地球物理勘探電阻率法找水在農(nóng)村飲用水鞏固提升工程中的應(yīng)用

王緯

摘要：電阻率法找水是地球物理勘探中找水應(yīng)用最廣的一種方法。本文在詳細(xì)分析測(cè)區(qū)的地質(zhì)背景和水文地質(zhì)資料的前提下，應(yīng)用電阻率法給農(nóng)村飲用水鞏固提升工程提供了水廠(chǎng)宜井井位和地下水富水區(qū)的分布情況。通過(guò)具體的工程實(shí)例，充分闡述了電阻率法在尋找地下水的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：電阻率法；電測(cè)深；視電阻率；水井

1.前言

電法勘探是以介質(zhì)的電磁學(xué)（如導(dǎo)電性、介電性）或電化學(xué)特性差異為基礎(chǔ)，查明地下地質(zhì)構(gòu)造解決地質(zhì)問(wèn)題或?qū)ふ译娦圆痪鶆蝮w的一類(lèi)勘探地球物理方法。根據(jù)含水介質(zhì)與圍巖之間明顯電性差異，結(jié)合水文地質(zhì)資料，可以查明地下富水體的位置，并劃分含水地層。目前用于地下水勘探的電法主要有直流電阻率法、激電測(cè)深法、激發(fā)極化法等多種方法。本文根據(jù)工區(qū)水文地質(zhì)條件，因地制宜選擇直流電阻率法來(lái)尋找含地下水豐富的地層。

2.區(qū)域水文地質(zhì)條件及地球物理特征

2.1水文地質(zhì)條件

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場(chǎng)地處在淮北的黃淮沖積平原區(qū)，第四系土層非常發(fā)育，第四系松散土層層厚度達(dá)200m以上，層狀沉積韻律清晰。區(qū)內(nèi)發(fā)育的地層由老到新為青白口系（Zq）、震旦系（Zz）、寒武系（∈）、奧陶系（O）、石炭系（C）、二疊系（P）、侏羅系（J）、白堊系（K）、第三系（E+N）和第四系（Q）。該區(qū)松散層（主要是第四系和第三系）主要由黏土、砂質(zhì)黏土、細(xì)砂、粉砂、黏土質(zhì)砂及少量中砂組成。按地下水的埋藏條件和儲(chǔ)存運(yùn)移特征，調(diào)查區(qū)地下水類(lèi)型可分為：松散巖類(lèi)孔隙水、基巖裂隙水，其中供水意義較大的地下水類(lèi)型為松散巖類(lèi)孔隙水。松散巖類(lèi)孔隙水分布廣泛，主要分布在松散覆蓋中，其主要來(lái)源是大氣降水和地表徑流滲入補(bǔ)給。覆蓋層中松散巖類(lèi)孔隙水含量的多少與本區(qū)域礫石顆粒大小有關(guān)。

2.2地球物理特征

借鑒區(qū)域物性資料及以往工作結(jié)果，各類(lèi)巖性視電阻率如下：黏土1050ΩM～15ΩM，中粗砂2550ΩM～50ΩM。可見(jiàn)，含水礫石層的視電阻率值與隔水層（黏土等）的視電阻率值存在一定差異。因此場(chǎng)區(qū)具備了進(jìn)行電法勘探的地球物理前提。

3.直流電法勘探基本原理及野外施工方法、技術(shù)

3.1電阻率測(cè)深法基本原理

根據(jù)工作目的，本次勘查選用了電法勘探中的電阻測(cè)深法以確定地下介質(zhì)在垂向上的變化情況，尋找地層的富水區(qū)段及基巖深度。

電阻率測(cè)深法是在地面的一個(gè)測(cè)深點(diǎn)上（即MN極的中點(diǎn)），通過(guò)逐次加大供電電極，AB極距的大小，測(cè)量同一點(diǎn)的、不同AB極距的視電阻率ρ_s值，研究這個(gè)測(cè)深點(diǎn)下不同深度的地質(zhì)斷面情況。電測(cè)深法多采用對(duì)稱(chēng)四極排列，稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)四極測(cè)深法（圖1）。在AB極距離短時(shí)，電流分布淺，ρ_s曲線(xiàn)主要反映淺層情況；AB極距大時(shí)，電流分布深，ρ_s曲線(xiàn)主要反映深部地層的影響。

公式（5）即為在均勻大地的地表采用任意電極裝置（或電極排列）測(cè)量電阻率的基本公式。其中K為電極裝置系數(shù)（或電極排列系數(shù)），是一個(gè)只與電極的空間位置有關(guān)的物理量。

3.2工作方法

本次勘探方法采用對(duì)稱(chēng)四極垂向電測(cè)深的電法勘探。儀器采用重慶地質(zhì)儀器廠(chǎng)研制的DZD-6A多功能電法勘探系統(tǒng)。使用極距見(jiàn)下表：

3.3勘探質(zhì)量保證措施

布極時(shí)盡量減小電極的接地電阻，并在測(cè)量過(guò)程中盡量保持電極的接地條件不變。采用每個(gè)極距多次重復(fù)采樣求平均，每個(gè)極距點(diǎn)由平均值確定最后觀(guān)測(cè)結(jié)果，滿(mǎn)足規(guī)范要求。現(xiàn)場(chǎng)繪制視電阻率電測(cè)深曲線(xiàn)，隨時(shí)對(duì)觀(guān)測(cè)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)異常立即進(jìn)行電極距、漏電等檢查，或布置加密測(cè)點(diǎn)，確實(shí)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。

4.勘探結(jié)果分析

圖2為工區(qū)典型的對(duì)稱(chēng)四級(jí)電阻率測(cè)深曲線(xiàn)。通過(guò)分析可以得知：該電測(cè)深曲線(xiàn)類(lèi)型是“AK”型，結(jié)合水文地質(zhì)情況其電性層與巖性相關(guān)關(guān)系為：ρ1<ρ2<ρ3>ρ4。在定性解釋的基礎(chǔ)上，對(duì)電測(cè)深曲線(xiàn)進(jìn)行定量解釋?zhuān)ㄟ^(guò)解釋可以得知：在該點(diǎn)處，2m150m電阻率值呈現(xiàn)平穩(wěn)趨勢(shì)，可能是層系變化，推斷第四系底板埋深150m左右。綜上所述，可推斷地表下30m到70m為富水性較好的含水層，確定為目的層。

5.結(jié)論

（1）建議水源井深度不小于150m，根據(jù)以往附近區(qū)域勘查資料預(yù)計(jì)單井涌水量為20m³/d～30m³/d。

（2）勘察區(qū)賦水性比較附近已有井資料，無(wú)明顯變化，可在指定水源井?dāng)M建處附近進(jìn)行水源井打井。

（3）直流電阻率法對(duì)含水地層反應(yīng)較靈敏，并具有抗干擾能力強(qiáng)、原理成熟、解釋簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可以有效合理的知道井位及地下富水情況。

（4）物探與地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查工作緊密結(jié)合是高效的有效途徑。在地質(zhì)水文地質(zhì)調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，選擇重點(diǎn)區(qū)域布置物探工作，可以提高效率減少工作量。