發(fā)布時(shí)間：2023-03-16 15:54:19
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的地球物理論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
【論文摘要】應(yīng)用地球物理是礦業(yè)類高校的一門重要必修課程。隨著煤炭系統(tǒng)對(duì)物探技術(shù)的需求與日俱增，對(duì)應(yīng)用地球物理課程內(nèi)容的講授提出了更高的要求。為了使學(xué)生的培養(yǎng)更加適應(yīng)現(xiàn)代化技術(shù)快速發(fā)展的需要，本文通過分析目前應(yīng)用地球物理課程中存在的問題，提出了一些課程教學(xué)內(nèi)容改進(jìn)的方法和建議，對(duì)于礦業(yè)類高校的應(yīng)用地球物理課程內(nèi)容具有一定的參考價(jià)值。
引言
《應(yīng)用地球物理》課程是河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院地質(zhì)科學(xué)與工程系和地球信息科學(xué)與技術(shù)系以及水文與水資源工程系的必修課。該課程是一門以地球?yàn)檠芯繉?duì)象的應(yīng)用物理學(xué)，它利用物理學(xué)的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)等方面的原理與方法，通過觀測(cè)和研究地球內(nèi)部各部分的物理?xiàng)l件、物理性質(zhì)和物理狀態(tài)，從時(shí)間和空間兩方面找出它們之間的聯(lián)系和規(guī)律，從而達(dá)到認(rèn)識(shí)地球，借以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘查和找礦目標(biāo)，減少地質(zhì)災(zāi)害[1]。
對(duì)于河南理工大學(xué)等以煤炭資源為主要主導(dǎo)的礦業(yè)類高校來說，本科畢業(yè)的學(xué)生大部分進(jìn)入到煤炭系統(tǒng)工作，如何合理地設(shè)置應(yīng)用地球物理課程內(nèi)容對(duì)于學(xué)生以后所從事工作具有重要的指導(dǎo)意義。
1 應(yīng)用地球物理課程現(xiàn)狀
應(yīng)用地球物理課程主要講授內(nèi)容包括以下三個(gè)部分：一是應(yīng)用地球物理方法的物質(zhì)基礎(chǔ)及地球物理場(chǎng)的基本概念；二是應(yīng)用地球物理分析的正演方法；三是應(yīng)用地球物理的各類勘探方法和應(yīng)用，包括重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、地球物理測(cè)井和放射性勘探等。其中，第一、二部分是應(yīng)用地球物理學(xué)的基礎(chǔ)，第三部分是課程講授的重點(diǎn)。
由于應(yīng)用地球物理課程內(nèi)容龐雜、知識(shí)面廣、理論公式繁瑣、內(nèi)容抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映難度偏大，抓不住重點(diǎn)，難以理解地球物理概念。這已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前高速發(fā)展的礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)人才的要求。一個(gè)完整、合理的應(yīng)用地球物理課程，應(yīng)該同時(shí)具有理論性和實(shí)踐性。既能傳授學(xué)生相應(yīng)的學(xué)科科學(xué)理論體系，又要顧及生產(chǎn)單位對(duì)人才的要求，要具有一定的實(shí)用性，使得學(xué)生工作后能盡快融入到工作環(huán)境中，并能把課本上的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去，能夠解決生產(chǎn)單位面臨的實(shí)際問題。
目前，我校應(yīng)用地球物理課程主要面臨如下的實(shí)際問題：
（1） 課程內(nèi)容相對(duì)陳舊。21世紀(jì)以來，應(yīng)用地球物理學(xué)科發(fā)展迅猛，各種新技術(shù)、新方法層出不窮。例如物探數(shù)據(jù)處理技術(shù)早已融合了現(xiàn)代信號(hào)處理的思想、概念和方法。而課堂上講授的仍是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理內(nèi)容，且部分技術(shù)方法已經(jīng)被生產(chǎn)單位所拋棄，學(xué)生在學(xué)校所接受的知識(shí)過于陳舊，不能滿足快速發(fā)展社會(huì)的需要。
（2） 基礎(chǔ)課程開設(shè)偏少，導(dǎo)致應(yīng)用地球物理概念理解困難。應(yīng)用地球物理具有廣泛的理論體系，涉及到數(shù)學(xué)、物理、電子、信號(hào)等領(lǐng)域。如果學(xué)生之前沒有學(xué)過這些基礎(chǔ)課程，在聽課時(shí)，對(duì)應(yīng)用地球物理課本中出現(xiàn)的理論公式難以段時(shí)間內(nèi)消化，造成學(xué)習(xí)的困難。
（3） 計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于應(yīng)用地球物理來說具有舉足輕重的地位，尤其是現(xiàn)代地球物理處理技術(shù)，更是離不開計(jì)算機(jī)。例如目前絕大多數(shù)地球物理處理軟件都是基于UNIX或LINUX平臺(tái)，而學(xué)生普遍缺乏該系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)，與生產(chǎn)單位發(fā)展需求脫節(jié)。
（4） 實(shí)驗(yàn)課對(duì)于學(xué)生提高應(yīng)用地球物理的感性認(rèn)識(shí)作用明顯，尤其是對(duì)實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用地球物理課來說，需要大量的實(shí)際操作才能深入理解。而目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多屬于觀察、驗(yàn)證性類型，缺少實(shí)際地區(qū)的實(shí)際數(shù)據(jù)采集、處理和解釋的訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力差。
2 教學(xué)內(nèi)容改革探討
針對(duì)以上教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合多年應(yīng)用地球物理教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出以下幾個(gè)課程教學(xué)內(nèi)容改革的想法。
（1） 作為以煤炭為主導(dǎo)的礦業(yè)類高校，本科畢業(yè)的學(xué)生大多進(jìn)入到煤炭系統(tǒng)工作。因此，在教學(xué)過程中，因充分考慮煤礦企業(yè)對(duì)物探技術(shù)的需求。如增強(qiáng)地震勘探在解決煤田構(gòu)造方面的內(nèi)容，以及電法勘探對(duì)煤礦富水區(qū)和采空區(qū)的探測(cè)內(nèi)容，使得學(xué)生在學(xué)校所學(xué)到的知識(shí)能夠跟上現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的步伐。
（2） 由于課時(shí)有限，而應(yīng)用地球物理覆蓋的物探專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域廣泛，因此在授課過程中，應(yīng)有所取舍對(duì)。對(duì)于應(yīng)用面較窄的放射性勘探、地?zé)峥碧降瓤勺鳛檎n余了解內(nèi)容，而探測(cè)效果明顯的地震勘探、電法勘探和重力勘探等需要詳細(xì)講解。
（3） 課程內(nèi)容應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，保持行業(yè)先進(jìn)性。在保留傳統(tǒng)基本理論的基礎(chǔ)上，增加應(yīng)用地球物理新技術(shù)、新方法的講解。將現(xiàn)代信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)處理的信息傳授給學(xué)生，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
（4） 重視應(yīng)用地球物理數(shù)值正演模擬。地球物理正演模擬是反演的基礎(chǔ)，通過正演模擬可以使得學(xué)生更好的理解地球物理場(chǎng)的變化特征，避免空洞的公式推導(dǎo)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生更容易掌握地球物理的概念。同時(shí)，還能增強(qiáng)學(xué)生計(jì)算機(jī)編程能力，讓學(xué)生自己上機(jī)進(jìn)行運(yùn)算模擬，提高對(duì)正演模型的理解。
（5） 重視實(shí)驗(yàn)課的作用。地球物理實(shí)踐性很強(qiáng)，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)課程加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，能夠使學(xué)生把書本上的理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。通過野外數(shù)據(jù)實(shí)際采集，提高學(xué)生對(duì)地球物理的理解，提高物探行業(yè)的感性認(rèn)識(shí)。為了讓學(xué)生更好地了解物探儀器設(shè)備，河南省生物遺跡與成礦過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（河南理工大學(xué)）購置了國際先進(jìn)的ARIES三維地震儀、V8電法勘探儀，為學(xué)生認(rèn)識(shí)物探儀器提供了有利的條件。實(shí)踐證明，充分利用好實(shí)驗(yàn)課培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)于提高學(xué)生對(duì)地球物理概念的理解作用明顯。
3 結(jié)語
應(yīng)用地球物理課程對(duì)于資源勘查、地質(zhì)等本科專業(yè)是一門非常重要的基礎(chǔ)課程，是煤礦企業(yè)的一項(xiàng)重要的技術(shù)手段。作為培養(yǎng)人才的礦業(yè)類高等院校，應(yīng)注重學(xué)科發(fā)展的動(dòng)向，保持與實(shí)際生產(chǎn)密切結(jié)合，避免理論與實(shí)踐脫節(jié)，為培養(yǎng)新世紀(jì)人才不斷努力。
應(yīng)用地球物理是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課，在課程學(xué)習(xí)過程中，實(shí)踐教學(xué)對(duì)學(xué)生認(rèn)知地球物理是一個(gè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。通過實(shí)踐教學(xué)，使得學(xué)生把課本上說學(xué)到的理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力。
參考文獻(xiàn)
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專業(yè)課程的安排和設(shè)置
地質(zhì)學(xué)專業(yè)設(shè)置的大體思路與其他專業(yè)并無太大差異，大一大二年級(jí)為基礎(chǔ)課，大三大四為專業(yè)主干課。理工類課程中的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)――高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)自然是不可少的；專業(yè)課除了地球化學(xué)方向以外，其余領(lǐng)域都有涉及，如古生物與地層、巖石與礦物、構(gòu)造、礦床、地球化學(xué)等方向。
通過專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，我們能夠建立起系統(tǒng)的地球科學(xué)思維。在基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)之后，我們可以對(duì)常見巖石礦物進(jìn)行鑒定，了解不同巖石礦物性質(zhì)，對(duì)不同地層的形成環(huán)境進(jìn)行復(fù)原。了解地球表面滄海桑田的變化歷程與變化機(jī)制。這些專業(yè)基礎(chǔ)課不單單是為后面的專業(yè)主干課提供知識(shí)儲(chǔ)備，同時(shí)可以為我們今后走上工作崗位提供技術(shù)支持。
專業(yè)主干課主要是地球物理探測(cè)方法與能源、固體礦產(chǎn)勘查理論課程。地球物理探測(cè)方法包括重力、地磁、地震、地電射、放性和測(cè)井等方法，是不是看上去很高端？在學(xué)習(xí)了專業(yè)基礎(chǔ)課和地球物理勘探方法之后，我們知道了形成礦產(chǎn)的環(huán)境，就能通過各種辦法尋找豐富的資源。
專業(yè)實(shí)習(xí)是我們地球科學(xué)課程的特色?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行”。書本上的知識(shí)掌握透徹是不夠的，只有大自然這本天然的教科書才能讓我們領(lǐng)略到地球科學(xué)的博大精深。
實(shí)習(xí)是地質(zhì)學(xué)子的必經(jīng)之路
北戴河地質(zhì)實(shí)習(xí)、周口店地質(zhì)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文實(shí)習(xí)，一系列的專業(yè)實(shí)習(xí)課大大開拓了我們的視野，因而掌握地球科學(xué)在野外實(shí)際過程的應(yīng)用是很必要的。地球科學(xué)是一門實(shí)踐性的學(xué)科，而且由于專業(yè)性質(zhì)，常常有與大自然“親密接觸”的機(jī)會(huì)。很多同學(xué)因?yàn)楹ε鲁鲆巴舛鴮?duì)地球科學(xué)敬而遠(yuǎn)之。對(duì)于這一點(diǎn)我不否認(rèn)，因?yàn)楸M管跋山涉水肯定比端坐在電腦前享受著冷氣辛苦很多，但現(xiàn)在很多“驢友”背著包野外遠(yuǎn)足不也是回到自然嗎？
在就業(yè)方面，我們專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域較寬。近些年來，我國越來越重視地質(zhì)災(zāi)害的防治與善后。所以，防震減災(zāi)單位也需要大量地球科學(xué)人才。大型工程建設(shè)，如水庫、鐵路、地鐵等的建設(shè)，也需要地球科學(xué)從業(yè)人員進(jìn)行選址考察等。
關(guān)鍵詞：地?zé)峥辈?物探方法
中圖分類號(hào)：E951
一、前言
地?zé)崮苁琴x存于地球內(nèi)部一種巨大、寶貴的礦產(chǎn)資源，它是一種綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效的新型能源。具有投資少、見效快、使用方便、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，開發(fā)利用前景廣闊。運(yùn)用綜合物探方法對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行勘探，可以避免單一物探方法的局限性，提高勘探精度。相信綜合物探方法在今后地?zé)豳Y源勘查中的應(yīng)用會(huì)更多，效率和精度也會(huì)有很大提高。
二、地?zé)岣艣r
地球內(nèi)部蘊(yùn)藏著巨大的自然能源――地?zé)崮埽ㄟ^火山爆發(fā)、溫泉、噴泉以及巖石的熱傳導(dǎo)等方式源源不斷的向地表傳送和散失?；鹕絿姵龅臒霟岬膸r漿或從地下涌出或噴射出的熱水和蒸汽，都是巨大的載熱體，它們不斷地將地球內(nèi)部的熱能帶到地表。地球每年通過地表傳輸?shù)目偀崃亢艽?，但是在有限的地區(qū)內(nèi)不僅很小，而且很分散，目前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件尚無法抽取和利用，因此還不構(gòu)成資源。自然界中有一些過程能夠使地球內(nèi)部熱量在有限的地域內(nèi)富集，并且達(dá)到人類能夠經(jīng)濟(jì)開發(fā)利用的程度，這種熱量便構(gòu)成了地球資源或地球能源。
三、物探方法分類簡(jiǎn)介
目前，地球物理勘探方法很多，根據(jù)工作空間的不同，可分為地面物探、航空物探、鉆井物探及測(cè)井等。
測(cè)井是應(yīng)用地球物理方法來研究鉆孔地質(zhì)剖面，解決地下地質(zhì)技術(shù)問題的一門技術(shù)，包括視電阻率、側(cè)向、自然電位、自然伽瑪、密度、聲波、中子、產(chǎn)狀、井徑、井斜、井溫、水文流量、核磁共振、微測(cè)井、伽瑪能譜、壓力、感應(yīng)、成像測(cè)井等幾十種方法。
地震是以研究地震波在地殼內(nèi)的傳播規(guī)律，達(dá)到查明地下地質(zhì)構(gòu)造和尋找有用礦藏的勘探方法。近年來，地震技術(shù)發(fā)展很快，有反射波法、透射波法、折射波法地震，有二維、三維地震，有高分辨率、微地震，有淺層、深部地震等，處理方法較多，不但精度高、速度快，而且處理手段靈活多樣。
電法是以研究地下各種巖層電性的差異為依據(jù)，尋找和勘探礦藏、探測(cè)地下水、解釋地質(zhì)構(gòu)造等，有電測(cè)深法、自然電場(chǎng)法、充電法、電測(cè)剖面法、瞬變電磁法、電偶源頻率測(cè)深法、電磁測(cè)深法、感應(yīng)法及高密度電法等。
重力和磁法除傳統(tǒng)方法外，還有高分辨率、高精度重力和磁法物探方法。重力資料多用于區(qū)域構(gòu)造單元的劃分、斷裂構(gòu)造空間展布的確定及盆地基底起伏及其性質(zhì)的研究工作。利用磁法可探測(cè)礦藏，確定隱伏巖漿巖體的分布、厚度及與斷裂帶的關(guān)系，確定水熱蝕變帶位置。
遙感可得到衛(wèi)星圖像或航空?qǐng)D像，通過對(duì)不同種類、不同比例尺、不同時(shí)相的航空航天遙感圖像進(jìn)行地質(zhì)解譯，判斷地貌、地層、地質(zhì)構(gòu)造，尋找礦藏和探索水文地質(zhì)條件，還可判斷地面泉點(diǎn)、泉群和地?zé)嵋绯鰩А?/p>
各種物探方法從空中、地面、地下不同角度組成了立體陣容，這種特殊的組合方式?jīng)Q定了物探方法必須要綜合考慮、分析和研究解釋。在地?zé)豳Y源勘查中，物探工作是其重要組成部分。地?zé)豳Y源勘查應(yīng)視情況采用綜合物探方法進(jìn)行，以避免采用單一方法在深度、廣度、精度方面的影響。因?yàn)閱我晃锾椒椒ㄓ袝r(shí)具有多解性，如高溫?zé)崴臀g變礦物都能引起低阻，高溫?zé)崃黧w視電阻率低，但視電阻率低的地方不一定都有高溫?zé)崃黧w等；而通過綜合物探可獲得地質(zhì)構(gòu)造條件、熱儲(chǔ)賦存范圍、地下水補(bǔ)給關(guān)系及空間位置等資料。為了更好地查明地?zé)崽锏牡刭|(zhì)條件、熱儲(chǔ)特征、地?zé)豳Y源量，評(píng)價(jià)開采技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，在地?zé)豳Y源勘查中對(duì)綜合物探工作應(yīng)給予足夠的重視。
四、地?zé)嵛锾皆u(píng)價(jià)方法的應(yīng)用
地?zé)峥碧街?，幾乎所有的物探方法都可以考慮部署的。但是，不同的地?zé)崽?，由于地質(zhì)條件、熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、成因類型、地?zé)嵋后w的化學(xué)成分等不同，其物探異常的客觀反映也必然有所差異，對(duì)物探方法的選擇和異?，F(xiàn)象的解釋也有所不同，不能照搬某一種模式，而應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，合理地選擇適合勘探區(qū)的物探方法組合系列，才能使所獲成果達(dá)到預(yù)期的目的。并且在新的地?zé)崽锟辈橹?，綜合物探工作應(yīng)優(yōu)先開展。
五、物探方法組合在地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用
地球物理勘查工作是通過不同的物探方法對(duì)一個(gè)地區(qū)進(jìn)行平面測(cè)量和垂向測(cè)量，在野外試驗(yàn)及資料總結(jié)分析的基礎(chǔ)上了解地質(zhì)體平面和垂向的特征。一般在地?zé)豳Y源預(yù)可行性勘查和可行性勘查階段進(jìn)行，勘查范圍應(yīng)包括相關(guān)的構(gòu)造單元并結(jié)合地?zé)徙@井的井位確定。
平面測(cè)量一般是測(cè)量天然物理場(chǎng)，如重力、磁法和電法，其接收的是穩(wěn)定的場(chǎng)值，在一個(gè)測(cè)點(diǎn)上只有一個(gè)數(shù)值，一般要有地面上多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)才能反映出物理場(chǎng)的分布特征。在一條線上的觀測(cè)值組成剖面曲線，由多條平行的剖面可以組成平面數(shù)據(jù)。測(cè)深方法如人工地震、電法和面波測(cè)深等，一般要建立一個(gè)變化的人工場(chǎng)，在原地布一個(gè)接收系統(tǒng)來了解地下不同深度的物理量，即得到一條垂向剖面。
地?zé)嵛锾焦ぷ餍枰喾N方法組合完成，特別是要根據(jù)地質(zhì)任務(wù)合理選擇不同方法進(jìn)行組合。具體方法的選擇要考慮目的層的物理前提，即目的層與其他層的物性差異，這個(gè)差異要足夠大，能反映到物理場(chǎng)中被儀器觀測(cè)到。
地球物理勘查工作的任務(wù)是初步查明：①圈定地?zé)岙惓７秶蜔醿?chǔ)的空間分布特征；②確定基底起伏及隱伏斷裂的空間展布；③確定勘查區(qū)的地層結(jié)構(gòu)，熱儲(chǔ)層的埋藏深度。鑒于這些地質(zhì)任務(wù)，參考研究區(qū)的工作成果和其他資料，對(duì)比分析各種方法在不同地?zé)崽锏膽?yīng)用效果，結(jié)合地?zé)崽锏厍蛭锢硖卣?，建立本區(qū)地球物理勘探方法組合。
六、總結(jié)語
地?zé)岬拈_發(fā)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益讓很多投資者趨之若鶩，與此同時(shí)地?zé)岬目辈榫哂泻艽蟮娘L(fēng)險(xiǎn)性，投資大、成本高也令很多投資者望而卻步。我們?cè)诘責(zé)峥辈橹袘?yīng)該采用最有效的方法，采用新技術(shù)新方法節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本，開發(fā)利用地?zé)豳Y源。
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英文名稱：Geological Review
主管單位：中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)
主辦單位：中國地質(zhì)學(xué)會(huì)
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Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
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中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
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英文名稱：Journal of Xi＇an Shiyou University(Natural Science Edition)
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主辦單位：西安石油學(xué)院學(xué)報(bào)
出版周期：雙月刊
出版地址：陜西省西安市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號(hào)：1673-064X
國內(nèi)刊號(hào)：61-1435/TE
郵發(fā)代號(hào)：
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間：1959
期刊收錄：
CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
期刊榮譽(yù)：
Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
聯(lián)系方式
英文名稱：Natural Gas Geoscience
主管單位：中國科學(xué)院
主辦單位：中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)信息中心
出版周期：雙月刊
出版地址：甘肅省蘭州市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號(hào)：1672-1926
國內(nèi)刊號(hào)：62-1177/TE
郵發(fā)代號(hào)：54-128
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間：1990
期刊收錄：
CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
期刊榮譽(yù)：
Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
聯(lián)系方式
滕吉文院士給記者的第一印象就是謙和恬淡、睿智儒雅，盡管已83歲高齡，但精神依舊矍鑠，雙眼仍然炯炯有神……
寄語“科學(xué)科普”
“人活在這個(gè)世界上，最大的目的我認(rèn)為是付出，而不是索取，只有付出才能讓人感到快樂和幸福。”滕吉文告訴記者。為了保證自己內(nèi)心的平靜，滕吉文給自己下了一道“緊箍咒”，每一年他都要達(dá)到自己定下的目標(biāo)。在學(xué)術(shù)上，“每年都要有新的認(rèn)識(shí)和成果！”除了推進(jìn)學(xué)科進(jìn)展，肩負(fù)國家科學(xué)研究項(xiàng)目，他還以身作則，每年都要求自己寫出兩篇以上、達(dá)到SCI檢索級(jí)別的論文。
此外，滕吉文還特別注重學(xué)生的思想品德教育，“如果一個(gè)人有幸做科學(xué)工作或教育工作，必須要樹立起全心全意為人民服務(wù)的思想”。在社會(huì)上，“盡我所能做一些事情”。
每年，滕吉文都會(huì)抽出自己為數(shù)不多的假日去小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)進(jìn)行科普講座，今年他還接受了《十萬個(gè)為什么》的邀請(qǐng)，擔(dān)任編委?！翱茖W(xué)與科普是分不開的，我不可能有太多時(shí)間做科普，但哪怕我做了一點(diǎn)點(diǎn)，能夠激發(fā)孩子們對(duì)科學(xué)的興趣，就很讓我高興了，因?yàn)樗麄兪菄铱茖W(xué)的未來?！?/p>
滕吉文在小學(xué)進(jìn)行科普活動(dòng)的報(bào)道時(shí)不時(shí)地就會(huì)見諸報(bào)端，活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，總能看見他面帶笑容，耐心給孩子們講解那些淺顯的地震、物理知識(shí)，從他的眼神中就可以看出，他對(duì)孩子們的那份期待與對(duì)科學(xué)科普的熱愛。但如果因此而認(rèn)為他“很好說話”，可就錯(cuò)了，滕吉文也有他“冷峻”的一面。
滕吉文不用手機(jī)，如果聯(lián)系他要打家里或者辦公室電話，他對(duì)此解釋道：“原來用過，但是每到項(xiàng)目和院士評(píng)審時(shí)，各種電話就打爆了?！边€有一種電話也數(shù)不勝數(shù)，就是來自各種企業(yè)的邀請(qǐng)，向他承諾超高的年薪與超大的住房。因此，不勝其煩的滕吉文，干脆把手機(jī)棄用了。
寄語“科技教育”
滕吉文的童年是在戰(zhàn)火紛飛中度過的。之后，他跟著家人走遍了黃河長江，到處流浪逃亡。目睹國難，幼小的滕吉文特別想扛起槍去打仗，但是后來他明白了，只有科技發(fā)達(dá)了，祖國才能強(qiáng)大。“所以那時(shí)我就立下志向：長大一定好好讀書，發(fā)展我國的高科技，讓敵人不再侵犯祖國。從此，我對(duì)科學(xué)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的好奇心，并一直追尋初心，刻苦讀書……”斑白的頭發(fā)、深邃的目光、洪亮的發(fā)言，滕吉文的報(bào)告，道出一位老科學(xué)家對(duì)科技教育未來發(fā)展的殷切期望。
當(dāng)下，科技教育工作者需要思考的是，為兒童創(chuàng)設(shè)良好的探索氛圍，在此基礎(chǔ)上才可能解放孩子的創(chuàng)造力，激發(fā)孩子對(duì)科學(xué)的興趣和熱情。而教育的責(zé)任，就是讓孩子們理解一閃而過的靈感火花，使其從小就成為一個(gè)有思想的人。只有創(chuàng)新才能發(fā)展，提出問題也往往比解決問題更重要。滕吉文院士還提出了面對(duì)第六次工業(yè)革命，教育工作者應(yīng)該如何迎接這個(gè)巨大挑戰(zhàn)的問題。如今中國科技的發(fā)展日新月異，正在為轉(zhuǎn)型進(jìn)入創(chuàng)新型國家的目標(biāo)而努力奮斗，但中國在上天、下海、入地的環(huán)節(jié)上，仍有很長的路要走。強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，奮進(jìn)創(chuàng)新，當(dāng)代的少年對(duì)此責(zé)無旁貸。
“世界是你們的，也是我們的，但是歸根結(jié)底是你們的。少年兒童好像早晨八九點(diǎn)鐘的太陽，希望寄托在他們身上……”談及未來，滕吉文院士意味深長。
寄語“山西發(fā)展”
滕吉文院士參加工作至今，50多年來一直奮斗在巖石圈物理與地球動(dòng)力學(xué)的第一線，為地球物理學(xué)這一邊緣和前緣學(xué)科的發(fā)展積極努力。他曾主持了青藏高原、攀西構(gòu)造帶、華北及陸緣、華南地區(qū)、西北造山帶與沉積盆地等多項(xiàng)國家和院（部）級(jí)重大與重點(diǎn)研究項(xiàng)目及國際合作項(xiàng)目，并均取得一批高水平的成果，得到國內(nèi)外專家們的高度評(píng)價(jià)。
他集野外觀測(cè)、資料處理、分析解釋和方法研究于一體，開展地質(zhì)、地球化學(xué)與地球物理信息的高層次綜合研究。在小角度近垂直深反射、中國典型地質(zhì)構(gòu)造區(qū)巖石圈物理與大陸動(dòng)力學(xué)、造山帶和油氣盆地的深部構(gòu)造背景、地震“孕育”的深部介質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境、復(fù)雜介質(zhì)與結(jié)構(gòu)中地震波動(dòng)理論與數(shù)字仿真等領(lǐng)域內(nèi)開展了一系列有創(chuàng)新性的研究與探索。
“山西作為能源大省，一定要抓住國土資源部下放煤層氣礦藏審批權(quán)這一大好時(shí)C，抓緊把煤系‘三氣’問題提上日程，依靠山西省煤炭地礦局、地質(zhì)局加快煤系‘三氣’共生共采建設(shè)，加大煤層氣開采深度。在地?zé)豳Y源利用方面山西省也是有潛力的，可以利用先進(jìn)設(shè)備，利用院士工作站和山西煤炭廳的關(guān)系，更好地把‘深部’問題推向前沿，作為山西長遠(yuǎn)的發(fā)展方向。山西不僅是一個(gè)煤炭大省，也是其他礦產(chǎn)資源大省，長期高強(qiáng)度的開采讓山西付出了慘痛代價(jià)。因此，大力開展全省煤炭區(qū)沉降的監(jiān)測(cè)、全省煤炭采空區(qū)治理、煤炭沉降區(qū)生態(tài)恢復(fù)工作十分重要。要科學(xué)合理地進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，這樣才能達(dá)到開放、協(xié)調(diào)、綠色、共榮……”滕吉文院士在給山西政府的建言中如是說。
寄語“地心之旅”
關(guān)鍵詞：深埋地下管線精確探測(cè)、磁梯度測(cè)量定位技術(shù)
中圖分類號(hào)：TU279文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
Magnetic gradient method in large buried depth of the application of the underground pipeline detection
Abstract: urban underground pipeline is an important infrastructure. Deep underground pipeline accurate detection has been pipeline detection areas of emphasis and difficulties. This paper discussed and analyzed magnetic gradient method for detection of deep buried underground pipeline principle and construction method.
Keywords: deep underground pipeline accurate detection, magnetic gradient measurement positioning technology
1、前言
地下管線是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著我國城市建設(shè)的日益加速和工業(yè)建設(shè)的大力進(jìn)行，大量的管線被以直埋、頂管等各類方式鋪設(shè)于城市地下空間。由于城市淺層空間日趨飽和，以及避讓障礙物、規(guī)避不利地形等原因，地下管線的鋪設(shè)已日趨向深部空間發(fā)展。
大部分管線施工單位在建設(shè)過程中，因?yàn)槭┕す芾韱栴}，或因施工環(huán)境、技術(shù)條件等的限制，不能對(duì)新建管線進(jìn)行竣工測(cè)繪，多數(shù)管線空間位置信息缺失，給后續(xù)工程建設(shè)及管線安全運(yùn)行埋下了重大隱患。
因此如何對(duì)深埋地下管線進(jìn)行精確探測(cè)，是擺在所在所有管線探測(cè)工作者面前的重點(diǎn)和難題。
我院（寧波市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院）在長期工作實(shí)踐中，逐漸摸索總結(jié)出多套有效探測(cè)深埋地下管線的方法。
本文將以磁梯度法為例，著重介紹該法在深埋地下管線探測(cè)中的應(yīng)用。
2、磁梯度法原理
2.1地下管線的磁場(chǎng)
地下鋪設(shè)的鋼管或鑄鐵管等金屬管線，一般具有較強(qiáng)的磁性。地下管線在走向上，埋深變化不大，因此地下鐵磁性金屬管線形成的磁場(chǎng)近似于無限長水平圓柱體的磁場(chǎng)。半徑為r,水平截面積為S,磁場(chǎng)強(qiáng)度為j的管線，在垂直管線走向的地表剖面上，磁場(chǎng)的垂直分量Z。水平分量H可表示為
式中，M=j.S為有效磁矩，i為有效磁化傾角，有效磁化強(qiáng)度j是磁化強(qiáng)度J在觀測(cè)平面內(nèi)的投影。
設(shè)管線走向與磁化強(qiáng)度在地表面的投影之間的夾角為A，磁化傾角為I,有效磁化強(qiáng)度j和有效磁化傾角i的表達(dá)式為：
總磁場(chǎng)異常
當(dāng)有效磁化強(qiáng)度傾角i=90°，及當(dāng)管線走向?yàn)槟媳弊呦驎r(shí)，各磁場(chǎng)分量的表達(dá)式可簡(jiǎn)化為
這時(shí) T與Z曲線形態(tài)相同，只有的系數(shù)差。當(dāng)管線垂直磁化（i=90）時(shí)，T=Z。無限長水平圓柱體的Z、H、T曲線如下圖所示：
2.2地下管線的磁場(chǎng)梯度
磁場(chǎng)梯度是磁場(chǎng)在空間的變化率。
根據(jù)地下管線的垂直磁場(chǎng)垂直梯度Z和水平梯度H,很容易導(dǎo)出，
，即水平磁場(chǎng)的垂直梯度等于垂直磁場(chǎng)的水平梯度，水平磁場(chǎng)的水平梯度等于垂直磁場(chǎng)負(fù)垂直梯度。
根據(jù)磁場(chǎng)總量的垂向梯度和水平梯度的表達(dá)式可以發(fā)現(xiàn)，磁場(chǎng)梯度比磁場(chǎng)強(qiáng)度的分辨率高。
金屬管線在垂直剖面上的Za梯度理論變化曲線
通過鉆孔的手段將磁力梯度儀下到鉆孔內(nèi)，由上而下測(cè)量鐵磁物質(zhì)在垂直方向上的Za曲線變化，可以得到較理想的效果。上圖為金屬管線在垂直剖面上的Za梯度值的理論變化曲線。
由上圖可以看出，在接近金屬管的鉆孔內(nèi)，Za梯度值隨深度的變化非常明顯，在接近鐵磁物質(zhì)的深度位置，梯度值變化強(qiáng)烈，猶如一個(gè)“S”型。在稍微遠(yuǎn)離鐵磁物質(zhì)的鉆孔內(nèi)，梯度值的變化幅度相應(yīng)減小。
3、施工方法
（1）布設(shè)鉆孔斷面；
斷面布設(shè)原則：①在地下管線探查中，為了提高效率、保證探查效果，一般采用剖面測(cè)量方式，沿剖面布設(shè)測(cè)線，測(cè)線可長可短，間距、方向都可靈活安排；②測(cè)線方向要與管線延長方向垂直；③線距大小要根據(jù)地下管線埋深和方向的變化等因素綜合考慮。線距一般為幾米到幾十米之間；對(duì)于管線比較平直的地段，線距可放寬到100米以上；④點(diǎn)距的大小要根據(jù)管徑的大小、預(yù)計(jì)埋深和探測(cè)精度要求綜合考慮。埋深淺，點(diǎn)距要適當(dāng)減小；埋深大，點(diǎn)距可適當(dāng)放大。一條剖面上的點(diǎn)距也可以不等，在管線上方附近，點(diǎn)距可加密，兩側(cè)的點(diǎn)距可放寬，既可以保持曲線的完整性，也保證精度，提高效率。
（2）鉆孔定位：鉆孔前利用全站儀采用極坐標(biāo)法對(duì)擬鉆孔點(diǎn)放樣定位，在定位點(diǎn)處實(shí)地鉆孔；
（3）垂直度校正：鉆孔的垂直度是準(zhǔn)確探測(cè)地下管線的關(guān)鍵，在開始鉆孔前，使用2臺(tái)全站儀以鉆桿為中心成90度角，對(duì)鉆桿垂直度進(jìn)行校正，并在鉆孔過程中對(duì)鉆桿垂直度進(jìn)行實(shí)時(shí)校正；
（4）鉆孔：按照設(shè)計(jì)孔位位置，實(shí)施鉆孔。由于天然氣管道的未知性，為了避免鉆機(jī)直接鉆到天然氣管道，鉆孔順序嚴(yán)格執(zhí)行從外側(cè)開始，向中心逼近的原則，當(dāng)某一個(gè)鉆孔有障礙物的反應(yīng)，停止探測(cè)。鉆孔采用水沖法成孔，即通過高壓水的反復(fù)沖孔而成，即使觸及管道，也不會(huì)破壞天然氣管及其外包防腐層；
（5）下套管：鉆孔鉆好后，將合適管徑的的PVC管下至孔中，管底封閉，在下套管過程中，邊下邊注入清水，防止PVC管上浮，管子接頭處用無磁性螺絲固定，避免探測(cè)時(shí)產(chǎn)生干擾；
（6）磁梯度探測(cè)：將磁梯度儀的探頭放到PVC管內(nèi)，從孔底開始以0.10m的間隔依次往上測(cè)量各點(diǎn)的磁梯度值，到達(dá)孔頂后再向下以0.10m的間隔依次往下測(cè)量各點(diǎn)的磁梯度值來進(jìn)行驗(yàn)證；
（7）孔位及孔口標(biāo)高測(cè)量：所有測(cè)試工作完成后，對(duì)斷面的所有鉆孔進(jìn)行孔位以及孔口標(biāo)高的測(cè)量；
（8）依此類推，完成各設(shè)計(jì)斷面的探測(cè)工作；
（9）異常推斷解釋。
在現(xiàn)場(chǎng)獲得磁測(cè)資料后，要對(duì)磁異常進(jìn)行分析，確定場(chǎng)源的分部形式這就是磁測(cè)結(jié)果的推斷解釋。推斷解釋的目的，就是根據(jù)測(cè)區(qū)內(nèi)磁異常的特征，結(jié)合已知的地質(zhì)資料、物性資料，消除干擾，確定地下管線的空間位置，包括水平位置、埋深、走向，有條件時(shí)還可估算管徑大小。
金屬管線在垂直剖面上的Za梯度實(shí)測(cè)曲線
磁異常的推斷解釋一般分為定性解釋、定量解釋和定量計(jì)算。定性解釋的任務(wù)是要在錯(cuò)綜復(fù)雜的實(shí)測(cè)資料中，排除干擾，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，從干擾背景磁場(chǎng)中，正確識(shí)別出由地下管線引起的磁異常，并大致確定地下管線的走向和埋深。定量解釋的任務(wù)是選擇正確的計(jì)算方法，定量計(jì)算出地下管線在地表投影的確切位置和埋深。
四、結(jié)語
地下管線的安全運(yùn)行涉及到國家的安全穩(wěn)定，涉及城市的整體運(yùn)行，涉及到千家萬戶、各行各業(yè)的切身利益。
通過我們長期實(shí)踐，該方法已經(jīng)越來越多的在深埋地下管線探測(cè)工程中得到運(yùn)用，事實(shí)證明該方法理論完善、技術(shù)合理，可以有效解決鐵磁性深埋管線探測(cè)難題。
參考文獻(xiàn)：
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[2]張漢春，莫國軍．特深地下管線的電磁場(chǎng)特征分析及探測(cè)研究[J]．地球物理學(xué)進(jìn)展，2006，21(4)：1314～1322
