2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——地球物理學(xué)在水文災(zāi)害防治中的應(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)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.在利用電阻率法探測(cè)地下水時(shí)，若探測(cè)區(qū)域地下存在富水含水層，相對(duì)于周圍相對(duì)干燥的巖土層，其視電阻率值通常會(huì)（）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小2.地面重力測(cè)量常用于探測(cè)地表以下的（）。A.電阻率差異B.磁性物質(zhì)分布C.密度異常體D.地下水化學(xué)成分3.探地雷達(dá)（GPR）主要利用什么來(lái)探測(cè)地下結(jié)構(gòu)？（）A.電磁波在地下介質(zhì)中的傳播和反射特性B.地下介質(zhì)的自然電場(chǎng)變化C.重力場(chǎng)的變化D.地震波的走時(shí)差異4.滑坡體內(nèi)部常存在架空、破碎或飽水的軟弱帶，在進(jìn)行地球物理探測(cè)時(shí)，這類區(qū)域通常表現(xiàn)為（）。A.重力高異常B.磁性增強(qiáng)C.電阻率明顯降低D.速度明顯升高5.人工地震測(cè)深方法的主要目的是確定（）。A.地表淺層地形的起伏B.地下某一深度界面的位置C.地下水位的深度D.地震波在水平方向上的傳播路徑6.以下哪種地球物理方法對(duì)地下水位的探測(cè)較為敏感？（）A.淺層地震勘探B.地磁測(cè)量C.自然電場(chǎng)法D.重力測(cè)量7.當(dāng)需要探測(cè)深度較大的地下水腔體或陷落坑時(shí)，通常優(yōu)先考慮采用（）。A.探地雷達(dá)B.淺層電阻率剖面C.重力測(cè)量D.人工地震反射法8.地球物理反演的目的是（）。A.獲取地表的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)B.將觀測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為地下介質(zhì)參數(shù)的空間分布圖C.對(duì)地下介質(zhì)進(jìn)行物理建模D.確定地下介質(zhì)的具體化學(xué)成分9.在進(jìn)行水文地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)時(shí)，地球物理探測(cè)結(jié)果通常需要與其他哪些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析？（）A.遙感影像數(shù)據(jù)B.鉆探取樣數(shù)據(jù)C.水文氣象數(shù)據(jù)D.以上所有10.下列哪項(xiàng)不屬于地球物理方法在水文災(zāi)害防治中的直接應(yīng)用領(lǐng)域？（）A.滑坡災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃B.地面沉降監(jiān)測(cè)與預(yù)警C.地下管線探測(cè)（非災(zāi)害直接相關(guān)）D.泥石流的形成機(jī)制探究二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在題干橫線上）1.地球物理方法在水文災(zāi)害防治中，主要通過探測(cè)與災(zāi)害相關(guān)的______、______等物理場(chǎng)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.利用地震波探測(cè)地下結(jié)構(gòu)時(shí)，波速的增大通常意味著波通過介質(zhì)時(shí)所受的______增大。3.電阻率法中，電極排列方式主要有______和______兩種基本類型。4.重力異常的大小與地表及淺層地下的______有關(guān)。5.在進(jìn)行地球物理數(shù)據(jù)處理時(shí)，為了壓制噪聲、突出有效信號(hào)，常采用______等濾波方法。6.地下水賦存狀態(tài)的改變（如從干燥變?yōu)轱柡停┩鶗?huì)引起巖土體______和______的改變。7.地球物理探測(cè)結(jié)果解釋時(shí)，必須充分考慮______和______，不能脫離地質(zhì)背景。8.探測(cè)淺層地下空洞時(shí)，探地雷達(dá)利用的是電磁波在空洞與周圍介質(zhì)之間界面的______來(lái)成像。9.地球物理方法在地下水污染調(diào)查中，主要用于識(shí)別______和______。10.為了提高地球物理探測(cè)在復(fù)雜介質(zhì)中的分辨率和可靠性，常采用______或______等多種方法進(jìn)行綜合勘查。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述電阻率法的基本原理及其在探測(cè)地下水時(shí)的適用條件。2.簡(jiǎn)述重力勘探在地面沉降監(jiān)測(cè)中的主要應(yīng)用方式和原理。3.簡(jiǎn)述探地雷達(dá)（GPR）探測(cè)地下空洞的主要依據(jù)及其局限性。4.簡(jiǎn)述選擇地球物理方法進(jìn)行水文災(zāi)害勘查時(shí)應(yīng)考慮的主要因素。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某地區(qū)進(jìn)行電阻率測(cè)量，采用溫納裝置，電極距AB=10m。當(dāng)電位差測(cè)量值VAB=10mV時(shí)，電流表讀數(shù)IAB=2mA。已知電極常數(shù)K=2π。試計(jì)算該點(diǎn)位的視電阻率值。2.假設(shè)通過重力測(cè)量在某個(gè)區(qū)域發(fā)現(xiàn)了一個(gè)局部重力高異常，其布格重力異常值Δg=+30μGal。已知該區(qū)域上覆地殼的平均密度為ρ1=2.8g/cm3，下方異常體的平均密度為ρ2=2.0g/cm3，地殼平均厚度為H=35km。試用簡(jiǎn)單模型估算該異常體大致的埋深范圍（要求列出主要計(jì)算步驟和公式）。五、綜合應(yīng)用題（共25分）某山區(qū)發(fā)生滑坡風(fēng)險(xiǎn)，為評(píng)估其穩(wěn)定性并探明滑坡體內(nèi)部結(jié)構(gòu)及潛在的地下水富集區(qū)，計(jì)劃開展地球物理勘查工作。現(xiàn)初步考慮采用電阻率法、探地雷達(dá)和淺層地震勘探相結(jié)合的綜合方法。請(qǐng)簡(jiǎn)述：（1）三種方法在該滑坡勘查中各自的主要探測(cè)目標(biāo)是什么？（2）簡(jiǎn)述選擇這三種方法組合進(jìn)行勘查的理由。（3）針對(duì)滑坡體可能存在的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如破碎帶、富水軟弱帶、架空區(qū)）和外部環(huán)境（如地表水影響），分別說(shuō)明地球物理方法可能獲得的響應(yīng)特征。（4）在資料解釋時(shí)，需要注意哪些關(guān)鍵問題？如何利用多方法信息進(jìn)行綜合判斷以提高解釋的可靠性？試卷答案一、選擇題1.B2.C3.A4.C5.B6.C7.C8.B9.D10.C二、填空題1.物理場(chǎng)空間分布2.阻力3.電流電壓法電壓電流法（或Wenner四電極法Schlumberger電極法）4.密度5.低通濾波高通濾波（或數(shù)字濾波頻率濾波）6.電阻率介電常數(shù)7.地質(zhì)背景物理前提8.反射9.污染源污染羽10.多方法綜合多物理量綜合（或多個(gè)場(chǎng)地綜合多個(gè)方法綜合）三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：電阻率法原理基于巖土體導(dǎo)電性的差異。當(dāng)電流通過不同電阻率的巖土體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的電位分布。通過測(cè)量地表的電位差和電流，可以計(jì)算視電阻率。含水層、斷層破碎帶等通常比周圍干燥、致密巖土體導(dǎo)電性好（電阻率低），在電阻率測(cè)量的圖像上會(huì)表現(xiàn)為低阻異常區(qū)。適用條件主要是目標(biāo)體（如含水層、軟弱帶）與其周圍介質(zhì)之間存在明顯的電阻率差異。2.解析思路：地面沉降通常與地下松散沉積物的壓縮（固結(jié)）有關(guān)，這會(huì)導(dǎo)致地下介質(zhì)密度的變化。重力測(cè)量是基于萬(wàn)有引力定律，物體所受重力與其所處介質(zhì)的平均密度有關(guān)。當(dāng)?shù)叵麓嬖诿芏冉档偷膮^(qū)域（如過度抽取地下水導(dǎo)致的地層壓縮、空隙增大）時(shí)，其上覆區(qū)域的平均密度會(huì)相應(yīng)減小，從而導(dǎo)致地表重力值偏低，形成重力低異常。因此，可以通過監(jiān)測(cè)區(qū)域重力值的長(zhǎng)期變化來(lái)反映地面沉降的發(fā)生和發(fā)展。3.解析思路：GPR原理是向地下發(fā)射電磁波，當(dāng)電磁波遇到介電常數(shù)（或電阻率）差異顯著的界面（如空洞與周圍介質(zhì)）時(shí)會(huì)發(fā)生反射。通過接收反射波并分析其旅行時(shí)間、振幅、相位等信息，可以成像地下結(jié)構(gòu)。主要依據(jù)是空洞與周圍介質(zhì)在電磁波特性上的差異形成的反射信號(hào)。局限性包括：探測(cè)深度受限于電磁波在介質(zhì)中的衰減，對(duì)于規(guī)模較小、形狀不規(guī)則或埋藏較深的空洞探測(cè)效果有限；對(duì)良導(dǎo)體的探測(cè)效果可能受干擾；解釋結(jié)果強(qiáng)依賴于對(duì)地表和淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解。4.解析思路：選擇地球物理方法需綜合考慮多個(gè)因素：①災(zāi)害類型及其物理機(jī)制（如滑坡需關(guān)注結(jié)構(gòu)、含水，地面沉降需關(guān)注密度變化）；②目標(biāo)體的埋深和規(guī)模；③研究區(qū)的地質(zhì)和地球物理背景（是否存在探測(cè)障礙）；④可用的時(shí)間、經(jīng)費(fèi)和技術(shù)條件；⑤對(duì)探測(cè)結(jié)果的精度和可靠性要求；⑥現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件（如地形、植被覆蓋）；⑦是否需要與其他信息（如遙感、鉆探）結(jié)合。四、計(jì)算題1.解析思路：首先根據(jù)溫納裝置的電極常數(shù)公式K=2π*(AB/2)^2和給定的AB值計(jì)算系數(shù)。然后利用視電阻率公式ρs=K*V/I計(jì)算視電阻率。計(jì)算過程：K=2π*(10/2)^2=2π*25=50π≈157.08ρs=157.08*10/2=785.4Ω·m答案：視電阻率值為785.4Ω·m。2.解析思路：布格重力異常主要反映了地殼頂部以下一定范圍內(nèi)的密度異常。可以使用密度差和異常值估算異常體的近似深度。這里可以用一個(gè)簡(jiǎn)化的球體或柱體模型近似，公式為Δg≈(4/3)πG(ρ1-ρ2)V/R^3，其中G為引力常數(shù)，V為體積，R為球心距地表的距離。簡(jiǎn)化推導(dǎo)或使用經(jīng)驗(yàn)公式Δg≈(ρ1-ρ2)g*h/(ρ1*H)（其中h為埋深，適用于h<<H的情況），或更常用的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系Δg(μGal)≈(ρ1-ρ2)(g/cm3)*g(cm/s2)*h(km)/(ρ1(g/cm3)*H(km))。注意單位換算。計(jì)算過程：Δg≈(ρ1-ρ2)g*h/(ρ1*H)h≈Δg*ρ1*H/((ρ1-ρ2)*g)代入數(shù)據(jù)（注意單位統(tǒng)一：g=980cm/s2，H=35000cm，Δg=30*10^-6*980cm/s2）：h≈(30*10^-6*980*2.8*35000)/((2.8-2.0)*980)h≈(30*10^-6*2.8*35000)/(0.8)h≈(30*2.8*35)/0.8*10^-6h≈(2940)/0.8*10^-6h≈3675*10^-6km=3.675km答案：異常體大致埋深約為3.675公里。五、綜合應(yīng)用題（1）解析思路：電阻率法主要探測(cè)目標(biāo)：滑坡體內(nèi)部的富水軟弱帶、破碎帶、空洞、地下水位線等；滑坡后緣的拉張裂隙；滑坡前緣的推擠變形特征。探地雷達(dá)主要探測(cè)目標(biāo)：滑坡體淺表層（幾米至十幾米）的空洞、裂縫、軟弱層分布。淺層地震勘探主要探測(cè)目標(biāo)：滑坡體內(nèi)部較大的斷裂構(gòu)造、地層界面的起伏、空洞或軟弱帶的分布范圍和深度。（2）解析思路：綜合方法能提供更全面的信息。電阻率法覆蓋范圍廣，適合初步探測(cè)和圈定異常區(qū)域，但對(duì)深部細(xì)節(jié)分辨率不高。探地雷達(dá)探測(cè)淺部細(xì)節(jié)能力強(qiáng)，但深度有限。淺層地震勘探介于兩者之間，能探測(cè)一定深度和規(guī)模的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。三者物理基礎(chǔ)不同，探測(cè)信息互補(bǔ)，結(jié)合分析可以減少單一方法的局限性，提高對(duì)滑坡體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地下水分布判斷的準(zhǔn)確性和可靠性。（3）解析思路：①破碎帶/富水軟弱帶：電阻率法可能表現(xiàn)為低阻異常；探地雷達(dá)可能顯示高/低幅反射或彌漫性異常；淺層地震可能出現(xiàn)波速降低和/或波組干擾。②架空區(qū)：電阻率法可能表現(xiàn)為高阻異常（或電阻率曲線形狀異常）；探地雷達(dá)可能顯示強(qiáng)反射或缺失反射；淺層地震可能顯示波速升高和/或波路彎曲。③地表水影響：電阻率法測(cè)量易受干擾，曲線形態(tài)復(fù)雜；探地雷達(dá)信號(hào)衰減加劇，圖像質(zhì)量下降；淺層地震波場(chǎng)可能畸變。④結(jié)合外部環(huán)境：如植被覆蓋區(qū)，探地雷達(dá)信號(hào)衰減大，電阻率法受影響相對(duì)??；靠近河流區(qū)域，電阻率法可探測(cè)到地下水與河水的聯(lián)系。（4）解析思路：①需注意：①地表地形、植被、文化設(shè)施的干擾；②原始數(shù)據(jù)的