探討激發(fā)極化法在山區(qū)找水中的運(yùn)用問題

廖柳

【摘要】在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，水資源出現(xiàn)了嚴(yán)重不足問題；傳統(tǒng)的找水方法會(huì)受到地形起伏以及圍巖電阻率不均勻的影響，針對(duì)這種情況，就需要將激發(fā)極化法給應(yīng)用過來；實(shí)踐研究表明，在山區(qū)找水中，激發(fā)極化法具有一系列的優(yōu)勢(shì)，取得了不錯(cuò)的效果，值得推廣和應(yīng)用。本文簡(jiǎn)要分析了激發(fā)極化法在山區(qū)找水中的運(yùn)用問題，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。

【關(guān)鍵詞】激發(fā)極化法；山區(qū)找水；運(yùn)用

1 前 言

在過去很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，因?yàn)槿藗儧]有正確的認(rèn)識(shí)水資源，出現(xiàn)了嚴(yán)重的無計(jì)劃開采和超采問題，這樣在較大程度上降低了地下水位，水資源出現(xiàn)了緊缺問題，這種現(xiàn)象廣泛存在于我國(guó)的華北和西北地區(qū)，對(duì)于當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們生活質(zhì)量的提升，起到了不利的作用。如今，水井施工需要較高的成本，如果有廢孔出現(xiàn)，會(huì)造成較大的損失，為了減少損失，促使預(yù)見性得到強(qiáng)化，就可以應(yīng)用激發(fā)極化法，來降低施工成本，提升施工質(zhì)量。

實(shí)踐研究表明，激電法屬于間接找水，除了水會(huì)影響到它的異常響應(yīng)之外，還有諸多的影響因素。針對(duì)這種情況，為了將找水工作中激電法的作用給充分發(fā)揮出來，提升找水效果，就需要基本了解和正確認(rèn)識(shí)含水巖石的激發(fā)極化性質(zhì)和一些主要的影響因素和異常的解釋方法，這樣方可以結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w的水文地質(zhì)條件和地球物理特征，對(duì)施工方案合理布置，順利的開展工作，這樣方可以提升效果。

2 激發(fā)極化現(xiàn)象

經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐研究表明，在測(cè)量過程中，人們?nèi)绻捎秒娮杪史?，就?huì)發(fā)現(xiàn)，將穩(wěn)定電流供入地下時(shí)，隨著時(shí)間的改變，會(huì)改變測(cè)量電極間的電位差，并且經(jīng)過幾分鐘時(shí)間之后，會(huì)達(dá)到一個(gè)飽和值，趨于穩(wěn)定。將供電電流斷開之后，在一瞬間會(huì)較快的降低測(cè)量電極間的電位，之后隨著時(shí)間的推移，會(huì)緩慢的降低，經(jīng)過幾分鐘的衰減，會(huì)與0比較的接近，我們用激發(fā)極化現(xiàn)象來稱呼這些在充電放電過程中，隨著時(shí)間緩慢變化的附加電場(chǎng)現(xiàn)象；這種光化學(xué)反應(yīng)，主要是電流作用到了巖石、礦石以及所含水溶液。激發(fā)極化法則是充分考慮了不同巖石、礦石激電效應(yīng)的差異，在人工電場(chǎng)作用下，對(duì)激發(fā)極化電場(chǎng)進(jìn)行研究，以便對(duì)水源進(jìn)行查找，或者是對(duì)其他的地質(zhì)問題進(jìn)行有效的解決。在我國(guó)已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用激發(fā)極化法，在找礦找水以及解決工程地質(zhì)問題中效果較為顯著。

通過一些觀測(cè)資料我們可以得知，含水巖石即使不含電子導(dǎo)體，在外電場(chǎng)作用下，也會(huì)有較為明顯的激電效應(yīng)產(chǎn)生，雖然如今還沒有統(tǒng)一解釋本反應(yīng)的成因，但是大多都認(rèn)為是在外電場(chǎng)作用下，遷移和堆積了固液兩相界面上雙電層擴(kuò)散層中的離子；雙電層形變以及薄膜極化解釋等，都是常見現(xiàn)象。通過觀測(cè)，巖石含水情況會(huì)直接影響到激電二次場(chǎng)的強(qiáng)弱和衰減快慢，因此，在找水中就可以應(yīng)用激電法。

一是雙電層形變：吸附負(fù)離子的特性是巖石顆粒所具備的，尤其是黏土礦物顆粒，負(fù)離子吸引自己周圍的正離子，因此就有一個(gè)雙電層形成于每一個(gè)顆粒的表面。巖石顆粒牢牢的吸附負(fù)電荷，通常自由移動(dòng)是不行的。在溶液中可以游移正離子，同時(shí)，也可以將其劃分為緊密層和擴(kuò)散層。對(duì)于巖石顆粒的雙電層下面極化的雙電層，雖然有著差異化的產(chǎn)生原因，但是電荷分離都會(huì)出現(xiàn)，我們從電學(xué)角度進(jìn)行分析，兩者是相同的。因?yàn)槭艿搅送怆妶?chǎng)的作用，巖石顆粒會(huì)很牢固的吸附負(fù)電荷，無法移動(dòng)。在電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)作用下，會(huì)轉(zhuǎn)移正電荷，在電流流入的方向聚集。這樣就會(huì)打破雙電層的平衡。切斷了外電流之后，就會(huì)恢復(fù)那些變形過的雙電層，這樣激發(fā)極化現(xiàn)象就出現(xiàn)了。

二是薄膜極化：上文我們已經(jīng)提到，雙電層形成于巖石顆粒的表面，主要是受到了吸附性作用。如果巖石只有微米級(jí)較小的粒度，它們之間有著更小的孔隙，那么孔隙的直徑就相當(dāng)于擴(kuò)散層的厚度，有過剩的正離子存在，因?yàn)槭艿搅送怆妶?chǎng)的作用，擴(kuò)散層正離子有著較快的移動(dòng)速度，沒有在較大程度上受到負(fù)電荷的束縛作用。擴(kuò)散層中沒有較多的負(fù)離子，并且緊密層正離子吸引著負(fù)離子，沒有較快的移動(dòng)速度，這樣正電荷就會(huì)聚集于窄孔隙電流的流出端。對(duì)于較寬的孔隙，有著完全相反的情況，負(fù)電荷為電流流出端，流入端為正電荷，這樣積累下去，直到動(dòng)態(tài)平衡得到實(shí)現(xiàn)，這樣就有化學(xué)的濃度梯度和電的勢(shì)壘形成。切斷了外電流之后，形成的濃度梯度就會(huì)恢復(fù)平衡，那么就會(huì)向外釋放勢(shì)壘中積累的能量，這樣激發(fā)極化現(xiàn)象就產(chǎn)生了，我們用薄膜來稱呼上述的窄孔隙，用薄膜極化稱呼相應(yīng)的激發(fā)極化。

3 實(shí)例分析

本文以某山區(qū)溝谷為例，位于我國(guó)某省境內(nèi)，新生界黃土覆蓋于表層之上，厚度在幾米到幾十米之間，寒武系灰?guī)r為下覆地層。因?yàn)橹T多因素的作用，污染到了表層河水，因此就需要對(duì)用水問題進(jìn)行解決。在本次的勘探中，將激發(fā)極化電測(cè)探法給應(yīng)用過來，溫納裝置為裝置形式，也就是測(cè)量電極距MN/2為三分之一的供電電極距AB/2，供電電極距AB/2最小值和最大值分別為3米和210米，時(shí)間參數(shù)分別選取的為10000ms、5000ms、250ms和270ms和5250ms。通過電阻率的測(cè)深曲線我們可以得知，供電電極距在3米到12米之間的范圍內(nèi)，電阻率有著較小的變化，說明本段舉例為沖積層地層，供電電極距在12米到120米之間的范圍，曲線呈現(xiàn)直線上升趨勢(shì)，上升角度為45度，從理論角度上，等同于密灰?guī)r上升角度，說明本段灰?guī)r致密；供電電極距為120米到210米之間的范圍，曲線以33度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，比理論上的45度要小，那么就說明巖溶發(fā)育特征在本段較為明顯。同時(shí)，在供電電極距為90米到210米之間的范圍內(nèi)，激電參數(shù)呈現(xiàn)高值異常的情況，各個(gè)參數(shù)有著統(tǒng)一的異常形態(tài)，說明本段有著較好的富水性。通過這樣的分析我們可以得知，在100米到200米的范圍，灰?guī)r巖溶發(fā)育，有著較好的富水性。結(jié)合激電法測(cè)探結(jié)果，對(duì)井位進(jìn)行選取，并且開展鉆探施工，成井深度控制在150米左右，鉆探結(jié)果基本上吻合于推斷情況，如今，本井的出水量已經(jīng)促使本村的用水需求得到了基本滿足，說明將激電極化法應(yīng)用過來，有著較為顯著的找水效果，對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提升，有著較為顯著的意義。

結(jié) 語(yǔ)

通過上文的敘述分析我們可以得知，因?yàn)闆]有在較大程度上受到了地電干擾，通過各種激電參數(shù)，可以十分明顯的反映出來含水層。并且，在沖積層地區(qū)，如果有地電干擾存在，也有著十分明顯的找水效果。如果有地點(diǎn)干擾存在，各種激電參數(shù)在含水層有著不同的反映，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)我們可以得知，極化率有著較高的穩(wěn)定性和重復(fù)性，有著較大的異常幅度，相較于其他各個(gè)參數(shù)，效果較好。

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