高密度電法在農(nóng)村抗旱應(yīng)急井勘察中應(yīng)用

耿樹文

（賓川水利水電勘測設(shè)計院 云南大理 671600）

高密度電法在農(nóng)村抗旱應(yīng)急井勘察中應(yīng)用

耿樹文

（賓川水利水電勘測設(shè)計院 云南大理 671600）

本文以賓川縣2014～2016年抗旱應(yīng)急水源井物探勘察資料為基礎(chǔ)，分析高密度電法在解決農(nóng)村抗旱應(yīng)急水源井位中發(fā)揮的作用及應(yīng)注意的問題。在農(nóng)村抗旱應(yīng)急水源井勘察中，高密度電法能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的探測，基本查明測區(qū)巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)，地下水文條件，從而確定相對合理的井位。為抗旱應(yīng)急水源井位選擇提供依據(jù)。

高密度電法；井位選擇；提供依據(jù)

1 引言

應(yīng)急井建設(shè)是農(nóng)村地區(qū)抗旱工程建設(shè)的主要組成內(nèi)容，但是在建設(shè)過程中，地下水文運(yùn)動及地質(zhì)條件等均會對施工造成不利影響，因此，需進(jìn)行全面勘測，深入評價施工現(xiàn)場地質(zhì)情況，從而保證應(yīng)急井投入使用后能夠穩(wěn)定發(fā)揮其作用。高密度電法能有效劃分不同巖性的陡立接觸帶，追蹤構(gòu)造破碎帶，并可發(fā)現(xiàn)淺部的局部不均勻體。在農(nóng)村抗旱應(yīng)急井勘察中應(yīng)用高密度電法可取得較好的效果，其具有推廣價值。

2 高密度電法概述

高密度電法實(shí)際就是高密度電阻率法，與電阻率法的不同點(diǎn)是在勘探中的觀測點(diǎn)布設(shè)密度較高，屬于陣列勘探法的一種。英國科學(xué)家于20世紀(jì)70年代末首次利用陣列電法勘探思想設(shè)計出電測深偏置系統(tǒng)，電測深偏置系統(tǒng)為最初的高密度電法模型。高密度電法集成了電測深法和電剖面法兩種方法，進(jìn)行測量時需將數(shù)十根和上百根的測量電極布設(shè)在測量剖面上，然后利用電極轉(zhuǎn)換板和微機(jī)電測儀進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。高密度電法成像圖主要為二維的地電斷面圖，隨著技術(shù)的發(fā)展高密度電法也可以進(jìn)行三維成像，大大的提高了地電斷面測量的精度。

高密度電法具有如下優(yōu)點(diǎn)：①高密度電法的電極為一次性布設(shè)完成，減少了電極布設(shè)引起的測量誤差和干擾，便于野外數(shù)據(jù)的自動和快速的采集。②可以對電極的排列方式進(jìn)行組合，可以得到不同的地電斷面掃描圖，能夠較完整的反映出地電斷面的結(jié)構(gòu)特征。③實(shí)現(xiàn)了野外數(shù)據(jù)的半自動和全自動化的采集，并且測量的速度很快，極大的提高了工作效率。④可以對測量對象進(jìn)行二維的或三維的成像和自動繪圖，大大的提高了地電斷面測量的精度。⑤相比電阻率法具有成像精度高、成本低、測量速度快和勘探能力強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，在含水破碎帶、采空區(qū)、溶洞和金屬礦藏等電差異性較大的區(qū)域均可以采用高密度電法進(jìn)行勘察。

3 實(shí)例分析高密度電法在農(nóng)村抗旱應(yīng)急井勘察中的應(yīng)用

云南是水資源比較豐富的省份，但也不乏存在干旱少雨的地區(qū)及干旱少雨的年份，近年來云南出現(xiàn)了大范圍的干旱現(xiàn)象，導(dǎo)致許多山區(qū)村民原來飲用水源干涸，時刻威脅著村民的生存。為解決賓川縣山區(qū)村民在最干旱時的應(yīng)急飲水問題，在上級領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心支持下，從2014～2016年，連續(xù)3年安排了抗旱應(yīng)急水源項目，以增加山區(qū)飲用水源點(diǎn)。采用高密度電法測量成果結(jié)合巖性、構(gòu)造分析，確定井位50余眼。根據(jù)施工后出水量與設(shè)計相比，多數(shù)井與設(shè)計一致，解決了水源問題，少數(shù)井與預(yù)測不一致，水量不足，甚至無水。根據(jù)對視電阻率圖分析對比，并結(jié)合測量剖面所在地的巖土結(jié)構(gòu)，在其中發(fā)現(xiàn)了一定的規(guī)律，為抗旱應(yīng)急井位的選擇提供了堅實(shí)的依據(jù)。

3.1 測區(qū)地質(zhì)條件

3.1.1 賓川2014年抗旱應(yīng)急井項目

項目計劃水井10眼，采取的地下水有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水、巖溶地下水三種類型，分布地層巖性主要為二迭系玄武巖、石灰?guī)r，侏羅系砂巖、泥巖，白堊系泥巖、泥灰?guī)r及第四系殘坡積、沖洪積堆積物。

3.1.2 賓川2015年抗旱應(yīng)急井項目

項目計劃水井20眼，采取的地下水有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水、巖溶地下水三種類型，分布地層巖性主要為二迭系玄武巖、石灰?guī)r，三迭系、侏羅系砂巖、泥巖、石灰?guī)r，及第四系堆積物。

3.1.3 賓川2016年抗旱應(yīng)急井項目

項目計劃水井20眼，采取的地下水有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水、巖溶地下水、構(gòu)造裂隙水四種類型，分布地層巖性主要為二迭系玄武巖、石灰?guī)r，三迭系、侏羅系砂巖、泥巖、石灰?guī)r，燕山期花崗巖及第四系堆積物。

3.2 物性條件

工程區(qū)無地球物理探測資料，無地電分布，上部的第四系堆積層與下部的三迭系巖層有較明顯的電性差異，地下空洞滲水時顯低阻特征。

3.3 使用儀器

本次勘探使用儀器為重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK-2高密度電法測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)由DZD-6多功能直流儀和多路電極轉(zhuǎn)換器（Ⅱ）組成，轉(zhuǎn)換電極總數(shù)60路。高密度電法勘探裝置種類繁多，在本次物探在工作中主要采用溫納裝置，溫納裝置電極排列規(guī)律是：A，M，N，B（其中A，B是供電電極，M，N是測量電極），AM=MN=NB為一個電極間距，隨著間隔系數(shù)n由n（MIN）逐漸增大到n（MAX），四個電極之間的間距也均勻拉開。儀器工作性能良好，并清除電極處的松散層和雜草，盡量減小接地電阻，測線遠(yuǎn)離干擾，數(shù)據(jù)質(zhì)量良好。

3.4 資料整理及解釋

采集結(jié)束后將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī)，數(shù)據(jù)的處理包括數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)反演，多采用surfer軟件和RES2DIVN軟件進(jìn)行。將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯與合成、剔除異常點(diǎn)、進(jìn)行地形校正及二維反演后，輸出二維地電斷面圖，至此完成整個采集與處理全過程。

本次勘測數(shù)據(jù)均采用李曉晴高密度電法處理軟件進(jìn)行處理，利用最小二乘法對實(shí)測視電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行了二維反演。反演過程中壓制系數(shù)隨深度的增加而增加，均方根誤差值達(dá)到要求精度后，終止迭代，獲得反演模型電阻率斷面圖。反演模型電阻率斷面圖能直觀地反映出地下介質(zhì)的電性分布和構(gòu)造特征，提高了分析解釋效果和精度。高密度電法資料的解釋是根據(jù)正演視電阻率擬斷圖和反演模型電阻率斷面圖，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料及地球物理特征，推斷地下不同電性巖石（或礦體）的分布狀況。剔除虛假異常，分析確定有效異常，確定異?？臻g位置，解決地質(zhì)問題。

3.5 成果解釋

這里以井位位于村子西側(cè)山體鞍部緩坡地帶的勘察為例進(jìn)行分析，該地區(qū)表層無或很少覆蓋，基巖為侏羅系長石石英砂巖、紫紅色泥巖，地下水類型為基巖裂隙水，根據(jù)地表地下水流向，按橫切流向的方向布設(shè)高密度物探剖面1條，從電阻率圖（如圖1所示）看，30#電極處異常較大，選定為井位，井位處39m以下存在含水層，賦存基巖裂隙水，含水帶寬、深，水量豐富，宜根據(jù)需水量，適當(dāng)確定井深。詳見后附圖。為防止表層農(nóng)灌水下滲產(chǎn)生污染，建議30m以上封閉。依據(jù)供水規(guī)模，水源點(diǎn)供水量為7.1m3/h，建議井深100～120m。

3.6 質(zhì)量控制及評價

為了使反演結(jié)果得到的真實(shí)電阻率值盡可能反映出不同導(dǎo)電性巖石（或礦體）的分布狀況，剔除干擾異常，突顯有效異常，必須對探測過程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。測線敷設(shè)時，原則上沿地質(zhì)任務(wù)線，嚴(yán)格控制點(diǎn)距。為了盡可能消除地形影響引起的虛假異常，要避開地形高程陡變區(qū)域，避免測線走向短距離、大角度的變化。實(shí)測時，首先把60根電極一次性布置完畢，進(jìn)行接地電阻檢查、儀器電池電壓及供電電源檢查，剖面參數(shù)設(shè)置、啟動測量。探測數(shù)據(jù)自動記錄存儲，現(xiàn)場嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行人工監(jiān)視，確保探測質(zhì)量。對于異常點(diǎn)采用重復(fù)觀測，以保證探測精度。

4 結(jié)束語

綜上所述，利用高密根據(jù)測區(qū)地形、地質(zhì)和地球物理條件，采用了高密度電阻率法，基本查明了該測區(qū)地質(zhì)詳細(xì)情況，彌補(bǔ)了常規(guī)鉆探、坑探只反映單點(diǎn)異常的局限性，在解決局部異常體的同時，可探測到整體巖性分布情況，起到了點(diǎn)線面結(jié)合的優(yōu)勢。在本次勘測中，所得數(shù)據(jù)均為有效，可直接用于應(yīng)急井建設(shè)參考。

圖1 孔新莊水源點(diǎn)高密度電阻率圖

[1]張傳艷，李謙.地表高密度電法與井下瞬變電磁法在礦井水害中的應(yīng)用[J].煤礦安全，2013，44（9）：140～142.

[2]孟慶魯，劉彥，趙法強(qiáng)，等.高密度電阻率法在山東泰安地區(qū)抗旱打井工程中的應(yīng)用[J].山東國土資源，2014（7）：52～55.

[3]周芝旭，王友勝，徐鳳姣.高密度電法在灰?guī)r地區(qū)鉆井平臺安全隱患調(diào)查中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報，2014，11（1）：7～11.

[4]張傳艷，李謙.地表高密度電法與井下瞬變電磁法在礦井水害中的應(yīng)用[J].煤礦安全，2013，44（9）：140～142.

P631.3

A

1004-7344（2016）32-0200-02

2016-10-26

耿樹文（1978-），男，漢族，工程師，大專，主要從事工程地質(zhì)，水文地質(zhì)勘察設(shè)計工作。