华北平原是我国乃至全世界地下水超采最严重的地区，引发了诸如地面沉降、海咸水入侵等地质环境问题。地下水位监测是水资源管理和地质环境保护的基础性工作，水利部明确要建立健全地下水动态监测评价系统，加强地下水基础研究，推动地下水超采综合治理取得实实在在的成效。传统地下水位监测方法多依赖固定单点监测，站点部署和维护成本高，同时站点选址易受地形限制。物探方法具有移动化优势，能直接通过电阻率、电磁波反射等信息快速获取地下水深度及含水层分布信息，具有技术便捷、低成本和高区域适应性的特点。中国水科院水资源所地下水研究团队于2025年8月赴河北省唐山市沿海地区开展了为期3天的新装备技术原位观测地下水工作，本次野外试验采用国际领先的地球物理仪器：MALA GX探地雷达、ABEM Terrameter LS 2电法仪和ABEM WalkTEM/GroundTEM瞬变电磁系统，旨在通过多仪器对比精准捕获潜水位，改进仪器设备和创新信号识别算法，为快速全方位监测地下水位提供新思路。

本次试验选址位于唐山市乐亭县沿海区域，该场地受人类工程活动影响较小，具有典型自然地质特征。试验沿近岸带东西向1km剖面开展综合探测，采用3类物探仪器对地下结构进行立体调查。电法仪通过多方向数据采集，为地下结构分析提供了立体化信息支撑；探地雷达采用“大雷达普查和小雷达详查”的创新组合模式——大雷达实现广域快速扫描，小雷达则对重点区域进行高精度成像，形成从宏观到微观的全尺度探测能力；瞬变电磁仪凭借独特的脉冲电磁感应技术，获取了地下构造的关键数据。

实验过程：

图1：电法仪试验图

图2：瞬变电磁仪试验图

图3：高动态探地雷达试验图

实验结果：

图4：探地雷达试验成果图

图5：高密度电法试验成果图

图6：瞬变电磁法试验成果图

如图4所示，探地雷达剖面显示，电磁波在约2m深度处出现显著反射信号差异。这一现象源于潜水含水层中咸水体与上覆包气带介质之间的电性差异，据此可判定试验区潜水位埋深约为2m。综合物探数据对比分析表明，高密度电法与瞬变电磁法剖面均清晰识别出潜水面反射界面（图5和图6）。通过探地雷达、高密度电法与瞬变电磁法的三种方法交叉验证，并结合监测井实测水位数据校准，三类仪器测试结果具有良好的一致性（相对误差＜5%），验证了探测数据的可靠性。其中，探地雷达凭借其高频电磁波特性，在潜水位探测中展现出独特优势：①水平分辨率达0.1m，可清晰识别含水层顶界细微起伏；②单日探测效率可达传统电法3倍以上，特别适用于大范围快速普查。

研究团队通过本次野外实操试验和室内数据分析，全面掌握了3类仪器的性能特点与适用条件，后续将在华北平原山前冲洪积扇区、黄河几字弯区、东北平原区等北方重点区域开展不同潜水位埋深的探地雷达快速探测工作，进一步改进仪器硬件设备和信号识别算法，使其适用于不同潜水埋深场景。