高密度電法在嘎海山水庫水文地質勘探中的應用

趙志宇

摘? 要：高密度電阻率法因其工作效率高、生成成本低等特點在地質找礦領域與工程地質勘查中有著很廣泛的應用。文章通過工程實例，闡述了高密度探測在嘎海山水庫的應用效果，證明了利用高密度電法探測沙漠地區水文地質具有實用性和有效性。

關鍵詞：高密度電法;基巖頂界面;水文地質

中圖分類號：TU195 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）10-0180-03

Abstract： High density resistivity method is widely used in geological prospecting and engineering geological exploration because of its high working efficiency and low production cost. In this paper， the application effect of high density detection in Gahaishan Reservoir is expounded through an engineering example， and it is proved that it is practical and effective to use high density electrical method to detect hydrogeology in desert area.

Keywords： high density resistivity method; bedrock top interface; hydrogeology

高密度電阻率法的基本理論與傳統的電阻率法完全相同，所不同的是高密度電法在觀測中設置了較高密度的測點，現場測量時，只需將全部電極布置在一定間隔的測點上，由主機自動控制供電電極和接收電極的變化，完成測量[1]。在設計和技術實施上，高密度電法測量系統采用先進的自動控制理論和大規模集成電路，使用的電極數量多，而且電極之間可自由組合，這樣就可以提取更多的地電信息，使電法勘探能像地震勘探一樣使用多次覆蓋式的測量方式[2]。

本次施工的主要目的是利用高密度電阻率法，還原嘎海山水庫地下水文地質形態及結合巖性反演技術解釋實際地質構造，探查沙漠地區水文地質情況。

1 地質概況及地球物理特征

1.1 地質概況

本區從構造體系上屬天山-陰山緯向構造帶東端與扭動構造的新華夏系的聯合部位，地層分區屬敖漢小區。獨特的地質歷史條件，形成了獨特的地貌、地層、構造景觀。

流域內地形總體上說，西高、東低，河谷兩側高，中間低。擬建水庫周邊地貌類型按成因類型可分為構造剝蝕地形、剝蝕堆積地形和堆積地形三大類。

在壩址區300km范圍內出露的地層有太古界建平群大營子組（Arjnd）、古生界志留系上統下石碑組（S3x）、石炭系中統家道溝組（C2j）、上統酒局子組（C3j）、;二迭系下統青鳳山組（P1q）;中生界侏羅系吐呼魯組（J3t）、九佛堂組（J3jf）;白堊系下統嫩江組（K1n）、上統四方臺組（K2s）; 新生界上第三系泰康組（Nt）、第四系更新統和全新統。

1.2 水文地質條件

本區的水文地質條件主要受區域性構造、地貌、地層巖性、水文氣象條件控制。特別是新構造運動的抬升影響，形成本區北部地表水和地下水的分水嶺。本區由南部黃土丘陵、黃土臺地逐漸過渡為北部的風積、沖積河谷平原。風積、沖積河谷平原屬西遼河流域;分水嶺南側養畜牧河，屬柳河水系。

擬建庫區位于分水嶺之南側，地貌類型屬黃土丘陵和微波狀黃土臺地區。黃土丘陵區由于長期遭受風化剝蝕，多形成平緩的山頂，巖石強烈風化破碎，其上多被第四系風積黃土狀粉土所覆蓋;微波狀黃土臺地區巖性松散，有利于大氣降水的滲入補給和基巖裂隙水的形成與賦存，由于地形坡度較大，沖溝發育、切割較深，大氣降水大部分以地表逕流的形式匯入養畜牧河，構成地表洪流，部分滲入地下，形成地下水，水庫外圍地區地下水多以泉的形式排泄或以地下逕流的形式向養畜牧河河谷排泄。由泉排泄出的地下水以逕流形式排入養畜牧河中構河水的基流。河谷地區是本區地下水的主要富集區。根據區域水文地質資料，本區地下水在養畜牧河以北，風積沖積平原中含水層巖性主要為細砂、粉砂，水位埋深除沙垅分布區大于5m外，其它地區均小于5m，含水層厚度一般40-60m，單井涌水量400-1000m3/d;養畜牧河南側低山丘陵區含水層主要以基巖風化裂隙和構造裂隙為主，地下水的富水性決定于裂隙的發育程度和連通情況，5m降深單井涌水量100-500t/d，滲透系數2.3-13.5m/d;微波狀黃土臺地區含水層巖性為黃土狀粉土，厚度20-60m，單井涌水量100-500m3/d。

1.3 地球物理特征

工區位于壟狀沙地、沙丘荒漠之中，據相關地質資料介紹，該區第四系地層均由風積沙、粉砂等組成，含水層賦存于細砂之中，隔水層亦由粉砂等組成。

理論上講，干燥地層的電阻率表現為極大值，而隨著地層中的濕度和含水程度的增加，如飽含地下水，則地層電阻率將急劇下降，顯示出明顯的低阻特征，不含水的地層表現為相對高阻異常（見圖1）。

圖1 地層電阻率對比圖

工區內地質構造簡單，區內地層沉積較為穩定，因此橫向電性差異應較小。而縱向上電性發生變化則表明地下地質層位發生改變。綜上，具備了在工區內開展高密度電法解決地質問題的前提條件。

2 數據采集方案

在高密度電阻率法勘探中，野外數據采集是非常重要的基礎工作，野外數據采集質量的好壞關系到勘探工作的成果。為了確保數據能夠保質保量的采集，在野外數據采集之前要做好各種準備，注意采集時的各種細致問題。