水文地质调查中的新技术新方法课件.ppt

1、一、遥感技术在水文地质调查中的应用一、遥感技术在水文地质调查中的应用1、概述概述 遥感是一种远距离的、非接触的目标探测技术遥感是一种远距离的、非接触的目标探测技术方法，通过航摄飞机、地球卫星上的传感器，接方法，通过航摄飞机、地球卫星上的传感器，接受从目标反射和辐射来的电磁波，以探测和获得受从目标反射和辐射来的电磁波，以探测和获得目标信息，然后对其进行加工处理，从而对目标目标信息，然后对其进行加工处理，从而对目标进行定位、定性或定量的描述。进行定位、定性或定量的描述。水文地质调查中的水文地质调查中的 新技术新方法新技术新方法一、遥感技术在水文地质调查中的应用一、遥感技术在水文地质调查中的应用 1

2、、概述、概述 现代遥感技术的特点是集多种传感器、多现代遥感技术的特点是集多种传感器、多级分辨率、多谱段和多时相技术与一身，并与级分辨率、多谱段和多时相技术与一身，并与全球定位系统（全球定位系统（GPSGPS）地理信息系统）地理信息系统(GIS)(GIS)等高等高技术相结合的智能型的一项高技术方法。技术相结合的智能型的一项高技术方法。一、遥感技术在水文地质调查中的应用一、遥感技术在水文地质调查中的应用 2、遥感在地下水研究中的应用领域、遥感在地下水研究中的应用领域 遥感图像显示地表特征遥感图像显示地表特征 航空地球物理学能提供地面以下的航空地球物理学能提供地面以下的 信息信息3、卫星遥感（特点）

3、、卫星遥感（特点）数据源丰数据源丰 富多样富多样（平台、分辨（平台、分辨 率、率、波谱）波谱）重复周期短重复周期短处理技术处理技术 完善完善适合大面积适合大面积 多种尺度综多种尺度综 合调查研究合调查研究 TM图像各波段特性与应用波段波段波长波长(m)主要特性与应用主要特性与应用10.450.52水质、水深、沿岸水流，区别土壤植被水质、水深、沿岸水流，区别土壤植被20.520.60水质、健康植物反射绿光水质、健康植物反射绿光30.630.69水质、建筑物、植被覆盖度、植被叶绿素吸收水质、建筑物、植被覆盖度、植被叶绿素吸收40.760.90水体边界、生物量测定水体边界、生物量测定51.551.7

4、5植物、土壤含水量测定植物、土壤含水量测定610.412.5热异常探测、热分布制图、水与植物的热量测定热异常探测、热分布制图、水与植物的热量测定72.082.35地质、岩性及土壤类别识别地质、岩性及土壤类别识别TM+SPOT（波谱+纹理好）沼泽沼泽调查内容调查内容沼泽沼泽一、遥感技术在水文地质调查中的应用一、遥感技术在水文地质调查中的应用4、遥感影像判释的原理及标志、遥感影像判释的原理及标志1）判释原理）判释原理2）直接判释标志）直接判释标志 形状、大小、色调、阴影、反射差、地表形状、大小、色调、阴影、反射差、地表 面图形面图形3）间接判释标志）间接判释标志 对间接标志进行分析、研究、推理、判

5、断可达到判释对间接标志进行分析、研究、推理、判断可达到判释地物的目的。地物的目的。经常利用的间接标志有：水系、地貌形态、植被、水经常利用的间接标志有：水系、地貌形态、植被、水文景点、土壤、人类活动特征等。文景点、土壤、人类活动特征等。一、遥感技术在水文地质调查中的应用一、遥感技术在水文地质调查中的应用5、遥感影像判释的工作程序、遥感影像判释的工作程序1）准备工作）准备工作2）室内判释）室内判释 分析资料、踏勘分析资料、踏勘 初步判释初步判释 再踏勘、分析再踏勘、分析 详细判释详细判释 综合所有资料后综合判释综合所有资料后综合判释3）现场工作）现场工作4）资料）资料整理和成图整理和成图一、遥感技

6、术在水文地质调查中的应用一、遥感技术在水文地质调查中的应用6、遥感判释的主要内容、遥感判释的主要内容1）地貌、植被、水系）地貌、植被、水系2）地层岩性）地层岩性3）地质结构）地质结构4）环境）环境地质问题地质问题 采矿塌陷地区的遥感图象特征可从静态和动态两方采矿塌陷地区的遥感图象特征可从静态和动态两方面的来讨论。从静态的角度出发，由于受采矿影响发生面的来讨论。从静态的角度出发，由于受采矿影响发生塌陷，土地的利用形式、覆盖类别发生了明显变化，直塌陷，土地的利用形式、覆盖类别发生了明显变化，直接反映在光谱特征、纹理特征与空间关系的变化上，如接反映在光谱特征、纹理特征与空间关系的变化上，如两淮、徐州

7、矿区的塌陷地多积水，在两淮、徐州矿区的塌陷地多积水，在TM影像上较清影像上较清晰，呈深蓝、蓝黑色调，以面状或斑点状形态与浅蓝色晰，呈深蓝、蓝黑色调，以面状或斑点状形态与浅蓝色背景形成鲜明的对比，据此可对塌陷地进行解译。背景形成鲜明的对比，据此可对塌陷地进行解译。采矿塌陷地区的遥感图象特征采矿塌陷地区的遥感图象特征 基此，结合研究区的自然地理条件，通过对遥基此，结合研究区的自然地理条件，通过对遥感图象与现场调查的分析比较，可以建立塌陷地感图象与现场调查的分析比较，可以建立塌陷地的解译标志，实现目视解译。矿区采矿塌陷地有的解译标志，实现目视解译。矿区采矿塌陷地有三种形态，包括有植被的塌陷地、裸露塌

8、陷地、三种形态，包括有植被的塌陷地、裸露塌陷地、积水塌陷地，各种塌陷地在遥感图象上的解译特积水塌陷地，各种塌陷地在遥感图象上的解译特征均可通过实地调查、对照分析等方法予以建征均可通过实地调查、对照分析等方法予以建立，从而应用于塌陷地提取。立，从而应用于塌陷地提取。采矿塌陷地区的遥感图象特征采矿塌陷地区的遥感图象特征二、同位素技术在水文地质二、同位素技术在水文地质 调查调查 中的应用中的应用 每一种元素的原子都是由质子和中子组成的。每一种元素的原子都是由质子和中子组成的。同一种元素的质子数是一定的，但中子数可能不同一种元素的质子数是一定的，但中子数可能不一样，这就形成了同位素。一样，这就形成了同

9、位素。由于中子数的不同，所以同一元素的不同同位由于中子数的不同，所以同一元素的不同同位素的质量也不一样，他们在蒸发、凝结、径流等素的质量也不一样，他们在蒸发、凝结、径流等过过 程中就会产生同位素分馏作用，这就使得同一程中就会产生同位素分馏作用，这就使得同一元素的同位素在同一地区的浓度不一样。元素的同位素在同一地区的浓度不一样。二、同位素技术在水文地质二、同位素技术在水文地质 调查调查 中的应用中的应用 目前水文地质调查中应用同位素技术主要解决目前水文地质调查中应用同位素技术主要解决下列问题：下列问题：1、利用放射性环境同位素测定地下水年龄、利用放射性环境同位素测定地下水年龄2、利用稳定同位素研

10、究地下水的起源与形、利用稳定同位素研究地下水的起源与形 成过程年龄成过程年龄二、同位素技术在水文地质二、同位素技术在水文地质 调查调查 中的应用中的应用 目前水文地质调查中应用同位素技术目前水文地质调查中应用同位素技术 主要解决下列问题：主要解决下列问题：3、利用放射性环境同位素研究包气带地下水的运动、利用放射性环境同位素研究包气带地下水的运动4、利用环境稳定同位素研究水中化学组分的、利用环境稳定同位素研究水中化学组分的 来源来源5、利用放射性环境同位素示踪研究地下水运利用放射性环境同位素示踪研究地下水运 动及动及 水文地质过程水文地质过程三、地理信息系统在水文地质三、地理信息系统在水文地质

11、调查中的应用调查中的应用 地理信息系统（地理信息系统（GIS）是利用计算机对各种地理信）是利用计算机对各种地理信息进行获取、存储、管理、检索、处理及综合分析的技息进行获取、存储、管理、检索、处理及综合分析的技术系统。术系统。1、建立地下水数据库及模拟系统、建立地下水数据库及模拟系统 2、识别含水层、识别含水层 3、进行地下水水质研究、进行地下水水质研究 4、进行地下水资源管理、进行地下水资源管理 5、编制水文地质图编制水文地质图四、核磁共振技术在地下水四、核磁共振技术在地下水 勘探中的应用勘探中的应用 1 1、地面核磁共振找水原理（、地面核磁共振找水原理（A A）核磁共振是一个基于原子核特征的

12、物理现象核磁共振是一个基于原子核特征的物理现象,是是指具有核子顺磁性的物质指具有核子顺磁性的物质,选择地吸收电磁波能量。选择地吸收电磁波能量。从理论上讲从理论上讲,应用应用NMR NMR 技术的唯一条件是所技术的唯一条件是所研究物研究物质质的原子核磁矩不为零的原子核磁矩不为零.水中氢核具有核子顺磁性水中氢核具有核子顺磁性,而且是地层中具有核子顺磁性物质中丰度最高而且是地层中具有核子顺磁性物质中丰度最高,且磁且磁旋比最大的核子。旋比最大的核子。四、核磁共振技术在地下水四、核磁共振技术在地下水 勘探中的应用勘探中的应用 1 1、地面核磁共振找水原理（、地面核磁共振找水原理（B B）氢核磁矩不为零，

13、对地下水中的质子进行激发氢核磁矩不为零，对地下水中的质子进行激发,则使原子核在能级间产生跃迁则使原子核在能级间产生跃迁,即产生核磁共振。即产生核磁共振。为此为此,通常向铺在地面上的线圈中供入频率为拉莫尔通常向铺在地面上的线圈中供入频率为拉莫尔频率的交变电流频率的交变电流,在地层中形成的交变磁场激发下在地层中形成的交变磁场激发下,使地下水中的氢核形成宏观磁矩使地下水中的氢核形成宏观磁矩.这一宏观磁矩在这一宏观磁矩在地面上产生旋进运动地面上产生旋进运动,这一运动为氢核所特有。这一运动为氢核所特有。1、地面核磁共振找水原理（、地面核磁共振找水原理（C C）用一定的装置拾取宏观磁矩产生的电磁场信号，用

14、一定的装置拾取宏观磁矩产生的电磁场信号，该信号的强、弱直接与水中氢质子的数量有关该信号的强、弱直接与水中氢质子的数量有关,即即NMR NMR 信号的幅值与所测地层中自由水的含量成正信号的幅值与所测地层中自由水的含量成正比比.这就构成了一种直接找水技术这就构成了一种直接找水技术,形成了地面核形成了地面核磁共振找水磁共振找水 四、核磁共振技术在地下水四、核磁共振技术在地下水 勘探中的应用勘探中的应用四、核磁共振技术在地下水四、核磁共振技术在地下水 勘探中的应用勘探中的应用 2、地面核磁共振找特点、地面核磁共振找特点 能够直接找水能够直接找水：在该方法探测深度范围内有水就有在该方法探测深度范围内有水

15、就有 核磁共振信息显示，反之则没有响应核磁共振信息显示，反之则没有响应。具有量化的特点具有量化的特点：可以确定含水层的深度、厚度、可以确定含水层的深度、厚度、含水率含水率 。经济、快速经济、快速：一个探测电的费用仅是勘探孔费用一个探测电的费用仅是勘探孔费用 的的1/101/10。信号接受的灵敏度高，所以易受电磁噪声及局部信号接受的灵敏度高，所以易受电磁噪声及局部 磁性体干扰磁性体干扰五、测氡技术在水文地质五、测氡技术在水文地质 勘察中的应用勘察中的应用 位于铀系中的氡位于铀系中的氡(22222286 Rn)86 Rn)是一种放射性惰是一种放射性惰性气体性气体,其半衰期较长其半衰期较长,活动性强

16、而化学性质稳活动性强而化学性质稳定定,易溶于水易溶于水,便于测量。各种测氡仪旨在测量便于测量。各种测氡仪旨在测量氡及氡子体核素衰变时所释放的氡及氡子体核素衰变时所释放的粒子射线。氡粒子射线。氡的第一代子体的第一代子体RaA RaA 呈固态呈固态,具有附着在固体表面具有附着在固体表面的特性的特性,在较短时间内即可与氡达到放射平衡。在较短时间内即可与氡达到放射平衡。构造运动和地下水的不断循环均为氡气的迁构造运动和地下水的不断循环均为氡气的迁移和积聚提供了有利条件。岩石中氡的母体元素移和积聚提供了有利条件。岩石中氡的母体元素衰变不断产生氡衰变不断产生氡,溶于水中的镭、铀遇有利地段溶于水中的镭、铀遇有

17、利地段沉淀沉淀,衰变释放出氡衰变释放出氡,积聚于构造裂隙并迁移至积聚于构造裂隙并迁移至地表地表,形成氡气异常形成氡气异常,为其测量提供了地质理论为其测量提供了地质理论依据。依据。常用仪器有常用仪器有 FD 3017RaA FD 3017RaA 测氡仪：由探测器、测氡仪：由探测器、放大器、整形器及显示器等组成放大器、整形器及显示器等组成 五、测氡技术在水文地质五、测氡技术在水文地质 勘察中的应用勘察中的应用 位于地下深处岩石中氡的母元素经一系列衰变形位于地下深处岩石中氡的母元素经一系列衰变形成氡气后成氡气后,主要依靠扩散、对流和抽吸作用等穿过松主要依靠扩散、对流和抽吸作用等穿过松散介质和孔隙以最

18、短距离垂直运移至地表散介质和孔隙以最短距离垂直运移至地表,并缓慢向并缓慢向大气中逸散。毫无疑问大气中逸散。毫无疑问,裂缝和构造为氡的迁移提供裂缝和构造为氡的迁移提供了良好的通道了良好的通道,而与深部断裂存在联系的构造地裂缝而与深部断裂存在联系的构造地裂缝构成了氡及其子体迁移、积累和赋存的有利环境。从构成了氡及其子体迁移、积累和赋存的有利环境。从作为氡载体的水在非构造地裂缝中的作用可知作为氡载体的水在非构造地裂缝中的作用可知,非构非构造地裂缝同样存在氡气异常的可能条件造地裂缝同样存在氡气异常的可能条件,其氡值的大其氡值的大小决定于参与活动的水中氡值含量的高低小决定于参与活动的水中氡值含量的高低。五、测氡技术在水文地质五、测氡技术在水文地质 勘察中的应用勘察中的应用