電法勘探技術在宿州市西部水源地水文地質勘查中的應用

王珂琰

(安徽省煤田地質局水文勘探隊，安徽 宿州 234000)

1 研究區地質條件

宿州市位于黃淮海平原南部，地處我國南北氣候過渡帶，按地理氣候劃分，屬于暖溫帶、濕潤、半濕潤氣候區，具有四季分明、夏季濕熱、冬季干冷、春季天氣多變、秋季少雨天高氣爽的特點，冷暖和旱澇的轉變十分突出。

經現有的地質勘探資料查閱，可知宿州市境內土層較為深厚，絕大部分區域被第三、第四紀松散沉積物覆蓋，市轄埇橋區南部松散層達200～300 m。其境內黃淮海平原多為沉積的松散層，地下水資源豐富，水質較為良好。據已知的水文勘探結果，其常見含水層包含有三個層次，分別是：淺層地下水、中層地下水和深層地下水。地層中巖石的含水性，對其自身的所表達出的電阻率有著非常顯著的影響，因此利用這一物理特性，使得電法勘探技術作為一種常規方法，在水文地質勘查中較為廣泛的應用[1]。

2 勘探方法

2.1 儀器設備

直流電法勘探儀作為一種物探專業儀器，工作時測量電極MN兩極之間的電位差ΔUMN，以及AB極供電回路中電流數值IAB兩個參數。通過視電阻率計算公式：

(1)

計算出觀測點處的視電阻率ρs值。公式中，電位差ΔUMN以及電流強度IAB由電法勘探儀測得，其數據精準度將直接影響電法成果的準確性。在野外工況下，存在各類干擾因素影響，觀測條件也較為苛刻，一般的普通測試儀器是不適應的。

為滿足野外勘探工況條件，直流電法勘探儀需要精度高、抗干擾、使用便利。我隊此次電法勘探使用的儀器為DZD-4型多功能直流電法勘探儀，其工作電源使用270 V直流電壓，能有效地壓制外界因素的干擾，確保測取參數的準確性。

2.2 勘探方法

本次勘探方法采用電測探測法，其地面設備為四極對稱裝置，電測探測電極系選用最小電極距AB/2=10 m，最大電極距AB/2=200 m。電極系用密集20階等距排列，長極兩側極分別以10 m等距遞增，短極為長極的十分之一，具體如下：

AB/2(m)=10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200

(2)

即垂直探測深度最大為200 m。根據現場條件選擇易于電法施工的作業區域，如圖1所示，擬在建成井區域選擇14個觀測點和1個對比點分別做了四極電測探測，獲取出15條200 m以內的縱向地層物性資料。

圖1 水源地電法勘探布點示意圖

3 勘測成果分析

3.1 電測探法解釋原理

電測探法是采用觀測點中心位置不變而逐漸加大供電電極距離的方法，測出一系列電阻率的數值，從而了解某一觀測點從淺到深沿垂直方向的地質條件。

電測探測曲線反映垂向地層結構、巖層電阻率的變化。砂層必須是具有一定埋藏深度的相對高阻層，電測探測曲線中較短的上升段一般都是砂層的反映，階梯式曲線中的水平段或緩降段，大部分也是砂層的反映。

根據野外所測得各點視電阻率值，在CAD上繪制了各測點的電測探測曲線,并對其探測曲線進行分析。可判斷出不同位置砂層的埋深以及砂層的厚度，而含水砂層較厚的區域其地下水賦存量則較為富集，進而區分不同含水層的富水性。

3.2 資料解釋與推斷

如圖2所示，從1號點電測探測曲線分析可知，在20～40 m、90～110 m、130～150 m左右各有一個上升段，說明該三處為砂層；40～60 m為一平直段，也可能是包含砂層的電性層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。從2號點電測探測曲線分析可知，在10～20 m、90～100 m左右各有一個上升段，說明該二處為砂層，100～130 m為一平直段，也可能是包含砂層的電性層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。從3號點電測探測曲線分析可知，在30～50 m左右有一階梯式的水平段，說明該段是包含砂層的電性層，在70～100 m、140～150 m左右各有一個上升段，說明該二處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。從4號點電測探測曲線分析可知，在30～50 m、60～90 m、110～120 m、140～160 m左右各有一個上升段，說明該四處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。從5號點電測探測曲線分析可知，在30～40 m、80～90 m、100～120 m、130～140 m、160～180 m左右各有一個上升段，說明該五處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。從6號點電測探測曲線分析可知，在20～30 m、130～140 m左右各有一個上升段，說明該二處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。

圖2 水源地1～6測點電測深曲線圖

如圖3所示，從7號點電測探測曲線分析可知，在20～30 m左右有一個上升段，說明該處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。從8號點電測探測曲線分析可知，在20～40 m、60～70 m、90～100 m、130～140 m左右各有一個上升段，說明該四處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。從9號點電測探測曲線分析可知，在20～50 m、70～80 m、100～120 m、130～140 m左右各有一個上升段，說明該四處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。從10號點電測探測曲線分析可知，在30～50 m左右有一水平段，說明該段是包含砂層的電性層，在60～70 m、110～130 m、150～160 m左右各有一個上升段，說明該三處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。從11號點電測探測曲線分析可知，在40～50 m、60～70 m、90～100 m、130～140 m左右各有一個上升段，說明該四處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。從12號點電測探測曲線分析可知，在30～40 m、50～70 m左右各有一個上升段，說明該二處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。

圖3 水源地7～12測點電測深曲線圖

如圖4所示，從13號點電測探測曲線分析可知，在10～20 m、50～70 m、90～100 m、110～120 m、150～160 m左右各有一個上升段，說明該五處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。從14號點電測探測曲線分析可知，在40～70 m、90～110 m、160～170 m左右各有一個上升段，說明該三處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。

圖4 水源地13～15測點電測深曲線圖

從對比點(水源井)點電測探測曲線分析可知，在40～60 m左右有一水平段，說明該段是包含砂層的電性層，在10～20 m、30～40 m、70～80 m、100～110 m、130～140 m左右各有一個上升段，說明該五處為砂層，而其它各測點視電阻率值相對較低，電測探測曲線呈下降段，未見有較好的砂層。在對比點打井成井時進行井內測井作業，根據測井曲線結果判斷該點砂層的準確位置及砂層厚度。根據電法資料判斷的砂層參數與對比點打井實際測井曲線判斷的砂層參數，經比對后基本吻合，由此可推斷出本次電法勘探的數據采集和資料分析具有良好的精準性和可靠度，可以作為該區域水源地富水區分析劃分的合理依據。綜合分析上述資料可知，在所測區域內，6號點以南砂層不發育，為弱富水區；2號點和12號點在所測區域內形成孤島狀，砂層不發育，為弱富水區，不適宜做水源井的擬建位置。其余各點砂層發育較好，為富水區，適宜做水源井的擬建位置。

4 結語

(1)本次勘探運用了四極測深法圈定出第四系砂層的富水范圍，綜合分析勘探數據，并與對比點實際打井的測井結果進行對比驗證，有效地確定地層的富水層段。

(2)本次勘探作業，方法選擇恰當，測點布置合理，儀器性能良好，采集工作正常，參數測取準確，資料解釋合理，故所圈定的富水層段準確可靠。