枯水期或干旱期，深層地下水往往成為重要的水源。地球物理方法（如電阻率測深、TDEM、MT）能夠探測深層隱伏含水層或古含水通道，為尋找新的水源線索提供可能。*管理咸水入侵與修復：地球物理方法（特別是電阻率法）可