關(guān)于地下水勘查中大地電磁測(cè)深法的應(yīng)用分析

孔令達(dá)

摘 要： 我國(guó)地大物博，幅員遼闊，在西北地區(qū)，還有很多居民因?yàn)闆](méi)有豐富的水資源在生活上受到困擾。對(duì)于內(nèi)陸荒漠區(qū)而言，區(qū)內(nèi)高寒干旱，降水稀少，植被覆蓋面積少，生態(tài)環(huán)境脆弱，可以加大開(kāi)采地下水資源的力度。開(kāi)采地下水資源需要選擇最合適的探測(cè)方法，大地電測(cè)測(cè)深法很適用于荒漠地區(qū)的水資源開(kāi)采，本文主要介紹了大地電測(cè)測(cè)深法，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用分析可控源音頻大地測(cè)深法尋找地下水的優(yōu)勢(shì)，為其它類(lèi)似找水工作提供了一定的借鑒，僅供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞： 電磁測(cè)深法;地下水勘察;找水

我國(guó)西北地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的煤、油、鹽、鐵等資源，但是荒漠化嚴(yán)重，為了給當(dāng)?shù)鼐用裉峁└玫纳畋Ｕ希€(wěn)定生產(chǎn)生活，對(duì)該區(qū)開(kāi)展地下水的勘查極為重要。音頻大地電磁測(cè)深法是一種有效、快速的地下水勘查技術(shù)模式，適用于地形條件限制小的工作環(huán)境，能很好的集合地質(zhì)條件來(lái)推斷該處的地下水蘊(yùn)含情況，提高打井見(jiàn)水的成功率。利用音頻大地電磁測(cè)深法能夠有效的找到地下水，從而解決荒漠地區(qū)附近廠礦企業(yè)及生態(tài)環(huán)境用水問(wèn)題。

1 地下水勘察技術(shù)的介紹

1.1 地下水的介紹

地下水可分為孔隙水，裂縫結(jié)構(gòu)水和來(lái)自儲(chǔ)存介質(zhì)的巖溶結(jié)構(gòu)水。無(wú)論地下水屬于哪一種類(lèi)型，地下水勘探的步驟一般有以下兩個(gè)方面：第一，需要根據(jù)不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)確定地下水儲(chǔ)存的空間分布特征，其中對(duì)含水層的埋深，厚度和巖性要進(jìn)行調(diào)查，對(duì)于地下的儲(chǔ)水結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，性質(zhì)及其規(guī)模要進(jìn)行勘探。其次，有必要對(duì)該區(qū)域地下水儲(chǔ)存的富水性進(jìn)行判斷，并確定鉆井的井位。

1.2 地下水勘察技術(shù)的介紹

目前，我國(guó)針對(duì)干旱、半干旱地區(qū)、荒漠地區(qū)等特殊區(qū)域的尋找地下水的方法主要包括GPS定位系統(tǒng)，遙感技術(shù)，地球物理勘探技術(shù)和鉆井技術(shù)等等。其中，音頻大地電磁測(cè)深方法具有地形條件小的特點(diǎn)，易修正，適用性強(qiáng)，采用一個(gè)發(fā)射偶極進(jìn)行供電，與常規(guī)的直流電測(cè)深相比，音頻大地電磁測(cè)深方法是在一個(gè)很大的扇形區(qū)域內(nèi)測(cè)量，所以能夠探測(cè)到的范圍更廣，工作效率更高，而且探測(cè)深度大，勘探的深度范圍在十幾米到兩公里，抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)合地質(zhì)推理的工作，能夠有效避免地球物理數(shù)據(jù)的多解現(xiàn)象的產(chǎn)生，穿過(guò)高阻層的能力較強(qiáng)，從而大幅度提高鉆井成功率。

音頻大地電磁測(cè)深方法的測(cè)探工作主要通過(guò)截面或面積來(lái)進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量。該方法能夠根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件，深剖面垂直地質(zhì)構(gòu)造走向，結(jié)合勘探區(qū)的巖石和地層電特征，來(lái)選定適宜的測(cè)量點(diǎn)點(diǎn)距，從而能夠準(zhǔn)確確定地下水的斷層走向、傾斜和孔位定位，采用測(cè)量所得到的反演電阻率，從而可以進(jìn)一步推斷出對(duì)該處地質(zhì)情況的解釋?zhuān)?jīng)過(guò)二維反演之后能夠形成剖面圖，對(duì)剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到理想的富水部分，為日后的水生產(chǎn)項(xiàng)目提供可靠的基礎(chǔ)。

2 地下水勘察大地電磁測(cè)探法的應(yīng)用

2.1 民勤縣北部南民勤北部荒漠區(qū)地下水勘察大地電磁測(cè)探法的應(yīng)用

（1）位于民勤縣北部南民勤北部荒漠區(qū)，就是一個(gè)典型應(yīng)用大地電磁測(cè)探法尋找地下水的例子，該區(qū)域面積2600k㎡，北端至深坑井，東端至青沙窩井。

（2）大地電磁測(cè)深方法基本原理。大地電磁測(cè)深主要是利用電磁學(xué)，根據(jù)電磁波傳播理論和麥克斯韋方程組可以得到對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式，也就是卡尼亞電阻率計(jì)算公式：

ρs= 1 5f × |Ex|2 |Hy|2

其中f代表的是電磁波的發(fā)射頻率（Hz），Hy為整個(gè)的磁場(chǎng)分量。Ex為與場(chǎng)源平行電場(chǎng)水平分量，進(jìn)一步可得探測(cè)方程式：

H=365×? ρ f

式中：ρ為巖層或介質(zhì)的電阻率（Ω·m）

進(jìn)行探測(cè)時(shí)，只需要改變頻率，觀測(cè)Ex和Hy兩個(gè)變量變化的情況，根據(jù)對(duì)應(yīng)公式的就能計(jì)算出阻抗電阻率，進(jìn)一步能夠算出趨膚深度，再經(jīng)過(guò)儀器進(jìn)行一維或二維反演后可以得到對(duì)應(yīng)的剖面圖。

巖層的含水量可以根據(jù)公式計(jì)算所得的不同電阻率來(lái)判斷，因?yàn)橥寥离娮杪屎腕w積內(nèi)得到含水量幾乎呈現(xiàn)線性比例下降的關(guān)系，因此可以測(cè)得的電阻率，來(lái)判斷相應(yīng)點(diǎn)處的含水量。

2.2 新疆伊犁河谷區(qū)地下水勘察大地電磁測(cè)探法的應(yīng)用

新疆伊犁河谷區(qū)的整體地勢(shì)呈現(xiàn)北高南低的走向，而且北依天山、南瀕伊犁河，地形非常復(fù)雜。工作區(qū)具有典型的大陸性干旱氣候，充足的陽(yáng)光，溫度變化大，干燥少雨。工作原理與上述相同。

通過(guò)查看鉆孔資料，同時(shí)與地電斷面圖對(duì)比分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，80 Ω·m電阻率等值線、40 Ω·m電阻率等值線、25 Ω·m電阻率等值線從模糊到清晰來(lái)反映了第四系砂礫石地層的底部界限區(qū)分的程度，而且25 Ω·m電阻能夠較清晰的劃分第四系粘土與粘土含礫地層的底部界限，并且還能夠有效的劃分第四系覆蓋層的底板界限。同時(shí)在該剖面圖中，可以觀察到南側(cè)水平方向上，存在明顯的電性梯度變化帶，從而可以合理推斷該處存在一南向北的斷層。

不難看出一般情況下，地下的含水層的阻值相對(duì)比較低，如果采用音頻大地電磁探測(cè)法的話，能夠靈敏反映低阻體，而且勘探深度大，探測(cè)范圍廣，為尋找地下水的有效地球物理手段。

3 結(jié)語(yǔ)

大地測(cè)深法找水在民勤北部和新疆伊犁河谷區(qū)找水中得到了很好的應(yīng)用，在選擇和使用大地測(cè)深法進(jìn)行地下水勘察時(shí)，應(yīng)充分了解工作區(qū)的地形，并對(duì)各種反演方法進(jìn)行比較研究，從而確定最佳的反演參數(shù)，利用剖面圖來(lái)進(jìn)行巖性分析，并結(jié)合更多的地質(zhì)數(shù)據(jù)，來(lái)獲得最接近的數(shù)據(jù)，以獲得最佳的應(yīng)用效果。同時(shí)還要注意加強(qiáng)和其它工作方法相結(jié)合，從而推動(dòng)找水工作的綜合發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]新疆地質(zhì)工程勘察院.新疆伊犁河谷霍城-霍爾果斯口岸水文地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目物探工作成果報(bào)告[R].2015.9.