2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——地球物理學(xué)在大型水庫(kù)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）1.簡(jiǎn)述電阻率法在探測(cè)大型水庫(kù)庫(kù)岸滲漏通道中的基本原理及其主要的應(yīng)用形式。2.時(shí)間域電磁法（TDEM）相比于頻率域電磁法（FEM）在水庫(kù)地下水監(jiān)測(cè)方面有哪些優(yōu)勢(shì)？3.簡(jiǎn)述利用地震勘探方法探測(cè)水庫(kù)區(qū)隱伏斷裂構(gòu)造的主要依據(jù)是什么？4.重力勘探在大型水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)中可以用來(lái)探測(cè)哪些類(lèi)型的異常地質(zhì)體？其基本原理是什么？5.在水庫(kù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，選擇使用探地雷達(dá)（GPR）進(jìn)行近地表探測(cè)時(shí)，需要考慮哪些主要的技術(shù)限制因素？6.綜合說(shuō)明地球物理方法在水庫(kù)誘發(fā)地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中可能發(fā)揮的作用。二、論述題（每題10分，共40分）7.詳細(xì)論述如何利用電法勘探資料來(lái)評(píng)價(jià)大型水庫(kù)庫(kù)岸的穩(wěn)定性。8.針對(duì)大型水庫(kù)庫(kù)底滲漏監(jiān)測(cè)，比較TDEM法與淺層電阻率法的探測(cè)原理、適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。9.闡述在進(jìn)行水庫(kù)區(qū)域地球物理勘探時(shí)，需要綜合考慮哪些因素來(lái)選擇合適的勘探方法組合？10.討論地球物理監(jiān)測(cè)技術(shù)在長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水庫(kù)環(huán)境地質(zhì)變化（如地下水水位、庫(kù)水入侵范圍等）方面的應(yīng)用潛力與面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、簡(jiǎn)答題1.答案：電阻率法通過(guò)測(cè)量地電場(chǎng)的分布來(lái)探測(cè)介質(zhì)電阻率的差異。庫(kù)岸滲漏通道通常由低電阻率的飽和或含水量高的土壤、砂層、裂隙水組成，與周?chē)鄬?duì)高電阻率的基巖或干燥土體形成電性差異。利用電阻率剖面法或sounding法，可以定位這些低阻異常體，從而探測(cè)滲漏通道的位置和走向。主要應(yīng)用形式包括：偶極-偶極剖面法、溫納sounding法、斯倫貝謝sounding法等用于探測(cè)淺層滲漏；大功率電阻率法用于探測(cè)深部或規(guī)模較大的滲漏通道。解析思路：考察對(duì)電阻率法基本原理（測(cè)量電阻率差異）和水庫(kù)滲漏監(jiān)測(cè)應(yīng)用（滲漏通道通常表現(xiàn)為低阻異常）的理解。要求說(shuō)明滲漏通道的電性特征以及基本的探測(cè)方法類(lèi)型。2.答案：TDEM法的主要優(yōu)勢(shì)在于：①對(duì)感應(yīng)電流的探測(cè)更敏感，尤其適合探測(cè)低電導(dǎo)率背景下的高電導(dǎo)率目標(biāo)（如地下水體）；②系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，野外施工效率較高，尤其在復(fù)雜地形條件下；③對(duì)于探測(cè)具有一定時(shí)間延遲的地下水流動(dòng)或脈動(dòng)信號(hào)具有潛力；④數(shù)據(jù)處理和反演算法相對(duì)成熟。解析思路：考察對(duì)TDEM和FEM兩種方法在水庫(kù)監(jiān)測(cè)（特別是地下水）應(yīng)用中的性能差異的理解。要求對(duì)比指出TDEM在靈敏度、系統(tǒng)復(fù)雜度、適用場(chǎng)景等方面的具體優(yōu)勢(shì)。3.答案：利用地震勘探方法探測(cè)隱伏斷裂構(gòu)造的主要依據(jù)是：①地震波（特別是P波）在遇到斷裂帶時(shí)會(huì)發(fā)生反射、折射、繞射等能量變化，形成特定的地震異常現(xiàn)象（如斷點(diǎn)反射、繞射體、波組中斷、能量衰減變化等）；②斷裂帶通常伴隨著巖石破碎、孔隙度增加等，可能導(dǎo)致波速降低或異常，從而在地震記錄上反映出來(lái)；③通過(guò)對(duì)地震反射剖面或折射數(shù)據(jù)的解釋?zhuān)梢宰R(shí)別出斷層的展布位置、傾向、傾角等幾何參數(shù)。解析思路：考察地震波與斷裂構(gòu)造相互作用的基本原理以及如何通過(guò)地震數(shù)據(jù)特征識(shí)別斷裂。要求解釋反射、折射、繞射等基本地震學(xué)現(xiàn)象與斷裂帶地質(zhì)特征的關(guān)聯(lián)。4.答案：重力勘探可以用來(lái)探測(cè)密度差異明顯的地質(zhì)體，在水庫(kù)監(jiān)測(cè)中可用于探測(cè)：①庫(kù)岸或大壩基底的基巖頂面起伏，判斷是否存在臨空面或軟弱接觸帶，評(píng)估穩(wěn)定性；②大壩內(nèi)部或壩基存在的空洞、裂縫、通道等低密度異常；③庫(kù)水入侵導(dǎo)致的上覆沉積層密度降低形成的異常；④區(qū)域性隱伏斷裂構(gòu)造引起的密度變化。其基本原理是利用重力儀測(cè)量由地球質(zhì)量分布不均引起的重力場(chǎng)變化（重力異常），密度越大的區(qū)域，其上方的重力值相對(duì)越高。解析思路：考察重力勘探的基本原理（測(cè)量重力異常與密度關(guān)系）以及在水庫(kù)監(jiān)測(cè)中可探測(cè)的具體地質(zhì)對(duì)象。要求列舉并簡(jiǎn)要說(shuō)明能引起重力異常的水庫(kù)相關(guān)地質(zhì)問(wèn)題。5.答案：探地雷達(dá)（GPR）在水庫(kù)監(jiān)測(cè)中近地表探測(cè)的主要技術(shù)限制因素包括：①探測(cè)深度有限，受介質(zhì)電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率影響顯著，在高導(dǎo)電性（如飽和粘土、純水）或金屬結(jié)構(gòu)附近探測(cè)效果差；②數(shù)據(jù)質(zhì)量易受近地表不均勻性（如雜亂填土、植被根系）和施工環(huán)境影響（如耦合不良）；③對(duì)水平層狀介質(zhì)效果較好，對(duì)復(fù)雜構(gòu)造或非線性體探測(cè)能力有限；④解釋解釋主觀性強(qiáng)，易受噪聲和偽像干擾；⑤設(shè)備成本相對(duì)較高，尤其在需要大面積覆蓋時(shí)。解析思路：考察對(duì)GPR技術(shù)原理及其局限性的理解。要求從探測(cè)介質(zhì)（電/磁導(dǎo)率）、近地表?xiàng)l件、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、數(shù)據(jù)質(zhì)量和成本等多個(gè)方面列舉GPR在近地表應(yīng)用中的主要限制。6.答案：地球物理方法在水庫(kù)誘發(fā)地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中可能發(fā)揮的作用包括：①通過(guò)地震勘探（如折射、反射）和重力勘探探測(cè)庫(kù)區(qū)及壩基深部斷裂構(gòu)造的分布、活動(dòng)性及應(yīng)力狀態(tài)，識(shí)別潛在的發(fā)震構(gòu)造；②利用大地電磁測(cè)深（MT）或地震層析成像（Tomography）探測(cè)地殼電性結(jié)構(gòu)或波速結(jié)構(gòu)，了解地下介質(zhì)性質(zhì)和構(gòu)造格局，評(píng)估應(yīng)力積累環(huán)境；③通過(guò)重力、磁力測(cè)量結(jié)合地質(zhì)資料，評(píng)估大型水庫(kù)蓄水后對(duì)地下介質(zhì)密度、應(yīng)力狀態(tài)可能產(chǎn)生的影響；④在地震活動(dòng)性較高的區(qū)域，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造背景，評(píng)估水庫(kù)加載對(duì)區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的影響，進(jìn)行震源機(jī)制和危險(xiǎn)性概率的初步評(píng)估。解析思路：考察對(duì)地球物理方法在地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)、介質(zhì)結(jié)構(gòu)成像、應(yīng)力環(huán)境分析等方面能力的理解，以及如何將這些能力應(yīng)用于水庫(kù)誘發(fā)地震評(píng)價(jià)的具體環(huán)節(jié)。要求綜合說(shuō)明不同方法的作用和側(cè)重點(diǎn)。二、論述題7.答案：利用電法勘探評(píng)價(jià)大型水庫(kù)庫(kù)岸穩(wěn)定性主要依據(jù)電性差異進(jìn)行判釋。首先，選擇合適的電法陣列（如剖面法、sounding法），系統(tǒng)性地測(cè)量庫(kù)岸地電斷面或垂直電導(dǎo)率剖面。然后，分析測(cè)量結(jié)果，識(shí)別反映不同地質(zhì)單元的電性異常：低阻異常通常對(duì)應(yīng)于飽水松散沉積物、軟弱夾層、風(fēng)化破碎帶、裂隙發(fā)育區(qū)等不穩(wěn)定因素；高阻異常則代表相對(duì)穩(wěn)定的基巖或干燥硬質(zhì)巖土。結(jié)合地質(zhì)調(diào)查、鉆孔資料和物探結(jié)果，解釋這些電性異常體的地質(zhì)含義。重點(diǎn)關(guān)注低阻異常帶的展布范圍、位置（是否靠近庫(kù)水）、厚度及其與風(fēng)化程度、結(jié)構(gòu)面的關(guān)系。綜合評(píng)價(jià)這些不穩(wěn)定因素對(duì)庫(kù)岸整體穩(wěn)定性的影響程度，識(shí)別潛在的滑坡、崩塌風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，為庫(kù)岸治理提供依據(jù)。同時(shí)，應(yīng)考慮季節(jié)性水位變化對(duì)庫(kù)岸電性特征的影響。解析思路：考察將電法勘探技術(shù)應(yīng)用于解決具體工程地質(zhì)問(wèn)題的能力。要求闡述從方法選擇、數(shù)據(jù)采集、異常識(shí)別、地質(zhì)解釋到穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的完整流程，并強(qiáng)調(diào)結(jié)合其他資料進(jìn)行綜合分析的重要性。8.答案：TDEM法與淺層電阻率法都是常用的近地表電法探測(cè)技術(shù)，在水庫(kù)庫(kù)底滲漏監(jiān)測(cè)中各有特點(diǎn)。TDEM法通過(guò)測(cè)量感應(yīng)電流隨時(shí)間衰減的信號(hào)來(lái)探測(cè)地下電性結(jié)構(gòu)。其原理是基于電磁感應(yīng)，對(duì)變化的電流敏感。在水庫(kù)滲漏監(jiān)測(cè)中，TDEM能較好地探測(cè)到地下水體（相對(duì)高電導(dǎo)率）的橫向分布和縱向延伸，尤其適合大面積快速普查，能夠有效區(qū)分高、低電導(dǎo)率異常體。其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，野外效率高，對(duì)地下水流動(dòng)有較好的響應(yīng)潛力。缺點(diǎn)是探測(cè)深度受發(fā)射頻率和探測(cè)時(shí)長(zhǎng)影響，淺層干擾較敏感，數(shù)據(jù)解釋需要一定的經(jīng)驗(yàn)。淺層電阻率法（如溫納、斯倫貝謝法）通過(guò)測(cè)量穩(wěn)態(tài)電流產(chǎn)生的電壓降來(lái)計(jì)算視電阻率。其原理是歐姆定律的應(yīng)用。該方法直接測(cè)量介質(zhì)對(duì)穩(wěn)態(tài)電流的阻礙能力。優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單直觀，對(duì)淺層、小范圍、高阻異常的響應(yīng)較靈敏，儀器設(shè)備成熟。缺點(diǎn)是探測(cè)深度有限，易受地表和淺層介質(zhì)不均勻性影響，對(duì)探測(cè)目標(biāo)與圍巖的電性差異要求較高，難以有效區(qū)分兩種相近的低阻異常。因此，TDEM更適用于大面積、中等深度地下水體的探測(cè)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；淺層電阻率法更適用于近壩基、庫(kù)底局部區(qū)域的詳細(xì)探測(cè)。選擇哪種方法取決于具體的監(jiān)測(cè)目標(biāo)（范圍、深度）、地質(zhì)背景（電性分布）和經(jīng)費(fèi)預(yù)算。解析思路：考察對(duì)兩種具體電法探測(cè)原理、性能特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)的深入理解和對(duì)比能力。要求明確指出各自在探測(cè)目標(biāo)（水體類(lèi)型、深度）、抗干擾能力、探測(cè)效率、成本等方面的差異，并結(jié)合水庫(kù)滲漏監(jiān)測(cè)的具體需求進(jìn)行方法選擇討論。9.答案：選擇合適的地球物理勘探方法組合進(jìn)行水庫(kù)監(jiān)測(cè)時(shí)，需要綜合考慮以下因素：①監(jiān)測(cè)目標(biāo)：首先要明確具體的監(jiān)測(cè)任務(wù)，是探測(cè)滲漏通道、評(píng)估庫(kù)岸穩(wěn)定性、監(jiān)測(cè)水位變化還是研究誘發(fā)地震？不同的目標(biāo)對(duì)探測(cè)深度、精度、分辨率的要求不同。②地質(zhì)條件：水庫(kù)區(qū)域的基巖類(lèi)型、覆蓋層厚度與性質(zhì)、斷裂發(fā)育情況、地下水系統(tǒng)特征等地質(zhì)背景是選擇方法的基礎(chǔ)。例如，在覆蓋層厚的地區(qū)，地震勘探（特別是折射法）可能需要配合深穿透方法；在基巖裸露或出露較好的地區(qū)，則可選方法更多樣。③勘探深度：目標(biāo)體埋深決定了所需方法的探測(cè)能力。淺層探測(cè)可選方法多（如電阻率、GPR、淺層地震）；深層探測(cè)則常需要重、磁、大地電磁或地震深反射/轉(zhuǎn)換波方法。④精度與分辨率要求：對(duì)滲漏通道的定位精度要求高，可能需要分辨率高的方法（如GPR、探地雷達(dá)）；對(duì)區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，則可采用相對(duì)宏觀的方法（如重、磁、中深層地震）。⑤成本與時(shí)間限制：不同方法的設(shè)備投入、野外施工效率、數(shù)據(jù)處理解釋復(fù)雜度和費(fèi)用差異很大。大型水庫(kù)監(jiān)測(cè)往往需要在有限的時(shí)間和預(yù)算內(nèi)完成，需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。⑥已有資料與區(qū)域經(jīng)驗(yàn)：充分利用已有的地質(zhì)圖、鉆孔、遙感等資料，結(jié)合本地區(qū)地球物理探測(cè)的成功經(jīng)驗(yàn)，可以提高方法選擇的科學(xué)性。⑦環(huán)境因素：水庫(kù)的水文條件（水位變化）、地形地貌、作業(yè)空間等也會(huì)影響方法的選擇和實(shí)施。例如，水底探測(cè)主要考慮聲學(xué)方法（聲納）。綜合考慮這些因素，通常需要采用多種方法組合（多學(xué)科綜合）的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以獲取更全面、可靠的信息。解析思路：考察對(duì)地球物理勘探方法選擇原則的全面理解和系統(tǒng)思考能力。要求從監(jiān)測(cè)目標(biāo)、地質(zhì)背景、探測(cè)深度、精度要求、經(jīng)濟(jì)性、已有資料、環(huán)境條件等多個(gè)維度進(jìn)行分析，體現(xiàn)綜合決策的思想。10.答案：地球物理監(jiān)測(cè)技術(shù)在長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水庫(kù)環(huán)境地質(zhì)變化方面具有顯著的應(yīng)用潛力。對(duì)于地下水水位變化監(jiān)測(cè)，可以通過(guò)周期性測(cè)量電阻率剖面或TDEM響應(yīng)，利用電性參數(shù)（如視電阻率、感應(yīng)電壓）對(duì)含水飽和度的變化敏感這一特性，間接反映地下水位（水力聯(lián)系）的動(dòng)態(tài)變化。對(duì)于庫(kù)水入侵范圍的監(jiān)測(cè)，同樣利用電阻率/電導(dǎo)率的變化，可以繪制等值線圖，動(dòng)態(tài)追蹤高導(dǎo)電水體（庫(kù)水）的邊界移動(dòng)。在監(jiān)測(cè)庫(kù)岸穩(wěn)定性方面，可以通過(guò)重復(fù)進(jìn)行地震剖面或電阻率測(cè)線，對(duì)比不同時(shí)期的探測(cè)結(jié)果，識(shí)別異常體（如軟弱帶、滲漏通道、變形體）的范圍、形態(tài)、電阻率/波速特征的變化，評(píng)估庫(kù)岸穩(wěn)定性趨勢(shì)。對(duì)于水庫(kù)誘發(fā)地震的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，可以利用地震臺(tái)網(wǎng)結(jié)合大地電磁測(cè)深等方法，周期性獲取地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)信息，分析其長(zhǎng)期變化與地震活動(dòng)的關(guān)系。潛力在于能夠提供大范圍、相對(duì)快速、連續(xù)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，有助于揭示環(huán)境地質(zhì)變化的時(shí)空演化規(guī)律。面臨的挑戰(zhàn)主要包括：①信號(hào)弱、分辨率低：地球物理方法探測(cè)的通常是間接信息，受噪聲干擾大，對(duì)微小、局部的變化可能難以精確捕捉。②解釋的主觀性與不確定性：地球物理數(shù)據(jù)解釋強(qiáng)烈依賴(lài)于地質(zhì)模型，同一數(shù)據(jù)可能對(duì)應(yīng)多種地質(zhì)解釋?zhuān)嬖谝欢ǖ牟淮_定性。③環(huán)境因素影響：水位漲落、降雨入滲、凍融循環(huán)等環(huán)境因素會(huì)顯著影響地球物