激電測深在城市淺層地下水勘查中的應用

長孫月雷，朱海龍，祁國玉

(中陜核工業集團二一四大隊有限公司，西安 710054)

人們對水資源的需求逐年增加，過去主要利用地表水，但這已不能滿足社會經濟發展的需要[1]。地下水作為水資源的主要組成部分，在保障居民生活、支持社會發展及維護生態平衡等方面具有不可替代的作用[2]。地球物理勘查是地下水調查評價的重要方法之一，基本可以探明地下一定深度內的地層巖性結構，為打井找水指明方向，可提高地下水勘探效率[3]。

分析了激電測深法在洋縣307廠地下水勘查中的應用，根據激電測深結果，結合水文地質資料，推斷地層巖性結構，從而確定含水層深度和鉆井深度。

1 工作區水文地質與地球物理特征

1.1 水文地質特征

工作區屬漢江三級階地，地下水的形成受本區地質、水文、構造及地貌等因素的影響。工作區水文地質分區屬漢中盆地強～弱富水孔隙水區，根據地下水賦存條件、補給、排泄形式及富水性可劃分為3個區。

強富水區：含水巖層上部10～75 m為全新統沖積層，下部40～60 m為中、下更新統沖積及湖積層，上部巖層以卵石為主，充填粗、中砂。下部為礫、卵石層及粗砂層，呈厚層分布，其間夾有2～3層暗灰色淤泥質亞黏土、亞砂土層。含水層平均厚度50 m左右，水位年變幅在1.5 m上下，滲透系數15～35 m/晝夜，涌水量大于150 m3/h。

富水區：含水層巖性和強富水區基本相同，僅全新統沖積之礫、卵石層厚度略有減少，一般為10～30 m，并夾有中、細砂及黏性土透鏡體，含水層平均厚度在45 m左右，水位年變幅2 m上下，滲透系數12～18 m/晝夜，涌水量80～150 m3/h。

弱富水區：含水巖層上部為全新統，上、中更新統沖積及坡積、洪積層，下部為中、下更新統沖積、湖積層，含水巖層主要由礫、砂層及礫碎石層組成，多呈薄層分布，并與黏土、亞黏土互層，卵石中充填大量中、細砂，普遍含有泥質，部分地區下部礫卵石層已為泥質膠合，含水層平均厚度70 m左右，水位年變幅在3 m上下，滲透系數2～8 m/晝夜，涌水量5～20 m3/h。

1.2 地球物理性特征

為配合本次激電測深工作，根據勘查地質情況，收集標本，對其進行了測定，電性測定成果統計見表1。

表1 工作區巖石電性測定成果統計表Tab.1 Statistics of rock electrical property of study area

由表1可知，工作區除裂隙發育的灰巖電阻率值偏高，最高為108 Ω·m，黏土層電阻率最低為5 Ω·m，由此可見該區具備開展激電測深工作的物理前提，具體解釋推斷須結合已知鉆孔資料。

2 工作方法

2.1 儀器與裝置參數選擇

激電測深野外工選用WDA-1超級數字直流電法儀，采取對稱四極等比裝置，裝置示意圖如圖1。測量極距MN等于供電極距AB的1/5，極距表如表2。通過儀器校驗與參數試驗，選取本次激電測深的野外測量供電時間為4 s，供電周期16 s。

圖1 裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of the device

表2 激電測深電極距表Tab.2 Electrode distance of IP sounding

2.2 解釋推斷依據

由于該工作區內沒有已施工鉆孔，所以根據以往在本地區激電測深工作，結合當時鉆孔資料分析、總結認為：工作區激電測深AB/2極距長度與不同巖性界面底板埋深的比例系數變化范圍在1～1.5，即在AB/2供電極距長度與實際探測深度近似為1/2的關系，可認為 AB/2=1～400 m極距，探測深度大致為200 m以淺。

3 測深成果推斷解釋

01剖面視電阻率斷面等值線，以4 Ω·m為等值線間距，等值線呈線性變化關系在圖中所占比例大，反映出地層相對平緩。給出推斷結果如圖2、圖3。

通過對本次激電測深數據分析整理，可以看出：視電阻率(ρs)值變化范圍一般為11～57 Ω·m；ρs曲線較為平滑，曲線類型主要為KHA、KKA、HHA、KHH、QHA型。

本次激電測深曲線及激電剖面ρs等值線斷面的綜合解釋成果結合工作區的水文地質情況可以得知：工作區地層主要有第四系黏土、砂質黏土、泥質砂礫、粗砂礫，基巖為石炭系灰巖，其中泥質砂礫層和粗砂礫層為主要含水層，含水量的大小與厚度、含泥量及砂礫的顆粒大小有關；基底石炭系灰巖層總體傾向為向南傾斜，但局部向北傾斜，這種局部向北傾斜地層結構有利于地下水的富集。

圖2 部分測點曲線推斷圖Fig.2 Interpretation graph of part of the measuring points

圖3 01激電測深剖面綜合解釋推斷圖Fig.3 Geophysical interpretation map of 01 IP sounding

4 結論

通過對本次激電測深參數的分析整理和解釋推斷，得到了含水層埋深、厚度及巖性等成果資料，由這些資料可以得到以下結論：

工作區地層可劃分為3個含水層，即第一、二、三含水層。其中，第一含水層為泥質砂層，含泥量較大，地下水為地表滯水，含水量較小；第二含水層為泥質砂層，含泥量較小，地下水為地表滯水，含水量較大；第三含水層為粗砂層，含泥量小，地下水為基巖裂隙水，含水量較大。

通過對所有激電測深點成果分析對比，選取出水量較大的點位，即2號測深點點位作為建井井位。