激電測深法在地下水勘查中的研究與應用

何榮勝　王安平　閆柳州

摘 要：激電測深法是一種典型的地球物理勘探方法，在金屬礦勘探及地下水勘查中起著十分重要的作用。本文在研究區域內通過激電測深法，獲得了研究區域的視電阻率數據，并通過廣義線性反演方法對采集的數據進行處理解釋，獲得了視電阻率的反演成果圖，從中圈定出了異常帶位置，為后期的鉆探工作提供了可靠的支撐。

關鍵詞：地下水勘查；激電測深法；廣義線性反演；視電阻率；視極化率

中圖分類號：P631.32 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0171-02

激電測深法是近年來發展起來的尋找地下水的新方法，并已經得到了廣泛應用。目前，地下水勘探的研究熱點主要集中在以下幾個方面：

如一些學者認為激發極化法具有可以不受地形起伏影響、不受圍巖電性不均勻性影響、可測參數多、資料解釋方便等特點，結合電剖面法能大大提高井位確定正確率[1-3]；李杰等[4]認為高密度電法是在巖溶地區來尋找含水低阻異常體的位置和形態的有效手段；孫健[5]認為甚低頻電磁法、多參數和各種反演方法也都是用于完善地球物理方法找水的研究熱點。但是上述方法在確定含水層位置方面還受到局限。

本文在現有的鉆探工作基礎之上，針對工區內可能的地下含水層位和可能的裂隙帶的分布狀況，并結合激電測深法進行了野外激電測深工作，成功推斷出了工區內的可能含水層及裂隙帶位置。

1 方法原理

1.1 激電測深法理論基礎

對稱四極測深方法是研究激電測深的主要方法之一，其目的是用于探查地下不同深度范圍內的垂向電性變化。對稱四極測深裝置如圖1所示，在地面的一個測深點上（即測量電極MN的中點），通過逐次加大供電電極AB極距的大小，測量同一測量點上的不同AB極距的極化率、充電率或者幅頻率的值，研究這個測深點下不同深度的地質斷面情況。供電電極A、B在測點兩側沿反向向外移動，測量電極M、N同時移動。

便得到新的預測模型參數向量。其中μ為修正步長，可由黃金分割線性搜索的方式得到。重復這個過程，直至實測數據和模擬數據之間的平均均方誤差滿足要求為止，反演過程結束。

1.3 理論模型實驗

首先設計一個理論模型并應用上述方法進行正演反演實驗，驗證這一方法的可行性，并應用到后續的實際資料處理中。假設地下空間介質均勻，并存在一個球形的低阻異常體：地下均勻空間介質的電阻率為100，圓形低阻異常體的半徑為5m，異常體中心深度為10m，圓形低阻異常體的電阻率為44.7，圓形低阻異常體的相對電阻率為0.447。

應用上述理論模型，對模型進行正演模擬，得到如圖2所示的低阻異常體主剖面視電阻率異常分布圖和低阻異常體視電阻率異常平面分布圖。

從圖2（a）中所示低阻異常體的球心上方存在極小值，兩側視電阻率大于背景電阻率且存在極大值；圖2（b）等值線圖關于原點中心對稱，對于低阻異常體，在球體正上方表現出負異常，且在異常體附近，等值線的分布較為密集，視電阻率變化較大。對所得正演結果應用廣義線性反演原理進行反演分析，得到如圖3所示的反演剖面。由圖3反演剖面中可以清晰的判斷出在測線中心處，視電阻率變化明顯，中間低阻兩邊為高阻狀態，為低阻體位置。且可以大致判斷出低阻體位于地下的深度，這一判斷與理論設定相符合一致。因此可以基于廣義線性反演的激電測深方法進行地下異常的推斷。

2 實際應用

通過對野外采集的工區數據進行處理，同時采用極化率數據的廣義線性反演方法進行反演，得到視電阻率反演成果圖如圖4所示。

圖4可以看出：在視電阻率反演斷面上淺部出現一個低電阻率異常帶，在深部出現一個相對中等視電阻率異常帶，異常寬度埋深亦在100～120米，重點區域埋深在100～110米。

3 結語

應用激電測深法，結合廣義線性反演理論，在工區內進行地下水勘查的過程中，分析得到3點認識：（1）激電測深法可以在工區內有效預測可能的含水層位置和裂隙帶的發育狀。（2）采用廣義線性反演方法可以推斷含水層位，證明了此方法的有效性。

參考文獻

[1]朱旭東.激發極化法在地下水勘探中的應用[J].勘察科學技術，2004，（4）：58-61.

[2]張彬，陳小瑋，張海榮.激發極化法在礦井地下水勘探中的應用研究[J].廣西大學學報自然科學版，2012，（5）：1004-1007.

[3]蘭干江，王舉平，李海良，等.物探技術在湘西南巖溶丘陵區地下水勘查中的應用[J].山東國土資源，2016，（4）：64-68.

[4]李杰.高密度電法勘探在巖溶地區地下水勘查中的應用[J].大科技，2016，（12）：107-108.

[5]孫健.淺析甚低瀕電磁法在地下水勘探中的應用[J].低碳世界，2015，（24）：107-108.