2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球物理學(xué)對地下環(huán)境環(huán)保的研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填涂在答題卡相應(yīng)位置）1.在利用地球物理方法探測地下水污染時，通常將污染物視為與周圍介質(zhì)不同的（）。A.密度體B.磁化體C.電性體D.彈性體2.相較于電阻率法，電磁法在探測深層地下水污染時具有的優(yōu)勢主要在于（）。A.空間分辨率更高B.對低阻污染體響應(yīng)更靈敏C.對高阻圍巖干擾較小D.數(shù)據(jù)采集更直觀3.利用地震波探測地下儲罐泄漏時，主要利用了泄漏區(qū)域與周圍介質(zhì)在（）上的差異。A.電阻率B.磁化率C.密度D.彈性波速度4.在進(jìn)行土壤污染調(diào)查時，若已知污染物為導(dǎo)電性強的有機物，則（）方法可能不是首選。A.瞬時電磁法B.電阻率法C.自然電位法D.重力法5.重力法在地下環(huán)境監(jiān)測中，主要用于探測（）引起的重力異常。A.地下空洞B.地下含水層C.地下鹽類礦床D.地下電纜6.地球物理反演的目的是（）。A.獲取原始的地球物理數(shù)據(jù)B.將觀測到的地球物理響應(yīng)轉(zhuǎn)換成地下結(jié)構(gòu)或參數(shù)信息C.對地球物理數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理D.選擇合適的地球物理探測方法7.在地下水污染修復(fù)過程中，利用地球物理方法進(jìn)行監(jiān)測，主要關(guān)注的是（）的變化。A.地下結(jié)構(gòu)形態(tài)B.污染物分布范圍和濃度C.地表植被狀況D.大氣溫度變化8.對于探測淺層、范圍較小的地下污染源，以下哪種方法可能更有效？（）A.大面積二維電法測量B.三維地震勘探C.瞬時電磁剖面法D.廣域重力測量9.地下水入侵沿海地區(qū)的環(huán)境問題，利用地球物理方法進(jìn)行勘查時，主要關(guān)注的是（）。A.地下鹽度分布B.地下水位深度C.淡水與海水界面位置D.地表沉降速率10.地球物理方法在環(huán)境災(zāi)害（如地面沉降）預(yù)測中，主要提供的是（）信息。A.災(zāi)害發(fā)生的歷史原因B.災(zāi)害發(fā)生的具體時間C.致災(zāi)的地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)變化D.災(zāi)害對地表建筑的影響程度二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置）1.地球物理方法在地下環(huán)境監(jiān)測中，其探測的介質(zhì)物理性質(zhì)主要包括密度、磁化率、電導(dǎo)率和______等。2.電阻率法探測地下水污染時，通常將污染源視為______體。3.電磁法分為時間域電磁法（TDEM）和______域電磁法（FEM）兩種主要類型。4.地震法在環(huán)境領(lǐng)域可用于探測地下空洞、垃圾填埋場和______等。5.重力法通過測量______的變化來探測地下密度異常。6.地球物理數(shù)據(jù)處理中，濾波主要用于______和增強有用信號。7.地球物理反演常用的方法有最小二乘法、______和正則化方法等。8.在進(jìn)行場地污染調(diào)查時，地球物理方法通常需要與______和地球化學(xué)方法相結(jié)合進(jìn)行綜合評價。9.地下水污染羽的地球物理探測，通常需要關(guān)注污染羽的______和運移方向。10.地球物理方法在環(huán)境監(jiān)測中的優(yōu)勢在于能夠快速獲取大范圍、______的地下信息。三、簡答題（每題5分，共20分。請將答案寫在答題卡相應(yīng)位置）1.簡述利用電阻率法探測地下石油泄漏的基本原理。2.比較電法勘探和電磁法勘探在探測淺層地下水污染方面的主要異同點。3.簡述利用地震法探測地下儲罐泄漏時，野外數(shù)據(jù)采集需要注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。4.簡述在進(jìn)行地下環(huán)境地球物理勘查時，選擇探測方法需要考慮的主要因素。四、計算題（每題7分，共14分。請將計算過程和答案寫在答題卡相應(yīng)位置）1.某區(qū)域地下介質(zhì)分為上、下兩層，上層為電阻率ρ?=100Ω·m的砂土，厚度h?=10m；下層為電阻率ρ?=500Ω·m的粘土。在地表進(jìn)行電法測量，測量點距AB=20m。若測得AB兩點間的電位差V_AB=-10mV，電流強度I_AB=0.1mA。請據(jù)此估算地下粘土層的深度h?（假設(shè)電流垂直向下流入，使用簡單一維模型）。2.在進(jìn)行瞬時電磁法（TDEM）探測時，發(fā)射線圈一次通以正向電流I+，二次通以反向電流I-（大小相等），測量接收線圈在兩個時刻產(chǎn)生的電壓信號V+和V-。若已知發(fā)射電流頻率f、線圈幾何參數(shù)和地下電導(dǎo)率σ，請簡述如何利用這些測量值估算地下電導(dǎo)率隨深度的變化。五、論述題（每題11分，共22分。請將答案寫在答題卡相應(yīng)位置）1.針對一個可能的工業(yè)區(qū)地下水污染場地，論述如何設(shè)計一套綜合性的地球物理勘探方案，以查明污染源位置、污染羽分布范圍和主要運移方向。請說明需要選擇哪些地球物理方法，并簡述每個方法在方案中的作用。2.論述地球物理方法在土壤修復(fù)效果監(jiān)測中的應(yīng)用潛力。具體可以監(jiān)測哪些方面的變化？如何通過地球物理數(shù)據(jù)來評估修復(fù)效果？---試卷答案一、選擇題1.C2.B3.D4.D5.A6.B7.B8.C9.C10.C二、填空題1.彈性波速度2.低阻3.頻率4.地下污染羽5.重力加速度6.抑制噪聲7.遺傳算法8.地質(zhì)9.形態(tài)10.非侵入式三、簡答題1.解析思路：利用電阻率法探測石油泄漏，主要是基于石油與周圍土壤或水體的導(dǎo)電性差異。石油通常呈油狀，電阻率遠(yuǎn)高于含水土壤或地層水，有時也高于干燥土壤。因此，在電阻率測井或電法剖面中，石油泄漏區(qū)域會表現(xiàn)為電阻率異常增高（高阻異常）的“丘狀”或“舌狀”體。2.解析思路：電法與電磁法探測淺層地下水污染的共性在于都能通過測量電阻率或電導(dǎo)率的變化來發(fā)現(xiàn)與正常介質(zhì)不同的污染體（通常污染水體或有機污染物會降低介質(zhì)電阻率）。差異在于：電法（特別是電阻率法）測量的是穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)電流場的分布，對淺層、小范圍、高阻異常體較敏感，但布設(shè)相對復(fù)雜；電磁法（特別是TDEM）測量的是時變電磁場的感應(yīng)電壓，對良導(dǎo)體（低阻異常體）響應(yīng)更靈敏，數(shù)據(jù)采集速度快，布設(shè)靈活，尤其適用于探測地下水、金屬污染等，但對圍巖電性不均勻性較敏感。3.解析思路：利用地震法探測地下儲罐泄漏，野外數(shù)據(jù)采集需注意：首先，明確探測目標(biāo)（泄漏點、泄漏范圍、儲罐結(jié)構(gòu)）和地質(zhì)背景；其次，合理選擇震源類型（如敲擊、炸藥）和儀器（地震儀、檢波器）；再次，根據(jù)探測深度和精度要求，設(shè)計合適的測線布置方式（如縱橫測線、共中心點觀測）；然后，確保檢波器耦合良好，震源能量足夠且穩(wěn)定；最后，注意現(xiàn)場環(huán)境噪聲干擾，必要時采取掩蔽或多次觀測等措施，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。4.解析思路：選擇地球物理探測方法需考慮：第一，探測目標(biāo)體的物理性質(zhì)及其與周圍介質(zhì)的差異（如密度、電導(dǎo)率、波速差異）；第二，目標(biāo)體的埋深、規(guī)模和形狀；第三，探測區(qū)域的地質(zhì)和地形條件；第四，所需的探測精度和分辨率；第五，經(jīng)濟成本和工期要求；第六，現(xiàn)場環(huán)境條件（如電磁干擾、安全限制）；第七，已有的地質(zhì)資料和地球物理信息。四、計算題1.解析思路：假設(shè)電流垂直向下流，AB間電位差主要受下層粘土電阻率影響。利用地中電偶模型或簡單一維電阻率模型計算。設(shè)A點電流流入，B點電流流出，地層深度為h。根據(jù)電位差公式（簡化形式）V_AB≈ρ*I*L/(2πh?)+ρ*I*L/(2πh?)，其中L=20m,I=0.1mA,V_AB=-10mV。由于是負(fù)值，說明實際電位B高于A，假設(shè)上層砂土電阻率較低，主要異常由下層引起。估算時，可假設(shè)電流主要流過下層，簡化為V_AB≈ρ?*I*L/(2πh?)，則h?≈ρ?*I*L/(2π|V_AB|)。代入數(shù)值計算。注意單位換算（Ω·m,mA,mV->Ω·m,A,V）。計算過程：h?≈(500Ω·m)*(0.1mA/1000)*(20m)/(2π*10mV/1000V)≈(500*0.0001*20)/(2π*0.01)m≈10/(0.02π)m≈10/0.0628m≈159.15m。由于題目條件簡化，此結(jié)果僅供示例，實際反演更復(fù)雜。2.解析思路：TDEM方法估算電導(dǎo)率變化主要利用感應(yīng)電壓與電導(dǎo)率、幾何參數(shù)和電流頻率的關(guān)系。在一次正向電流I+和反向電流I-（大小相等）激發(fā)下，接收線圈產(chǎn)生的電壓信號V+和V-與地下電導(dǎo)率σ有關(guān)。通常利用二次電壓的差值或比值來消除一次場影響，并結(jié)合頻率f來建立與電導(dǎo)率的關(guān)系。例如，可以使用經(jīng)驗公式或理論模型（如頻域電磁響應(yīng)公式）來反演電導(dǎo)率剖面。簡述時需說明利用哪個量（如二次電壓差、比值）以及它與電導(dǎo)率頻率依賴性的基本關(guān)系。五、論述題1.解析思路：設(shè)計綜合性地球物理勘探方案需遵循由淺入深、由宏觀到微觀的原則。首先，進(jìn)行區(qū)域性的地球物理普查，如重力法或航空磁法，快速了解場地整體地下結(jié)構(gòu)、異常分布和潛在污染區(qū)域，為后續(xù)詳查提供依據(jù)。然后，針對重點區(qū)域或疑似污染區(qū)，采用高分辨率方法進(jìn)行詳查。對于探測泄漏源位置和范圍，可選擇電阻率法（如偶極-偶極、溫納）、電磁法（如質(zhì)子磁力儀、瞬態(tài)電磁法）或探地雷達(dá)（GPR）等，特別是電磁法對探測地下水泄漏和某些有機污染物較有效。對于查明污染羽分布范圍和運移方向，可結(jié)合電阻率法、電磁法、地震法（如折射或反射法探測含水層界面和結(jié)構(gòu)）進(jìn)行綜合測量。最后，所有數(shù)據(jù)需要進(jìn)行careful數(shù)據(jù)處理和聯(lián)合反演解釋，并結(jié)合水文地質(zhì)資料，綜合判斷污染狀況。2.解析思路：地球物理方法在土壤修復(fù)效果監(jiān)測中具有非侵入、快速、大范圍的優(yōu)勢?？梢员O(jiān)測：第一，介電常數(shù)變化，與土壤含水量和孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)，可用于監(jiān)測水分遷移和有機質(zhì)降解；第二，電阻率/電導(dǎo)率