高密度電法在巖溶地區(qū)尋找地下水中的應(yīng)用

李江昌

摘要：隨著高密度電法在各種領(lǐng)域工作的廣泛應(yīng)用，文章介紹了高密度電法在廣西地區(qū)巖溶地區(qū)尋找地下水中的應(yīng)用技術(shù)，根據(jù)廣西地區(qū)特殊的地質(zhì)情況即巖溶地質(zhì)，結(jié)合高密度電法勘測技術(shù)的優(yōu)越性來探討高密度電法在巖溶地區(qū)尋找地下水的應(yīng)用，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供工作思路和借鑒。

關(guān)鍵詞：高密度電法；勘測技術(shù)；廣西地區(qū)；地下水；物探；巖溶地區(qū) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：P631 文章編號：1009-2374（2015）18-0056-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.18.029

1 高密度電法在巖溶地區(qū)尋找地下水的優(yōu)勢

高密度電法在巖溶地區(qū)尋找地下水現(xiàn)在是比較普遍的，多次測量斷電面上不同的電位電極和不同的電流電極的多次覆蓋和密集采樣是高密度電法最大的不同。勘測能力高、成本低、工作效率高、操作便捷，是高密度電法勘測的優(yōu)點(diǎn)。

相比較常規(guī)的電阻率法而言，高密度電法的智能化程度是比較高的，常規(guī)的電阻率法在野外作業(yè)時(shí)收集數(shù)據(jù)是比較復(fù)雜和麻煩的，而高密度電法的速度是特別快的，大約2～5s就可以完成一個(gè)測點(diǎn)的測量，速度是非常快的，實(shí)現(xiàn)了半自動化或自動化，很大地提高了工作的效率。地?cái)嗝娼Y(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息采集對工程的實(shí)施是比較重要的，高密度電法的多種電極排列掃描測量地?cái)嗝娼Y(jié)構(gòu)特征的地址信息是比較先進(jìn)的地方。高密度電法勘測技術(shù)的應(yīng)用，不僅大大提高了地質(zhì)測量的工作效率，而且提高了經(jīng)濟(jì)效益。

不同的巖溶地質(zhì)有不同的高密度電法特征，如：充填溶洞，它的電剖面曲線通常有低阻異常，等值線呈小面積，不規(guī)則封閉分布；充填溶蝕帶，電剖面也有低阻異常特征，等值線平面圖中等值線呈條帶狀，密集分布，等值線斷面圖斷裂溶蝕處的特征是呈階梯狀密集分布；溶溝、溶槽的電剖面有比較窄的電阻異常，等值線呈串球狀密集分布，等值線斷面比較淺的地方有部分封閉的低值異常區(qū)分布，基巖凹陷電剖面曲線有比較寬的低阻異常，等值線邊緣梯度大，有寬的等值異常區(qū)，部分凹陷邊緣的等值線稀疏，低阻，呈階梯狀分布，不同電性接觸帶，電剖面呈階梯狀分布，等值線在與接觸帶部分呈階梯狀密集分布，并且梯度較大，等值線斷面中接觸帶呈階梯狀密集分布。對于測量取得的數(shù)據(jù)，高密度電阻率可以快速地做出處理，繪制成圖像，節(jié)約了時(shí)間和提高了精密度，加快工作進(jìn)程。

2 高密度電法在廣西地區(qū)找水打井項(xiàng)目中的應(yīng)用

2.1 地質(zhì)概況

本區(qū)地下水屬碳酸鹽巖裂隙溶洞水類型。據(jù)1∶20萬水文地質(zhì)普查資料，將本區(qū)巖溶含水巖組的富水性劃分為貧乏。測區(qū)內(nèi)出露含水巖組主要為石炭系下統(tǒng)，巖性為灰?guī)r。測區(qū)內(nèi)地下水枯季水位埋深一般為10～50m。大氣降水是本區(qū)地下水主要補(bǔ)給來源。測區(qū)內(nèi)地勢平坦，地表徑流不暢，第四系覆蓋薄，時(shí)有基巖裸露，有利于接受大氣降雨的滲透補(bǔ)給，同時(shí)也通過溶潭、漏斗、落水洞等對地下水進(jìn)行灌入式補(bǔ)給。此外，在有灌溉渠道通過的地方，由于渠道的滲漏，對地下水的補(bǔ)給也較明顯。測區(qū)內(nèi)地下水的運(yùn)動方向一般由西排往東。測區(qū)內(nèi)地形低洼處是地下水富集的有利地段，但是巖溶發(fā)育是不均勻的，當(dāng)鉆孔沒有布置在含水巖溶地段的情況下則無水。測區(qū)內(nèi)斷裂帶或其影響帶巖石破碎，巖溶發(fā)育，是地下水富集最有利的部位。其次巖性較純的灰?guī)r區(qū)，地形低洼處也是地下水富集的有利地段，但是巖溶發(fā)育是不均勻的，當(dāng)鉆孔沒有布置在含水巖溶地段的情況下則無水。在垂直方向上，巖溶發(fā)育深度一般在地表以下10～65m之間，是巖溶水的主要賦存深度。為此，在設(shè)計(jì)鉆井地段需投入水文物探勘察，尋找?guī)r溶發(fā)育破碎帶。

2.2 工作過程

工作布置是在水文地質(zhì)調(diào)查指定的范圍采用不規(guī)則網(wǎng)布設(shè)物探測線。測線基本垂直主要巖層、構(gòu)造走向、地下水流向布設(shè)。測量工作是采用1∶5萬地形圖實(shí)地定點(diǎn)，羅盤定向、皮尺量距布設(shè)物探測線、測點(diǎn)。物探異常點(diǎn)則用木樁做標(biāo)記。物探使用的工作方法有高密度電阻率法。高密度電法是集電剖面和電測深為一體，采用高密度布點(diǎn)，進(jìn)行二維地電斷面測量的一種電阻率法勘查技術(shù)，它通過相應(yīng)的裝置進(jìn)行自動采集數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，經(jīng)過一系列格式轉(zhuǎn)換后，繪制出地電斷面圖，為推斷地質(zhì)剖面提供依據(jù)。儀器使用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WGMD-4高密度電阻率測量系統(tǒng)。選用300m測量電纜，電極60根。采用溫納排列裝置做連續(xù)斷面掃描測量。電測深點(diǎn)距為5m，垂向測量16層。工作中，嚴(yán)格按原地礦部頒發(fā)的《電法工作規(guī)范》及其他相關(guān)的規(guī)范規(guī)程進(jìn)行。

2.3 應(yīng)用結(jié)果

2.3.1 廣西百色市隆林縣抗旱找水打井工程項(xiàng)目中，從2012年10月到2013年6月，共計(jì)在89個(gè)村屯，布置剖面200條，剖面總長41690m，完成了2244個(gè)剖面物理點(diǎn)。開展物探布孔96個(gè)，施工完成80個(gè)，其中有水孔55個(gè)，無水孔為25個(gè)，命中率為68.8%，涌水量為8455.65m3/d，解決18817人的飲水不安全和飲水困難

問題。

從以上兩個(gè)例子，充分說明高密度電法比較適合廣西這種以喀斯特地貌為主要特征的找水打井項(xiàng)目，不僅操作簡便，而且比較經(jīng)濟(jì)快捷，比較快速地找出水源，這對于提高廣西地區(qū)的抗旱自救能力具有重要意義。

3 應(yīng)用建議

3.1 數(shù)據(jù)處理及圖形繪制

高密度電法測量，儀器自動觀測供電電流和電位差，并自動計(jì)算保存各測點(diǎn)的視電阻率值，將測試數(shù)據(jù)由儀器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)并進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換即可得到各條測線的視電阻率數(shù)據(jù)。對各剖面所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將干擾突變點(diǎn)作刪除或平滑處理，確保成圖數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠。通過專用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件把原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Surfer格式的數(shù)據(jù)文件，利用Surfer軟件繪制視電阻率等值線斷面圖，并用計(jì)算機(jī)對所有斷面進(jìn)行正、反演處理。工作期間，對于經(jīng)研究確認(rèn)有意義的富水地段，應(yīng)及時(shí)向有關(guān)部門提供中間性研究成果，為布孔提供物探依據(jù)。測區(qū)所有的成果圖件均用計(jì)算機(jī)按相關(guān)規(guī)范編制。

3.2 結(jié)果解釋原則

高密度電法ρs斷面圖上呈現(xiàn)ρs低阻封閉圈或ρs等值線明顯向深部彎曲。高密度視電阻率等值線斷面圖有比較明顯的低阻異常反映，在出現(xiàn)ρs等值線較明顯向深部彎曲，推測地下有一定規(guī)模的巖溶體存在。在解釋電剖面曲線時(shí)，根據(jù)不同情況，尋找相對低阻異常，然后結(jié)合電測深類型曲線及其他資料進(jìn)行綜合分析。覆蓋層厚度的劃分和巖溶發(fā)育區(qū)的圈定，采用從已知到未知的方法，主要根據(jù)巖溶發(fā)育區(qū)（段）高密度電法的視電阻率在垂向及水平上變化規(guī)律，利用各剖面的視電阻率等值線斷面圖特征，結(jié)合各剖面的正、反演結(jié)果及電測深類型曲線，并結(jié)合水文、地質(zhì)、地形等特點(diǎn)對各測試剖面進(jìn)行地質(zhì)解釋。

4 結(jié)語

巖溶是典型的不良地質(zhì)現(xiàn)象，在巖溶地區(qū)施工時(shí)應(yīng)用高密度電法測量技術(shù)是可行的，節(jié)省成本、效率高、準(zhǔn)確可行、操作簡單是高密度電法的優(yōu)點(diǎn)所在，另外，高密度電法勘測技術(shù)也可以和其他方法結(jié)合起來使用，可以達(dá)到事半功倍的效果，如鉆探、鉆孔等技術(shù)。高密度電法的應(yīng)用效果可以在通過生活中的工程實(shí)例來

證明。

參考文獻(xiàn)

[1] 民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)（GB 50292-1999）[S].

[2] 王興泰.工程與環(huán)境物探新方法新技術(shù)[M].北京：北京地質(zhì)出版社，1996.

[3] 張小云.建筑結(jié)構(gòu)可靠性鑒定若干問題[J].福建工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，（2）.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）