CN112363245A - 一种地下水物探测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下水物探测量方法及系统，该方法包括：采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值；采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值；采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据；将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律。有益效果：本发明同时根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据三种信息的数据及图形综合判断地下水赋存规律，可提高打井定位的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理与勘探科学技术研究领域，具体来说，涉及一种地下水物探测量方法及系统。
背景技术
现有物探找水仪器一般都采用单一测试手段研究地下水存在状态。在打井获取地下水的实践中发现，单一物探手段确定井位存在一定的不可靠性。由物探仪器显示的剖面具有多解性，单一相同的物探信息并不代表特定地层，含水地层与不含水地层经常显示相同特征，从而造成打井定位出现失误。为了消除这种单一物探手段带来的失误，本发明给出一种地下水测量的三合一方法。
现有物探仪器是根据传统科学理论创造的。传统科学具有片面性、错误性缺陷，对各种信息的统一性规律认识不足。所以，现有仪器一般只能采用一种手段获得地下地层的某一种信息，而不能综合测量地层的性质信息，对有些信息的解析方法还存在错误。重力物探仪、岩层电阻率测试仪、地震探测仪等，都是采用单一方法获取单一地下地层信息的仪器，不能采用两种或两种以上多手段来同时测量地层的性质特征。至于解释方法错误，主要指解释方法的理论依据具有片面性错误而导致出现的技术方法缺乏科学性的错误问题。例如，地震勘探仪的理论依据是物理学的波动理论，而物理学的波动理论所给出的波动方程是片面的，只能单一描述波动质点空间位置变化量之间的数学关系，不能阐明波动与作用间的统一关系规律。物理学的波动方程是不因波的运行条件变化而改变的波函数，即，是一种恒定不变的波动函数，这与客观实际不符。一般来说，波动强度随着时间和空间的改变而改变的，其改变的原因在于波动现象受作用控制、受波动环境制约。地震勘探根据这样一种缺乏科学性的波动理论来进行分析计算，就很难避免分析结果有误或有缺陷。
就现有的地球物理探测仪器而言，主要存在两种类型：探测型和信息采集型。探测型仪器是通过向地下输入信息，然后接受由地层反馈回来的信息，进而根据反馈信息的差异来分析地下地层和构造的情况，地震勘探仪、电流电阻测水仪属于探测型物探仪。信息采集型仪器是通过测量采集不同地点的地下信息来分析研究地下地层情况的仪器，地电测试仪、地磁测试仪、重力测试仪等都属于信息采集型物探仪。无论是探测型还是信息采集型，都有一个共同缺陷：不能克服多解性信息带来的误判问题。例如，含水地层电阻率低，含铁量较高的岩石其电阻率也低，在采用电阻率物探方法找地下水时，就有将含铁地层误判为含水地层的情况出现。为了克服上述缺陷，本发明申请给出一种地下水物探测量的作用学方法。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种地下水物探测量方法及系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种地下水物探测量方法，该方法包括以下步骤：
S1、采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值；
S2、采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值；
S3、采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据；
S4、将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律。
进一步的，所述采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值的步骤还包括：
所述一定距离设置为五米，每个磁场检测点读取一个电磁强度值。
进一步的，所述采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值的步骤还包括：
每个余波微动量检测点测得一个余波微动量数值。
进一步的于，所述采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据的步骤还包括：
每个测量频道只读取一个地电位数据。
进一步的，所述将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律的步骤还包括：
将电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据进行计算分析，通过绘制软件绘制成三种曲线图及剖面图，并在显示器同步显示测量结果。
根据本发明的另一方面，提供了一种地下水物探测量系统，该地下水物探测量系统包括：
电磁强度测量模块，该电磁强度测量模块用于通过采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值；
余波微动量检测模块，该余波微动量检测模块用于通过采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值；
地电位数据测量模块，该地电位数据测量模块用于通过采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据；
合并模块，该合并模块用于将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律。
进一步的，所述采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值的步骤还包括：
所述一定距离设置为五米，每个磁场检测点读取一个电磁强度值。
进一步的，所述采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值的步骤还包括：
每个余波微动量检测点测得一个余波微动量数值。
进一步的，所述采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据的步骤还包括：
每个测量频道只读取一个地电位数据。
进一步的，所述将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律的步骤还包括：
将电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据进行计算分析，通过绘制软件绘制成三种曲线图及剖面图，并在显示器同步显示测量结果。
本发明的有益效果为：
(1)本发明同时测得获取电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据三种物探信息与剖面，根据三种信息的数据及图形综合判断地下水赋存规律，可提高打井定位的可靠性。
(2)本发明的电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据的曲线图和剖面图自动的在显示屏显示出来，从而可以直观准确的判断地下水赋存规律。
(3)本发明可避免只根据一种物探仪的特定信息判断地下水赋存情况，从而避免了判断的大致性，进而避免打井定位出现失误。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种地下水物探测量的方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种地下水物探测量的系统的原理图；
图3是根据本发明实施例的花岗岩断裂裂隙水示意图；
图4是根据本发明实施例的地磁力异常示意图；
图5是根据本发明实施例的自然电位测试数据说明图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种地下水物探测量方法及系统。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明实施例的地下水物探测量方法，该方法包括以下步骤：
S1、采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值；
电磁场属于来自地下储存的主动波，所以，电磁场检测属于主动波检测。如图3所示，花岗岩中赋水条件很差，只在断裂裂隙带中有较大水量的地下水存在。这种情况能够通过地磁场异常变化情况显示出来。由于地下水中含有带静电的金属离子、断裂带会有电磁脉冲，从而导致断裂带附近电磁异常。电磁异常局限于断裂带附近，通过地磁磁力强度范围圈定，可以大致确定断裂带分布范围，如图4所示。
根据作用学主动波波动方程
电磁作用强度遵守如下公式所揭示的规律：
由该公式得知，地磁异常强度与异常磁场密度ρ、磁场流速变化量Δv＝vt-v0成正比，与异常地磁运行路径的性质E成反比，与磁场源之间的距离x、异常地磁场的波速u有关。由于异常地磁场的密度随着远离地磁源而减小，从而导致地磁异常随着远离异常地磁源的距离增大而减小。
根据这个规律，设计制造一种地磁力检测的仪器，在地面不同点进行地磁检测，读取各个测点的磁力强度数值，在仪器中设置安装曲线绘制软件，并在仪器的显示屏中显示出来。每个测点读取的磁力强度只有一个，所以，一条测线在仪器中只有一条曲线。
地磁磁力强度测量方法实施要用一种具有高灵敏度的新型仪器来完成。该仪器的工作原理如下：
制造一个类似于罗盘的表盘，表盘直径大于20厘米，指针长度10厘米。表盘刻有刻度，刻度单位为
在表盘中安装读数传感器，用于读取表针摆动数值。传感器将读数传送给仪器，仪器自动记录和存储数据，并绘制曲线图。表盘安装在三角支架上，并安装自动水平调试器。测量时，按水平调试按钮，将表盘调至水平。然后，按地磁力测量按钮。当表针稳定时，按自动读取数据按钮。数据自动传输、保存于仪器之中。
地磁力异常曲线可以为地下找水、打井定位提供参考。地磁力曲线出现波动、存在峰值，正峰值出现位置是断层裂隙存在位置。
S2、采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值；
地波是指地下保存的波动，如地震余波。这种波被作用学称之为被动波。这种波也携带大量的地层、构造与矿产信息。通过检测地波，可以为了解地下水赋存情况提供参考。
根据被动波波动方程
波动强度可用测点余波质点的微动量来度量。微动量为
余波微动量是储存在地层中的一种波动，它经过了历史性的叠加。我们可以制造一种新型仪器直接测量余波微动量，也可以利用现有检波器检测地表地层的余波。
余波检测也是一点一数，即一个测点测得一个余波数据值。各个测点测得的余波数值联结为一条曲线，由仪器自动读取、记录、绘制成曲线图，在显示屏显示出来。余波曲线变化也反映地下地层规律，有无断层裂隙都能显示出来。如果地下地层分布较均匀，没有断层破碎带，那么，与波曲线较平直；如果存在破碎带，曲线就会出现突变变化现象。
S3、采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据；
地层自然电位测量以往在勘探孔中用于地层厚度确定，效果非常好。当前，在地面找水、打井定位也得到了应用，效果也较好。但是，由于有些岩土层的自然电位与断层构造带的自然电位常常接近或等同，也有时能够造成破碎带判别失误的情况出现。
采用自然电位法测量地下水赋存规律，可以在纵深每隔一定深度获得一个自然电位数据。如图5所示，测点1和测点2分别为两个地层自然电位测量的两个极点。仪器安装有测量读取数据、保存数据、曲线剖面绘制、等值线绘制与处理剖面绘制软件，并设置电源启动、启动关闭、绘图、控制按钮。曲线剖面和等值线剖面在显示屏中可以读取。地电位测量数据按照不同深度等深布置测量频道，每个等深频道测量读取一个地电位数据。在地面等极距、等测点距测量曲线剖面、等值线剖面，进而根据曲线剖面、等值线剖面分析地层变化和地下水赋存规律，为打井定位奠定基础。
S4、将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律。
每一种物探仪测量只能给出地下某些点的一种特定信息，不能给出地下岩层特征、性质、分层界限的具体描述，根据一种物探信息判断地下水赋存情况具有大致性。由于存在同种异常由不同种原因造成的情况，例如，电磁异常可以由地下磁铁矿造成，也可以由地下水中金属离子造成，所以，不能把地磁异常统统判定为磁铁矿异常，也不能统统判定为地下水异常。同时测得3种不同信息，可以区分同种异常、不同成因的实际情况。例如，如果地电、地磁异常，但地波不异常，说明该点不是断裂裂隙赋水点，而是由金属矿体造成的地电、地磁异常，从而避免打井定位出现失误。
在一个实施例中，所述采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值的步骤还包括：
所述一定距离设置为五米，每个磁场检测点读取一个电磁强度值。
在一个实施例中，所述采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值的步骤还包括：
每个余波微动量检测点测得一个余波微动量数值。
在一个实施例中，所述采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据的步骤还包括：
每个测量频道只读取一个地电位数据。
在一个实施例中，所述将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律的步骤还包括：
将电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据进行计算分析，通过绘制软件绘制成三种曲线图及剖面图，并在显示器同步显示测量结果。
如图2，根据本发明的实施例，还提供了一种地下水物探测量系统，该地下水物探测量系统包括：
电磁强度测量模块1，该电磁强度测量模块用于通过采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值；
余波微动量检测模块2，该余波微动量检测模块用于通过采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值；
地电位数据测量模块3，该地电位数据测量模块用于通过采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据；
合并模块4，该合并模块用于将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律。
在一个实施例中，所述采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值的步骤还包括：
所述一定距离设置为五米，每个磁场检测点读取一个电磁强度值。
在一个实施例中，所述采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值的步骤还包括：
每个余波微动量检测点测得一个余波微动量数值。
在一个实施例中，所述采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据的步骤还包括：
每个测量频道只读取一个地电位数据。
在一个实施例中，所述将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律的步骤还包括：
将电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据进行计算分析，通过绘制软件绘制成三种曲线图及剖面图，并在显示器同步显示测量结果。
本发明技术方案建立的基础：
根据作用学，地下存在多种天然的受作用和变化信息。这些信息主要以三种波的波动形式存在。这三种波分别为主动波、被动波和主动被动波。
主动波是指在物体内部作定向运行粒子流的波动。定向运行粒子流在含有多种质点的物体内部沿着特定方向运行，很难避免与其所遇到的质点发生作用，从而使其在定向运动方向上呈现曲折的波动运行轨迹。例如，电流、电磁场在物体中的运行与波动。主动波的波动质点从波源曲折运行到波前。主动波的作用学方程为
式中，y表示波动质点的波动位移；u表示波的传播速度；x表示波源与波前之间的距离；v0表示波动质点的初始运动速度；A表示控制波动质点运行的即时作用量，等于其即时动量；ρ表示波动质点质量，E表示波动质点运行环境的可运行性质，叫虚度；t表示波动时间。
被动波是指在物体内部由波阵面(波前面)传递波源接受的作用量而形成的波动现象。波动波波动质点的运行限于波阵面的可振动空间范围内。被动波的波动方程是
式中，F表示驱动质点运行的驱动作用力，其它符号与上述主动波波动方程中符号的物理意义相同。
主动被动波是指在主动波波动质点在物体内运行过程中对物体内部质点形成作用、从而导致物体内部质点波动的现象。主动被动波的波动方程是
通过以上阐述可以看出：主动波、被动波和主动被动波的作用学规律大同小异，它们的波动与其控制因素之间关系规律的大方面基本相同，差别主要是波动质点波动的起始时间存在差异。即，主动波波动质点的起始时间是初始时刻t0＝0，而被动波和主动被动波波动的起始时间都是
当然，波动质点受的作用及其波动规律也存在一定差异。
本发明就是根据这种波动规律来设计实施的一种新的物理勘探方法。
综上所述，本发明同时测得获取电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据三种物探信息与剖面，根据三种信息的数据及图形综合判断地下水赋存规律，可提高打井定位的可靠性。本发明的电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据的曲线图和剖面图自动的在显示屏显示出来，从而可以直观准确的判断地下水赋存规律。本发明可避免只根据一种物探仪的特定信息判断地下水赋存情况，从而避免了判断的大致性，进而避免打井定位出现失误。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种地下水物探测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值；
S2、采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值；
S3、采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据；
S4、将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律。
2.根据权利要求1所述的一种地下水物探测量方法，其特征在于，所述采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值的步骤还包括：
所述一定距离设置为五米，每个磁场检测点读取一个电磁强度值；
根据作用学主动波波动方程
电磁强度遵守如下公式所揭示的规律：
由该公式得知，电磁强度与异常磁场密度ρ、磁场流速变化量Δv＝vt-v0成正比，与异常地磁运行路径的性质E成反比，与磁场源之间的距离x、异常地磁场的波速u有关。
3.根据权利要求1所述的一种地下水物探测量方法，其特征在于，所述采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值的步骤还包括：
每个余波微动量检测点测得一个余波微动量数值；
根据被动波波动方程
波动强度可用测点余波质点的微动量来度量，微动量为
4.根据权利要求1所述的一种地下水物探测量方法，其特征在于，所述采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据的步骤还包括：
每个测量频道只读取一个地电位数据。
5.根据权利要求1所述的一种地下水物探测量方法，其特征在于，所述将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律的步骤还包括：
将电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据进行计算分析，通过绘制软件绘制成三种曲线图及剖面图，并在显示器同步显示测量结果。
6.一种地下水物探测量系统，其特征在于，该地下水物探测量系统包括：
电磁强度测量模块，该电磁强度测量模块用于通过采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值；
余波微动量检测模块，该余波微动量检测模块用于通过采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值；
地电位数据测量模块，该地电位数据测量模块用于通过采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据；
合并模块，该合并模块用于将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律。
7.根据权利要求6所述的一种地下水物探测量系统，其特征在于，所述采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个磁场检测点，并在各个磁场检测点测量电磁强度值的步骤还包括：
所述一定距离设置为五米，每个磁场检测点读取一个电磁强度值。
8.根据权利要求6所述的一种地下水物探测量系统，其特征在于，所述采用预先配置的工具每隔一定距离设置一个余波微动量检测点，并在各个余波微动量检测点测量余波微动量数值的步骤还包括：
每个余波微动量检测点测得一个余波微动量数值。
9.根据权利要求6所述的一种地下水物探测量系统，其特征在于，所述采用预先配置的工具并按照不同深度等深布置测量频道，并在每个测量频道读取地电位数据的步骤还包括：
每个测量频道只读取一个地电位数据。
10.根据权利要求6所述的一种地下水物探测量方系统，其特征在于，所述将测量电磁强度值、测量余波微动量数值及读取地电位数据的软硬件组合安装在一起，并根据电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据判定地下水赋存规律的步骤还包括：
将电磁强度值、余波微动量数值及地电位数据进行计算分析，通过绘制软件绘制成三种曲线图及剖面图，并在显示器同步显示测量结果。
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