高密度電法技術在承德市雙灤區土壤污染防治工程中的應用

劉 健

（1.河北煤炭科學研究院有限公司，河北 邢臺 054000；2.河北省礦井物探工程研究中心，河北 邢臺 054000）

高密度電法探測地點為承德市雙灤區生活垃圾處理場及其周邊一定范圍，由于該地區作為生活垃圾處理場，其地下填埋了大量的生活垃圾，以至于可能或已經對該地區地下一定范圍內造成了污染，直接或間接對周邊居民的生活產生了一定的影響，為查明該地區地下一定范圍內的裂隙情況，以便協助該地區的土地污染防治工程，2021 年7 月，河北煤炭科學研究院有限公司地質物探中心對該地區進行了現場探測。

1 勘查區主要情況

1.1 地形地貌

勘查區地處冀北燕山東段，位于燕山沉陷帶與高原后背斜過度帶，區內主要河流為灤河，灤河北岸寬闊平坦，發育河流Ⅰ級階地。南岸大部分緊鄰山地，地形陡峻。主要地貌單元有，剝蝕構造低山亞類、侵蝕堆積河谷平原亞類。

1.2 地層巖性

1.2.1 地層巖性出露與分布

根據地質調查及鉆探成果，區內地層由老到新有，中生界侏羅系后城組（J2h）、新生界第四系。

（1） 中生界侏羅系。

在調查區西部灤河兩岸分布廣泛，巖性單調，層位穩定。全部巖系以河流相紅色砂礫巖為主，地層厚度變化較大，層頂埋深7 ～9 m。

（2） 新生界第四系。

全新統（O4al+pl）：主要分布在灤河河漫灘與河床，在各支溝谷也有分布。在灤河河谷地段上部為沖洪積粉土或粉砂、下部為砂卵石層，以圓礫為主，中粗砂充填，局部有粉砂等砂類土透鏡體。在各支溝谷中上部多以沖洪積粉土為主，下部為砂礫石，充填物多以粉土為主。

上更新統（O3al+pl）：分布在山麓邊緣，灤河二級階地中。由紅色、紅褐色含礫狀亞砂土、亞粘土組成，層厚0 ～30 m。

1.2.2 地質構造

調查區內主要斷裂為偏橋子—偏嶺斷裂帶，屬尚義—平泉深斷裂東段，由2 ～4 條近平行的斷層構成，在平面上呈蛇狀彎曲。斷裂帶中為中元古界長城系地層，擠壓扭曲發育，旁側羽狀斷層多，為右行壓性斷裂。

1.2.3 巖漿巖

區內的巖漿巖巖體主要為中生代侏羅紀早世石英正長斑巖類，以巖基和巖株的形式侵入，有的出露于地表，有的隱伏于地下。該類巖體出露在區域的北部張富溝—十八盤一帶，出露面積約為6.0 km2，其山體多風化成平緩的饅頭狀山丘。其富水性受巖性、地形地貌及構造條件的綜合控制，尤其以構造控水最為明顯。

1.3 勘查區水文地質條件

1.3.1 含水巖組

根據含水層巖性，水源地地下水含水巖組有松散巖類含水巖組和基巖裂隙含水巖組。

（1） 松散巖類孔隙水含水巖組。

松散巖類孔隙水分布于灤河二級階地、一級階地及山間溝谷中，含水介質主要為第四系全新統沖洪積松散巖，巖性主要為含砂粘土、砂、砂卵礫石等。

（2） 基巖裂隙水含水巖組。

根據調查區地下水埋藏條件、賦存空間、補給來源，該區基巖裂隙水主要為基巖風化裂隙水。

1.3.2 地下水類型

根據該區含水介質、水力特征和地下水賦存條件，該區地下水劃分為2 種類型，松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。區內第四系松散巖類孔隙水埋藏淺，易開采，開發利用程度較高；基巖裂隙水因埋藏深、水量貧乏，開發利用程度較低。

1.3.3 地下水補給、徑流、排泄條件

（1） 松散巖類孔隙水。

松散巖類孔隙水主要補給來源為大氣降水補給，其次是基巖山區側向徑流補給，區內該類型地下水排泄方式主要以側向徑流補給地表水和人工開采為主。山間溝谷孔隙潛水排泄方式除蒸發排泄外，主要消耗于人工開采和向下游方向徑流排泄。

（2） 基巖裂隙水補給、徑流、排泄條件。

基巖風化裂隙水主要接受大氣降水垂直入滲補給。豐水季節大氣降水通過地表節理裂隙補給地下水之后順勢沿溝（谷） 底部向下游方向徑流，在地勢低洼部位或以泉的形式排泄，或者以潛流的方式側向補給河（溝） 谷孔隙潛水，地下水動態（水位、水溫） 受季節控制明顯。

2 探測方法及原理

在自然條件下，有很多因素會影響到地下巖層巖石的電阻率，主要是巖石的礦物組成成分、結構、構造、巖石的空隙、裂隙發育程度和含水性等。

重要的造巖礦物如云母、石英、長石等硅酸鹽類礦物的電阻率達到了106Ω·m 以上，因此礦物骨架的電阻率是非常高的，對巖石的電阻率變化起主要作用的是巖石的含水性、空隙裂隙發育程度及水的礦化度。

據此，采用高密度電法探測技術，可查明該地區地下一定范圍內巖層的裂隙情況，對探測控制范圍內水文地質條件做出科學評價。

銅塊打磨拋光去除表面氧化層，用乙醇和去離子水多次清洗，氮氣吹干待用。配置濃度為0.02 M硝酸銀溶液, 銅塊浸入硝酸銀溶液，控制化學鍍時間分別為10 s、20 s、30 s、60 s。取出后，用去離子水清洗表面，除去未參加反應的硝酸銀，然后氮氣吹干待用。

3 現場施工及其他事項

為了順利完成高密度電法探測工作，施工前項目組對所使用的惠州YBD11 礦用網絡并行電法儀進行了必要的檢修和維護保養。

3.1 工作布置及工作量

根據探測目的、地質條件及現場工作環境，不同探測方法選用最佳設備、工作設計和施工。此次物探設計參考施工地地質條件、遵循目的任務。

此次施工使用的儀器為惠州YBD11 礦用網絡并行電法儀，發射點間距10 m，接收點間距5 m，測量深度120 m。電測深共分為14 條測線，編號1 ～14，每條測線長度均為320 m，測線總長度4480 m。

3.2 其 他

在高密度電法探測探測過程中，高密度電法探測部分測線處在山溝、山脊及部分裸露的巖石上，測點雖準確的布置在了相應的位置，但仍然可能會影響所采集的數據質量。

4 探測結果

通過對高密度電法探測采集的數據進行處理和分析，結合該地區的水文地質資料，此次高密度電法探測共圈定15 處異常區，C1 ～C15。其中C1 ～C6、C8、C10、C12 ～C15 為相對低阻異常；C7、C9、C11 為相對高阻異常。

C1：位于2 線120 ～180 m，深度5 ～60 m。分析為可能含水的導水裂隙（圖1）。

圖1 2 線高密度電法視電阻率對數等值線斷面圖Fig.12 wire high density electrical method apparent resistivity logarithmic contour section

C2：位于4 線150 ～170 m，深度25 ～80 m。分析為可能含水的導水裂隙（圖2）。

圖2 4 線高密度電法視電阻率對數等值線斷面圖Fig.24 wire high density electrical method apparent resistivity logarithmic contour section

C3：位于5 線170 ～210 m，深度5 ～50 m。分析為可能含水的導水裂隙（圖3）。

圖3 5 線高密度電法視電阻率對數等值線斷面圖Fig.35 wire high density electrical method apparent resistivity logarithmic contour section

圖4 6 線高密度電法視電阻率對數等值線斷面圖Fig.46 wire high density electrical method apparent resistivity logarithmic contour section

C5：位于7 線200 ～220 m，深度5 ～110 m。分析為可能含水的導水裂隙（圖5）。

圖5 7 線高密度電法視電阻率對數等值線斷面圖Fig.57 wire high density electrical method apparent resistivity logarithmic contour section

C6：位于8 線0 ～20 m，深度5 ～90 m。分析為可能含水的導水裂隙。

C7：位于8 線300 ～320 m，深度5 ～120 m。分析為不含水的導水裂隙。（圖6）。

圖6 8 線高密度電法視電阻率對數等值線斷面圖Fig.68 wire high density electrical method apparent resistivity logarithmic contour section

C8：位于9 線0 ～20 m，深度20 ～100 m。分析為可能含水的導水裂隙。

C9：位于9 線0 ～20 m，深度5 ～120 m。分析為不含水的導水裂隙（圖7）。

圖7 9 線高密度電法視電阻率對數等值線斷面圖Fig.79 wire high density electrical method apparent resistivity logarithmic contour section

C10：位于10 線110 ～230 m，深度30 ～70 m。分析為可能含水的導水裂隙。

C11：位于10 線300 ～320 m，深度5 ～120 m。分析為不含水的導水裂隙（圖8）。

圖8 10 線高密度電法視電阻率對數等值線斷面圖Fig.810 wire high density electrical method apparent resistivity logarithmic contour section

C12：位于11 線190 ～300 m，深度5 ～50 m。分析為可能含水的導水裂隙（圖9）。

圖9 11 線高密度電法視電阻率對數等值線斷面圖Fig.911 wire high density electrical method apparent resistivity logarithmic contour section

C13：位于12 線200 ～320 m，深度25 ～40 m。分析為可能含水的導水裂隙（圖10）。

圖10 12 線高密度電法視電阻率對數等值線斷面圖Fig.1012wire high density electrical method apparent resistivity logarithmic contour section

C14：位于13 線150 ～170 m，深度5 ～80 m。分析為可能含水的導水裂隙（圖11）。

圖11 13 線高密度電法視電阻率對數等值線斷面圖Fig.1113wire high density electrical method apparent resistivity logarithmic contour section

C15：位于14 線30 ～120 m，深度25 ～40 m。分析為可能含水的導水裂隙（圖12）。

圖12 14 線高密度電法視電阻率對數等值線斷面圖Fig.1214wire high density electrical method apparent resistivity logarithmic contour section

5 結語

通過在承德市雙灤區生活垃圾處理場及周邊一定范圍內進行的高密度電法探測工作可以看出，采用干密度大電法技術對地下一定范圍內巖層的裂隙情況探測效果明顯，通過對高密度電法技術進行現場探測和數據的后期整理分析可以準確的判斷出，勘察區探測范圍內的相對異常區的位置及范圍，很好的了解了勘察區地下一定范圍內巖層的裂隙情況，為后期在該位置進行的土壤污染防治工程工作的開展提供了一定的數據支持及技術依據。