高密度電阻率法在地下水勘探中的應(yīng)用

袁釗華

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局三總隊，貴州 遵義 563000）

在對水文地質(zhì)進(jìn)行勘查時，常規(guī)的電阻率法測點布設(shè)量比較少，在各個測點中所獲得的數(shù)據(jù)信息也比較少，而高密度電阻率法是普通電阻率法的創(chuàng)新。高密度電阻率通過應(yīng)用人為場源，電流在通過地層后可測算出電阻率的變化情況，進(jìn)而以此為依據(jù)了解地層特征，有利于準(zhǔn)確掌握地層含水狀態(tài)。因此，對高密度電阻率法在地下水勘探中的應(yīng)用意義重大。

1 高密度電阻率方法工作原理

現(xiàn)如今，高密度電阻率法已發(fā)展成為一種比較成熟的勘查技術(shù)，在數(shù)據(jù)處理和解釋方面均有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。在高密度電阻率法的實際應(yīng)用中，可采用兩個電流極A、B，將直流電導(dǎo)入至地層中，進(jìn)而在地層中產(chǎn)生電場[1]。由于地質(zhì)間介質(zhì)有一定的區(qū)別，因此，其導(dǎo)電性也有所不同。通過利用另外一對電極M、N對M、N兩點在電流極A、B中電場的電位差進(jìn)行測度，即可判斷出地層的導(dǎo)電性特征。對于電阻率，可根據(jù)以下公式進(jìn)行計算分析。

圖1指的是在均質(zhì)并且各向同性，電阻率均為ρ的半空間介，在地層中，以點電源的形式通過電流I，則距離電流導(dǎo)入點R處某一點的電位可根據(jù)以下公式進(jìn)行計算：

圖1 直流電阻法在均質(zhì)各向同性半空間示意圖

在地層中，根據(jù)人為所布置的電流I以及與另一對電位極所測得的兩點之間的電位差（ΔV）之間的關(guān)系，根據(jù)數(shù)據(jù)推導(dǎo)分析，即可判斷出ΔV關(guān)于電流I以及各個測點的距離，同時還能夠?qū)Φ貙訁?shù)進(jìn)行計算。假設(shè)，四極排列形式，A、B極通電流為I，而M、N極度量的電位差為ΔV，二者之間的關(guān)系如公式（2）：

在公式（2）中，ΔV指的是電場中測得任兩點的電位差，LAM、LBM、LAN以及LBN分別指的是相應(yīng)電極之間的距離，ρ指的是地層的電阻率，另外，I指的是地層中導(dǎo)入電流的強(qiáng)度。

對于公式（2），可改寫為公式（3）。

需要注意，地層并不是均質(zhì)，地層是由多種土質(zhì)所組成的，對于公式（3）中的電阻率，可作為視電阻率，因此，對于公式（3），可改寫為公式（4）：

通常情況下，通過應(yīng)用公式（4）所計算出的視電阻率往往不能直接作為實際電阻率，只能夠反映出地層中某一斷層電極在某一條件下的電阻率綜合值，在對測定所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，才能夠得出最終電阻率。

在應(yīng)用高密度電阻率法進(jìn)行地質(zhì)勘查時，首先需要確定勘查目標(biāo)、勘查場地的范圍以及場地內(nèi)地質(zhì)、水文情況，然后再選用電極設(shè)備，并對勘查現(xiàn)場合理布置測點，根據(jù)測點的分布情況布置電極。在安裝電極設(shè)備時，應(yīng)該盡量將電極與介質(zhì)進(jìn)行充分接觸，避免接地電阻過大。

2 工程概況

某工程項目位于山腳地區(qū)，三面環(huán)山。由于該賓館擴(kuò)建發(fā)展，因此，亟需尋找新水源，綜合考慮勘查要求以及技術(shù)條件，選用高密度電阻率法進(jìn)行野外勘查。在本次高密度電阻率法野外勘查中，選用DUK-2A高密度電阻率測量系統(tǒng)以及DZD-6A多功能直流電法儀。在本次勘查中，共設(shè)置4條高密度電法測線，并得出4張測量結(jié)果。

3 資料處理與解釋

對于野外勘查中所獲得的各項數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行預(yù)處理，包括提出異常數(shù)據(jù)、濾波等等，然后對所有剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)個別數(shù)據(jù)突出，沒有規(guī)律，則應(yīng)根據(jù)臨近測點進(jìn)行反演和修正，最終獲得可靠的視電阻率斷面圖。

（1）A-A′斷面。在該斷面右側(cè)的高阻體中間，含有一條長低阻帶，根據(jù)推測，可能受到為底部低阻異常的影響。在該斷面的中部含有低阻帶，其中，低阻區(qū)域的表層受到風(fēng)化層以及覆蓋層的影響，而下部與斷面底部的低阻異常相連。斷面兩側(cè)視電阻率較高，推測該斷層為F1，底部異常區(qū)域的范圍比較大。

（2）B-B′斷面。在該斷面左端有低阻異常帶，該斷層為F1，斷面上部的視電阻率比較低，而斷面下部的視電阻率比較低高，中部還有大范圍低阻區(qū)域，根據(jù)推測，可能是由巖體風(fēng)化層厚度較大所造成的。

（3）C-C′斷面。在該斷面中間位置含有低阻異常區(qū)，異常的影響范圍擴(kuò)展到斷面底部，該異常為斷層F1，斷面左端低阻區(qū)域主要受到覆蓋層以及巖體風(fēng)化的影響，另外，在斷面右端，高阻分布比較均勻，因此巖體完整性較高。

（4）D-D′斷面。該斷面位于山體邊緣，右端高阻的分布比較均勻，反映出山體視電阻率。該斷面中間含有大范圍低阻區(qū)域，但是，在異常區(qū)域中，高低阻為不均勻分布狀態(tài)，因此，推測受到覆蓋層以及風(fēng)化層厚度較大的影響。

通過對上述勘查結(jié)果進(jìn)行分析，對各條的電學(xué)地質(zhì)斷面進(jìn)行分析，在該山谷地貌區(qū)域中，含有斷層F1，該斷層為南北走向，并向西傾斜，傾斜角度為70°。在本次水文勘查中，應(yīng)用高密度電阻率法，準(zhǔn)確查明儲水構(gòu)造的走向、傾斜度、寬度等等，在水源開發(fā)利用中，根據(jù)勘查結(jié)果確定鉆井的位置以及鉆井深度。通過對鉆井參數(shù)進(jìn)行分析，與勘查結(jié)果相符合。由此可見，高密度電法勘查技術(shù)的應(yīng)用價值比較高。

4 結(jié)語

綜上所述，本文主要結(jié)合實例，對高密度電阻率法在地下水勘查中的應(yīng)用方式進(jìn)行了詳細(xì)探究。地下水系統(tǒng)是由補(bǔ)給區(qū)、排泄區(qū)以及徑流區(qū)等所組成的，在地下水資源開發(fā)利用中，首先需要應(yīng)用先進(jìn)的勘查技術(shù)查明地下水條件，然后據(jù)此對水資源進(jìn)行開發(fā)利用?，F(xiàn)如今，高密度電阻率法越來越成熟，并且被推廣應(yīng)用于項目勘查中。通過將高密度電阻率法應(yīng)用于地下水勘探中，可準(zhǔn)確查明地層中儲水構(gòu)造的寬度、走向等等，勘查結(jié)果準(zhǔn)確性較高，值得推廣應(yīng)用。