中国地球物理学会第33届学术年会分专题研讨会剪影讨论会纪要

59-环境地球物理技术应用与研究进展


召集人: 杨进 田舍 李学军 武炜
      提交论文12篇,其中学生论文4篇;口头报告6篇,其中学生报告3篇;张贴报告6篇,其中学生张贴1篇。本年度联合学术处会论文来自全国8家单位,有4所大学(成都理工大学、华东理工大学、中国地质大学(武汉)、长安大学),4所研究单位(中国地震局兰州地震研究所、中国国土资源航空物探遥感中心、北京市地质勘察技术院、北京水工资环新技术开发有限公司)。
一、论文涉及的主要内容及主要成果
      包括了环境、工程、地下水、地质灾害、隧道施工、有机物渗漏污染探测、地铁施工、未爆弹(简称UXO)、地热水勘查、海水入侵等各个应用领域。涉及到的环境地球物理方法有高密度电法、伽马测井、陆地声纳法、瑞利波法、磁法、电磁方法、航空重磁、航空电磁等。
      报告内容主要有地下水污染运移规律的电场特征法物理模拟研究、Ra-Rn平衡位移效应对伽马测井的影响、元宝山隧道在特大暴雨后发生病害的原因探查、隧道施工地质预报方面的精细探查技术、利用接收函数幅度信息确定青藏高原东北缘浅部S波速度、高密度电法三极装置的异常特征分析与应用研究、高密度电阻率法在探测有机物渗漏污染的适宜性探讨、地铁上方施工产生的隐患源的探查、瑞利波小波变换探测浅地表裂缝、全球UXO现状及地球物理探测系统、航空物探在地热水勘查领域的应用、航空电磁法海水入侵调查技术及应用。本专题报告充分展示了环境与工程地球物理方法与技术在环境污染、工程建设、地下水保护、地质灾害、公共安全等领域的良好的应用效果和巨大的发展前景。
二、新的学术观点、学术生长点和科技动向
      1、航空重磁方法在地热水勘查中具有大范围勘查,成本低、周期短等优势,在圈定地热远景区方面具有明显效果。重磁方法的异常特征表明,在地热田上方由于温度的升高,产生岩石的去磁和密度的降低,表现出磁异常与自由空气重力异常的负相关及磁异常与布格重力异常的正相关,成为地热勘查的良好的指示特征。电阻率与温度的良好相关性,成为航空电磁法预测地下深部地热的温度的重要的指示参数,具有重要的开发和研究的潜力。
      2、未爆弹(简称UXO)指在战争期间遗留在“前军事场地”地表浅部或海底的弹药。美国UXO地球物理探测经验丰富,技术体系成熟,代表了世界先进水平,我国在UXO探测方面还存在很多短板,建议我国在一带一路新形势下,在相关单位的牵头下,开展海陆空立体化探测方法体系,加强军地双方战略合作,建立完善的管理体系和标准体系,积极开拓国际市场,开展国际合作与援助。
      3、陆地声纳法是为隧道施工地质预报而设计发明的,研究、设计之初就考虑到隧道中的工作条件,隧道施工的要求,集成地球物理和非地球物理的技术,在许多工程中解决了实际问题,但是作为地球物理方法,资料的定性、定量解释是关键的环节,解释人员的培训、个人经验和技术的不断总结提高、全面掌握工作对象的地质情况、不断地预报—反馈—预报…(实践—认识—实践…)是关键的4个要素。
      4、高密度电阻率法在探测有机污染物渗漏应用中具有一定的优势,在地层均质条件下,采用高密度电阻率法能探测出有机物污染区域的高阻异常,并能够较好的圈定其边界范围。在非均质地层条件下,尤其是低浓度有机污染物赋存区,高密度电阻率法传统探测流程和反演不能够准确的圈定污染物边界,应用效果不明显。高密度电阻率法在探测有机污染物的应用过程中具有一定的前提条件,应在具体分析场地第四系岩土体结构和污染物浓度的基础上选择该方法。
      5、尝试利用瑞利波小波变换进行地裂缝位置探测。通过理论模型与实际算例表明:利用小波变换进行近地表裂缝边界探测是切实可行且有效的;裂缝的深度和宽度对探测精度有一定影响,且深度越大误差越大,宽度越大误差越小。
      6、基于国家863计划研究成果,使用自主研制的全国产化的AGS-863固定翼频率域航空电磁勘查系统,以航空电磁法为主要技术手段,结合水文地质、地面电法、测井及遥感等资料,开展了莱州湾南岸潍坊及周边地区海岸带海水入侵调查,成功划分了严重海水入侵区、海水入侵区及非海水入侵区(淡水区)范围,为潍坊及周边地区的海水入侵机制研究、海水入侵防范治理及海岸带土地规划利用提供调查成果。利用航空电磁法快速高效的特点,在全国海岸带重点海水入侵区域开展航空电磁法海水入侵调查具有现实意义。
      7、接收函数波形中包含了震相的幅度信息,其震相幅度和台站下方速度结构密切相关,因此通过对接收函数幅度的分析可以得到台站下方速度结构的更多信息。随着我国地震观测网络的建设和加密,近年来地震波的观测资料在急剧增长,这些海量资料保证我们能够较为准确的提取到接收函数的幅度信息用于地下结构的研究。基于此,通过理论地震图的数值试验,对利用接收函数幅度来约束表层速度结构的方法进行了研究,确定了该方法的有效性和准确性。并将该方法应用到青藏高原东北缘36个固定台站远震资料处理中,确定了台站下方浅部S波速度,结合研究区沉积层厚度和地质背景对我们的结果进行了分析。
      8、通过砂箱物理模拟实验研究了地下水流速与污染物浓度的电阻率响应特征,详细分析了地下水污染运移路径及其规律。实验结果很好的展现了污染物的运移过程和电阻率响应特征,表明利用电阻率法监测和评估地下水污染程度及范围具有良好的效果。
      9、伽马测井作为探查地下放射性场分布的有效的物探技术手段,广泛的应用于铀矿勘查的各个阶段的工作中。考虑因氡的运移导致伽马测井测量对应的解释与实际的放射性场的分布存在差异,通过长期的对放射性地球物理测井得到的数据进行分析得出了结论:在放射性测井的过程中,在钻孔施工、揭穿含矿砂体过程中,井壁周边层间水以及溶解在其中的氡,因受到钻孔泥浆循环液产生的压力挤压而离开孔壁附近,向四周扩散,使Ra-Rn平衡发生位移,平衡遭受破坏,进而使得最初的(终孔时测井结果)伽马测井时照射量率较原始状态降低,使得计算铀组核素含量计算偏高,最终使得测井U值变高。
      10、通过数值模拟、反演试算、应用实例等方面,开展高密度电法三极装置视电阻率异常特征分析、反演试算、应用研究,为高密度电法更好服务工程勘探提供理论基础和实例参考。
三、对本学科发展的展望和建议
      1、在研发方面,应加强环境与工程地球物理新理论、新方法、新技术的研究,加强配套仪器设备和软件系统的研发。
      2、在应用领域方面,应进一步加强对工程质量检测和环境质量监测的关注,如地下水保护、污染监测、工程检测、地质灾害预警、地下管线探测、隧道超前探测及考古研究等领域的实际应用效果研究与分析。
      3、本学科与人类活动紧密相关,工业化程度越高,对本学科的需求越旺盛,对技术服务的要求也越来越高,需要本学科不断进取,及时吸收相关学科的新知识和新技术,为人类安全、经济、及高质量的生活提供技术保障。
四、对学会工作的建议
      进一步加强和改善对会员的服务,平衡知识产权保护和技术推广,提高学科的社会影响力。如加强职业技术培训,扩大对一般民众的科普宣传,通过各种信息化技术手段提供更多的本学科和相关学科新知识,推动学科的发展。