農(nóng)村地區(qū)找水打井方法及物探手段探討

白華曄

【摘 要】為提高農(nóng)村地區(qū)找水打井的效率和效益，在實(shí)踐中需要有清晰的操作流程并且采取經(jīng)濟(jì)、合理的物探手段。本文介紹了找水打井實(shí)踐中不同階段工作的重點(diǎn)，闡述了比較簡便的高密度電阻率測(cè)深法、甚低頻電磁法和氡氣測(cè)量法等三種方法的理論基礎(chǔ)、工作原理及其適用儀器，可對(duì)實(shí)踐進(jìn)行指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】高密度電阻率測(cè)深法;甚低頻電磁法;氡氣測(cè)量法;找水打井

1引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，廣大農(nóng)村地區(qū)的生活面貌已經(jīng)發(fā)生了巨大的改變，但部分地區(qū)仍存在人畜飲水困難和飲水不安全的問題。2011年的中央1號(hào)文件聚焦水利改革中水利面臨的新形勢(shì)以及新形勢(shì)下水利的地位和作用，明確指出水利是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)不可或缺的首要條件，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不可替代的基礎(chǔ)支撐。但根據(jù)相關(guān)調(diào)研情況，在湖北、河南等地區(qū)，仍有不少農(nóng)民依靠私人打井來解決飲水、灌溉問題【1】，而私人打井的局限則是由于缺少相應(yīng)的技術(shù)手段和設(shè)備，這樣的方式不僅增加了農(nóng)民的生產(chǎn)負(fù)擔(dān)，也對(duì)當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)造成了破壞，進(jìn)一步對(duì)群眾的健康幸福生活產(chǎn)生了一定程度的阻礙。

本文詳細(xì)介紹了在農(nóng)村地區(qū)找水打井的操作流程和具體步驟，并且進(jìn)一步介紹了涉及到的物探手段理論基礎(chǔ)和適用設(shè)備，以期解決實(shí)際工作中的重點(diǎn)、盲點(diǎn)問題，由此對(duì)農(nóng)村地區(qū)找水打井實(shí)踐提供建議。

2找水打井步驟介紹

常規(guī)的找水打井可以分為收集資料及調(diào)研現(xiàn)場(chǎng)、物探布設(shè)、定井位及井深、鉆探施工以及抽水試驗(yàn)及水質(zhì)分析等幾個(gè)步驟。

2.1收集資料及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研

相關(guān)資料的收集及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研是工作開展的第一步。工作人員應(yīng)當(dāng)盡可能詳細(xì)的收集工程所在區(qū)域的水文地質(zhì)資料，如地理環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造等，并對(duì)資料進(jìn)行整理，確定現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研工作的重點(diǎn)。在有了找水靶區(qū)之后，需要詳細(xì)調(diào)研并分析靶區(qū)的地下水開發(fā)利用潛力。在查明水文地質(zhì)、巖石結(jié)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)條件后，也要盡可能的選擇地形平坦的地點(diǎn)以便于施工。

2.2物探布設(shè)

物探布設(shè)階段的工作重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是確定合理的物探布設(shè)方案，并對(duì)物探成果進(jìn)行準(zhǔn)確的解譯。通常情況下要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和現(xiàn)有條件，確定合理的物探方法和設(shè)備，根據(jù)物探方法的不同確定2～3條測(cè)線，布設(shè)物探剖面。在得出低阻區(qū)也即可能的富水區(qū)域后，明確現(xiàn)場(chǎng)的最佳成井位置和埋深。

2.3定井位及井深

物探工作人員確定的成井位置和埋深還需要進(jìn)一步的驗(yàn)證，這就需要水文地質(zhì)工作人員以物探工作的成果作為參考，確定與當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件是否吻合。在實(shí)際情況下，還要考慮合理的成本投入，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃抗┙o情況和缺水需求，確定合理的打井深度，以保證打井所需的成本經(jīng)濟(jì)效益最大化。

2.4鉆探施工

在工程人員確定好詳細(xì)的施工方案后，由鉆探人員在確定好的施工位置開展鉆探施工工作。在施工過程中，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)水文觀測(cè)的工作人員應(yīng)做好水文觀測(cè)工作，隨時(shí)注意鉆探過程中井口是否發(fā)生自溢涌水現(xiàn)象，如若發(fā)生自溢涌水現(xiàn)象，則應(yīng)當(dāng)立即停止鉆探工作，測(cè)量涌水量、承壓水頭等相關(guān)參數(shù)后在確定下一步工作的內(nèi)容。

2.5抽水試驗(yàn)及水質(zhì)分析

抽水試驗(yàn)是水文地質(zhì)勘察手段之一，是對(duì)水井進(jìn)行的原位試驗(yàn)，通過觀測(cè)抽水情況下水井內(nèi)水位的變化情況，計(jì)算獲取水井的出水能力，水井取水層位的滲透系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)、給水度、彈性釋水系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)的試驗(yàn)手段。為盡可能的獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，計(jì)算水井的最大涌水量，確定合理的開采量以減少相應(yīng)的成本，現(xiàn)場(chǎng)的抽水試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)在合適的時(shí)機(jī)進(jìn)行，單井需進(jìn)行三次抽水試驗(yàn)確定相關(guān)數(shù)據(jù)。

在上述工作做完之后，機(jī)井投入使用之前還需要有專門的檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)水樣進(jìn)行采集和分析。水樣的采集需要參照《水質(zhì)、采樣技術(shù)指導(dǎo)》（GB12998-91）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的采集、保護(hù)及送檢工作，在專業(yè)機(jī)構(gòu)的指導(dǎo)或操作下依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/14848-2007）對(duì)水質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。只有在水量、水質(zhì)都達(dá)到要求時(shí)，才算達(dá)到預(yù)期目的，該機(jī)井方可可以投入使用。

3物探方法及設(shè)備介紹

在上述步驟中，對(duì)靶區(qū)進(jìn)行合理、準(zhǔn)確的物探探測(cè)，是保證打井成功的關(guān)鍵一步，也是制約打井工作的重要因素。本節(jié)則對(duì)常用的物探方法及設(shè)備進(jìn)行介紹。

3.1高密度電阻率法

高密度電阻率法的理論基礎(chǔ)是巖石的電阻率與其礦物成分、含水量以及孔隙度等物理特性有關(guān)，因此地殼中巖石和礦石之間的導(dǎo)電性具有差異，通過測(cè)量巖石的電阻率來獲取巖層沿垂向分布的情況，從而提高找水過程的準(zhǔn)確率。由于供電極距與探測(cè)深度成正比，因此在布設(shè)一個(gè)探點(diǎn)后只需要擴(kuò)大供電極距，便可增大探測(cè)深度，進(jìn)而較為簡單地獲得一個(gè)測(cè)點(diǎn)不同深度的電阻率分布情況，從而清晰地劃分含水層、隔水層等地質(zhì)構(gòu)造情況。

高密度電阻率測(cè)探法具有減輕測(cè)量中的干擾、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。野外測(cè)量時(shí)只需將電極置于各測(cè)點(diǎn)上，然后利用電極轉(zhuǎn)換裝置和電測(cè)儀便可自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，輸出斷面分布圖形結(jié)果。其中，高阻區(qū)代表巖層完整，含水量低;低阻區(qū)代表巖體松散破碎，可能存在裂隙含水帶。

常用于高密度電阻率探測(cè)法的儀器為DZD-6A多功能直流電法儀，其主要技術(shù)指標(biāo)如表所示，根據(jù)實(shí)際操作中所使用的儀器不同，可獲取到探點(diǎn)所在區(qū)域的電阻率測(cè)深曲線圖、剖面圖和反演圖等。從圖中可以較為簡單的讀取電阻隨深度的變化進(jìn)而分析巖層的垂向分布情況。

3.2甚低頻電磁法

甚低頻電磁法的理論基礎(chǔ)也是淺層巖石的電阻率具有差異，不過其工作原理與高密度電阻率法有一定的差異，其工作原理是以甚低頻電臺(tái)發(fā)射的電磁波為場(chǎng)源，電磁波在傳播的過程中碰到良導(dǎo)體時(shí)會(huì)使其極化，感應(yīng)產(chǎn)生二次場(chǎng)。二次場(chǎng)與一次場(chǎng)的疊加會(huì)使得總場(chǎng)的方向、振幅等物理參數(shù)發(fā)生變化，因此當(dāng)測(cè)得的電場(chǎng)參數(shù)發(fā)生畸變時(shí)，在地下則可能存在良導(dǎo)體。若地質(zhì)體與周圍巖石存在明顯的電性差異時(shí)，其畸變特征也會(huì)更加明顯。

甚低頻電磁法常采用的儀器為DDS-2型甚低頻電磁儀，其主要的技術(shù)指標(biāo)如表2所示。利用該儀器同樣的可以輸出剖面曲線圖，其中Ex表示地面電場(chǎng)水平分量，在磁場(chǎng)極化模型中與地下巖體的電阻率成正比，Ex高則對(duì)應(yīng)高阻體。

3.3氡氣測(cè)量法

氡氣測(cè)量法的理論基礎(chǔ)是氡氣的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，但其在巖石中有很強(qiáng)的流動(dòng)性，物理性質(zhì)活潑，其在巖石之間的裂隙中不斷擴(kuò)散并且很難發(fā)生化學(xué)反應(yīng)【2】。在地下水存在的地方通常氡濃度也會(huì)比較異常，能夠被探測(cè)到。

氡氣測(cè)量法通過測(cè)量土壤中氡氣濃度獲取分布圖，進(jìn)一步解譯獲取地下水的分布情況，所使用的儀器一般為FD-3017鐳A測(cè)氡儀，主要技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

4結(jié)論

農(nóng)村地區(qū)的找水打井工作缺少專業(yè)手冊(cè)、專業(yè)人員的指導(dǎo)，但其工程實(shí)踐有一定的標(biāo)準(zhǔn)流程可以遵循，并且在每一步工作中也有不同的側(cè)重點(diǎn)。高密度電阻率法、甚低頻電磁法、氡氣測(cè)量法在不同地區(qū)的尋水打井工作中已經(jīng)取得了顯著的效果，并且這些方法所涉及到的儀器較為容易獲取、操作簡單，在實(shí)際操作中工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況和已有條件選擇合適的方法。在有必要時(shí)也可以采取多種手段結(jié)合的方法以避免單一手段的局限性，從而獲取精確的測(cè)量結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭亮. 農(nóng)村私人打井現(xiàn)象泛濫的原因、危害及對(duì)策分析[J]. 中國水利，2015，（12）：52-54.

[2]姚錦其，趙友方. 氡氣測(cè)量在栗木錫鈮鉭礦外圍的找礦效果[J]. 物探與化探，2008，33（3）：286-291.

（作者單位：西華縣逍遙鎮(zhèn)人民政府農(nóng)業(yè)服務(wù)中心）