水上淺層地震勘探在某水電站的應用范文

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摘要：淺層地震勘探以其特有的高分辨率在水上工程地質勘察中越來越受到重視，方法也在不斷的增多，但是由于水面和水底之間的地震多次波干擾、爆炸震源的氣泡脈沖及震源能量弱等因素使得水上地震資料的品質降低。為此，提出能有效壓制干擾、提高地震記錄品質的處理方法尤其重要。因此本文重點研究如何提高地震資料的品質和地質推斷解釋的可靠性，為工程提供可靠的地質依據。

關鍵詞：水上；淺層地震勘探；水電站；應用研究

0引言

在水利水電工程勘探中經常采用水上地震勘探方法，應用淺層地震勘探方法能較好地解決以下兩個問題：（1）劃分水底淤積層、強弱風化層，確定新鮮基巖界面埋深及其規模。（2）確定區域穩定性，了解水域中有無斷層及其他小地質構造存在或分布情況。但是水上淺層地震勘探受水流、水上交通、水底淤泥、細砂等因素的影響，水面和水底之間的地震多次波干擾、爆炸震源的氣泡脈沖及震源能量弱等因素使得水上地震資料的品質降低，進而影響到地質推斷解釋的可靠性。水上淺層地震勘探在外業數據采集到內業資料處理及解釋都有其獨特的特點，本文提出水上淺層地震折射波法勘探和數字濾波技術綜合運用，同時根據測區工程地質條件和任務要求，充分利用折射波方法的優點，對觀測系統和采集參數進行了精心設計，對資料進行了精細處理，取得了滿意的地質效果。

1工區地震地質條件概況

工程區位于老撾西部湄公河及其沿岸平原至中低丘陵地區，屬于橫斷山系的南端，南鄰鑾山山脈，出露的地層為古生界淺變質巖系，以板巖夾變質粉砂巖為主，局部夾有變質灰巖、千枚巖，或伴有花崗侵入巖株。變質砂巖夾板巖縱波速度為3400～4300m/s，水層縱波速度為1500m/s，飽水細砂層的縱波速度為1570～1950m/s。可見，水層與基巖面、細砂層與基巖面有明顯的波阻抗分界面，水層與細砂層波阻抗分界面不明顯，為了劃分水層和細砂層，采取對每個檢波點測量水深的方法來精確劃分水層和細砂層。但是，由于水與基巖之間的物性差異大，而在水面和水底之間產生較強的多次反射波；水底淤泥對地震波吸收較大，導致深層反射能量弱，水中爆炸震源的氣泡脈沖均會降低地震資料的品質。

2水域環境干擾因素分析

水上地震有利方面是激發條件好，能量損失小，水的波速穩定，對下伏地層、構造解釋有利。其不利方面是干擾多，主要有船只、水底（頂）界面多次反射、水流、爆炸震源的氣泡脈沖及其攜帶物等的干擾。因此，在外業采集時，需對這些干擾予以識別并加以壓制，以獲得較高倍噪比的外業資料。依其干擾源性質不同，主要分為：（1）機械振動干擾。這類干擾主要產生于過往船只及附近某些大型動力振動。這類干擾能量很大，主頻低，一艘船僅有20～30Hz，它隨振動源的遠離而迅速衰減。在施測中，提高低截濾波檔和避開大型動力振動源，能有效的將其壓制。（2）水底（頂）界面多次反射。在水深較大的水域，用漂浮電纜施測時，水底（頂）界面會產生嚴重的多次反射干擾（見圖一）。在折射波法勘探時，多次反射干擾影響不大。但在外業施側中，采用水底檢波辦法具有一定的壓制效果；內業資料處理時，目前對這種干擾主要是通過數字信號處理技術來加以壓制。（3）爆炸震源的氣泡脈沖影響。在水上地震勘探中，震源在水中形成的氣泡受周圍水介質的壓力作用而產生反復多次的膨脹和收縮的現象，這種脈沖能量比較大，是一種干擾（見圖二）。重復沖擊在地震記錄上的出現，嚴重影響有效波的識別。使用炸藥震源時采取增大炸藥量或減少沉放深度，使一次氣泡逸散于空中等方法可消除重復沖擊。（4）水流及其攜帶雜物的影響。在水流急的江（河）中，水流及其所攜帶的砂礫等雜物均會形成背景干擾。這類干擾能量小且無規則性，對地震記錄影響較小。采用多次迭加或適當提高濾波參數能很好的獲得壓制。

3水上淺層地震勘探在工程中的具體應用

3.1外業資料采集

（1）測線布置及觀測系統設計。根據本次工程物探工作的任務：在上壩址區上游100米至下壩址區下游100米范圍內繪制基巖面等值線圖。本次使用的儀器為吉林大學生產的MinSeis24型淺層數字地震儀，采用漂浮電纜，壓敏檢波器主頻為10Hz，道間距10m，接收道為12道，震源為爆炸。折射波法工作時采用單排列布置測線，雙船工作，由于河面比較寬，水流緩慢，將主船拋錨固定在河水中，儀器采集站安置在主船上，電纜固定于主船船尾，并將電纜順河流向自然漂直，并將電纜尾端拋錨固定，再用GPS測量排列的端點坐標，震源為水中炸藥爆炸，每個炮點由GPS定位。

（2）參數選取。通過現場試驗選取合適的激發接收參數。①激發能量：經過試驗，震源炸藥量為150g～300g。激發深度應在水深0.5米，這樣可減少因爆炸引起的氣泡脈沖干擾。②采樣間隔（△t）：△t小到不使預期的最高有效頻率假頻化為原則，△t≤500/fmax（奎斯特理論）。③濾波參數：壓敏檢波器沉放深度0.5米，在壓制干擾的前提下，一般采用60～500Hz帶通。

（3）多次復蓋。為了能有效地壓制干擾，提高倍噪比，一般復蓋次數應不少于3次。對固定排列方式是通過復合開關移動排列實現多次復蓋觀測，運動式施測可通過同一剖面上多次重復施測實現。

3.2內業資料處理

與其他地震資料類似，常規處理流程有預處理、頻譜分析、速度譜分析、動（靜）校正、濾波、迭加及修飾性處理等過程。水上淺震資料由于其受各種干擾較多，因此，在資料處理中應結合測區特點，加強關鍵環節的處理和分析。下面以全帶通方式采集的波形為例（見圖三），并對全部通道進行頻譜分析（其中第二通道的頻譜如圖四所示），確定爆炸產生的氣泡脈沖頻段。測試結果表明，應用淺震技術進行水域工程基礎勘探，只要對各種干擾認識充分，選取合適的采樣參數和施測辦法，采用有效的數據處理方法，其勘探效果是良好的。

4結束語

通過實踐應用表明，淺層地震勘探方法在解決研究區地層、巖性劃分、古河道及砂體識別以及斷裂構造精細解釋等問題方面效果明顯，對后期的鉆探工程布置有較好的指導作用。具體注意事項有以下幾個方面：（1）水上地震勘探采用的震源類型應根據勘探方法、勘探效果和勘探效率來確定，炸藥震源是最方便、最實用的震源，但必須用GPS確定炮點位置，藥量取決于勘探深度和炮點位置。（2）水上采用淺層地震折射法勘探，可以提高勘探效率和斷層的解釋精度。實際工作時，可先用全頻段模式采集波形，然后分析有效波形所在頻段，最后設置相應參數進行正式施測。

參考文獻

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作者：吳克凡；岳軍民；尚景紅 單位：中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司