地球物理技術(shù)在巖溶水庫(kù)滲漏通道識(shí)別中的應(yīng)用

羅 銳 恒，劉 天 云，胡 順 強(qiáng)，潘 曉 東，劉 偉

(1.云南省文山壯族苗族自治州水利電力勘察設(shè)計(jì)院，云南 文山 663000； 2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所 國(guó)土資源部巖溶動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004； 3.聯(lián)合國(guó)教科文組織 國(guó)際巖溶研究中心，廣西 桂林 541004)

0 引 言

在巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的西南地區(qū)，水庫(kù)滲漏問(wèn)題普遍存在[1-2]，這不僅影響水庫(kù)的正常蓄水，而且也危及水庫(kù)的安全運(yùn)行。由于地下巖溶發(fā)育具有隱蔽性和不均一性的特點(diǎn)，所以導(dǎo)致對(duì)巖溶區(qū)病害水庫(kù)滲漏通道的準(zhǔn)確識(shí)別成為一個(gè)難題[3]。

水庫(kù)滲漏通道的識(shí)別包含有對(duì)滲漏通道走向的識(shí)別以及滲漏帶發(fā)育空間位置的識(shí)別。示蹤法是識(shí)別滲漏通道走向的有效技術(shù)手段[4-7]，但示蹤劑接收點(diǎn)往往局限在較少的出露點(diǎn)，如巖溶泉、勘察鉆孔、地下河出口等，其應(yīng)用范圍的廣度受到了一定的限制。地球物理方法以無(wú)損、信息量大、涵蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在水庫(kù)滲漏勘察中廣泛應(yīng)用。其中，大功率充電法以信躁比高、結(jié)果直觀可靠的特點(diǎn)被用于識(shí)別水庫(kù)滲漏通道或地下河管道的地表位置及走向，但缺點(diǎn)是無(wú)法確定滲漏帶的空間位置[3，8]。在對(duì)水庫(kù)滲漏帶空間位置識(shí)別上，高密度電法以成本低、對(duì)低阻破碎帶識(shí)別能力強(qiáng)的特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用[9-11]。但高密度電法探測(cè)深度相對(duì)較淺，一般小于100 m，對(duì)發(fā)育較深的滲漏空間以及對(duì)評(píng)價(jià)滲漏較重要的區(qū)域地層結(jié)構(gòu)無(wú)法有效識(shí)別。地質(zhì)雷達(dá)法和井中CT法具有分辨率高的特點(diǎn)，被用于高精度識(shí)別地下滲漏帶的空間位置[12-13]，但地質(zhì)雷達(dá)法在探測(cè)深度上比高密度電法更淺，井中CT法則需要適量的鉆孔才能開(kāi)展工作，這些都限制了這類(lèi)方法的有效應(yīng)用。音頻大地電磁法作為電磁法的一種，勘探深度一般可達(dá)500 m以上，被廣泛應(yīng)用于中淺部地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造的識(shí)別，在地層結(jié)構(gòu)區(qū)分[14-15]以及地質(zhì)構(gòu)造劃分[16-17]方面取得了較好的應(yīng)用效果，其在水庫(kù)滲漏中的應(yīng)用仍少見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)告。在水庫(kù)滲漏探測(cè)實(shí)踐中，由于不同地區(qū)水庫(kù)地質(zhì)條件和場(chǎng)地條件存在差異，目前沒(méi)有一種萬(wàn)能的探測(cè)方法，水庫(kù)滲漏探測(cè)工作需要結(jié)合地質(zhì)資料和場(chǎng)地條件來(lái)選擇物探方法并合理的布置測(cè)線，才能快速有效的解決問(wèn)題。

本文以云南省文山市小河尾病害水庫(kù)為例，闡述了在該水庫(kù)滲漏探測(cè)中如何利用大功率充電法和音頻大地電磁法資料來(lái)獲得滲漏通道的走向以及滲漏帶的空間位置信息，并結(jié)合地質(zhì)資料對(duì)其滲漏原因進(jìn)行了分析，以期為小河尾水庫(kù)的滲漏治理提供技術(shù)支撐。本文研究成果可為巖溶區(qū)類(lèi)似水庫(kù)的滲漏探測(cè)工作提供一定的借鑒。

1 地質(zhì)概況

1.1 水庫(kù)概況

云南省文山州小河尾水庫(kù)是文山市集中式飲用水水源地之一，承擔(dān)著州政府片區(qū)，馬塘鎮(zhèn)、秉烈鄉(xiāng)、德厚鎮(zhèn)、紅甸鄉(xiāng)、東山鄉(xiāng)5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及硯山縣平遠(yuǎn)鎮(zhèn)、盤(pán)龍鄉(xiāng)、稼依鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)約22萬(wàn)人的飲水供應(yīng)。據(jù)水庫(kù)管理方介紹，小河尾水庫(kù)存在較為嚴(yán)重的水庫(kù)滲漏問(wèn)題，當(dāng)無(wú)外源水補(bǔ)給時(shí)，水庫(kù)水位每天下降約10 cm，滲漏量達(dá)10 000 m3/d(約116 L/s)，推測(cè)為集中式巖溶管道或強(qiáng)徑流帶滲漏。

1.2 巖性與構(gòu)造

水庫(kù)庫(kù)區(qū)周邊構(gòu)造主要以北東向構(gòu)造體系為主，此外，近東西向和北西向斷裂也有發(fā)育，主要出露地層巖性及厚度由新到老如表1所列，地質(zhì)簡(jiǎn)圖及地理位置如圖1所示。

表1 水庫(kù)周邊出露地層巖性特征

圖1 測(cè)區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及地理位置Fig.1 Geological map and geographical location of the survey area

經(jīng)野外調(diào)查核實(shí)圖中的北東向逆斷層F1為壓扭性逆斷層，水庫(kù)已知滲漏點(diǎn)都分布于逆斷層的東側(cè)，西側(cè)未發(fā)現(xiàn)滲漏點(diǎn)，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問(wèn)也發(fā)現(xiàn)巖溶塌陷主要分布于逆斷層的東側(cè)，西側(cè)無(wú)塌陷發(fā)育，可確定該斷層為一隔水?dāng)鄬?，水?kù)水不會(huì)向西滲漏，但往其他方向發(fā)生滲漏的可能從已知地質(zhì)資料和地表線路調(diào)查上無(wú)法明確排除。

2 地球物理勘探技術(shù)

2.1 大功率充電法

2.1.1方法原理

充電法以不同巖性的電性差異為基礎(chǔ)，研究對(duì)象是相對(duì)圍巖為良導(dǎo)體或?qū)щ娦暂^好的地質(zhì)體。常用的充電法采用干電池供電，供電電流一般較小，信噪比較低。大功率充電法采用大功率發(fā)電機(jī)對(duì)地下供電，通過(guò)已知落水洞、天窗或塌陷坑等向巖溶滲漏通道中供以大電流，使巖溶滲漏通道中形成較強(qiáng)的電場(chǎng)，滲漏通道延伸方向上電位降低最小，這時(shí)通過(guò)在地表布置測(cè)線對(duì)電位及電位梯度進(jìn)行探測(cè)，其中電位代表測(cè)線上測(cè)點(diǎn)與無(wú)窮遠(yuǎn)處的電位差，電位梯度代表測(cè)線上相鄰兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的電位差，可根據(jù)電位極大值點(diǎn)及電位梯度近零值點(diǎn)異常來(lái)推斷巖溶滲漏通道的地表位置[3]。

2.1.2測(cè)線布置及方法優(yōu)缺點(diǎn)分析

根據(jù)地質(zhì)條件分析，滲漏通道位于阻水?dāng)鄬拥臇|側(cè)，但滲漏通道具體走向未知，故充電法測(cè)線圍繞著充電點(diǎn)布置了4條不同直徑的環(huán)形測(cè)線，分別為1，2，3，4，測(cè)線整體上需覆蓋整個(gè)阻水?dāng)鄬拥臇|側(cè)區(qū)域，受地表建筑和水庫(kù)水域的限制，具體測(cè)線布置如圖2所示。1線半徑為70m，長(zhǎng)度220 m；2線半徑為130 m，長(zhǎng)度380 m；3線半徑為250 m，長(zhǎng)度780 m；4線則覆蓋了阻水?dāng)鄬訓(xùn)|側(cè)的全部范圍，半徑為470 m，長(zhǎng)度1 960 m。與直線布設(shè)相比，環(huán)形測(cè)線的布置使測(cè)線上的每個(gè)測(cè)點(diǎn)與充電點(diǎn)的水平距離相同，并可在較大的范圍內(nèi)對(duì)滲漏通道進(jìn)行追蹤，但仍受地形起伏影響，主要表現(xiàn)有2點(diǎn)：① 測(cè)點(diǎn)在高程上存在著差異，② 測(cè)點(diǎn)與充點(diǎn)電之間的地形也不會(huì)一致。這都會(huì)導(dǎo)致不同測(cè)點(diǎn)與充電點(diǎn)在實(shí)際距離上的不同，在復(fù)雜的三維地形下這種影響很難被徹底消除。此外，充電法主要觀測(cè)的是地表某測(cè)點(diǎn)與無(wú)窮遠(yuǎn)處的電位差以及相鄰兩測(cè)點(diǎn)間的電位差，無(wú)法得到關(guān)于滲漏通道的深度信息。

圖2 物探測(cè)線布置及推測(cè)滲漏通道分布Fig.2 Layout of geophysical survey lines and distribution of inferred leakage channel

2.1.3數(shù)據(jù)采集與處理

大功率充電法采用加拿大鳳凰公司的V8多功能電法儀，該儀器的發(fā)射系統(tǒng)配備了功率可達(dá)30 kW的發(fā)電機(jī)。以水庫(kù)蓄水后形成的塌陷坑(圖2中編號(hào)為3)為充電點(diǎn)，根據(jù)測(cè)線距充電點(diǎn)的距離分別對(duì)供電點(diǎn)供以4～10A的電流，通過(guò)大電流獲得的強(qiáng)信號(hào)來(lái)提高信噪比。同時(shí)，為了保證數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，采取了如下措施：測(cè)量過(guò)程中向塌陷坑中不間斷抽水以保證滲漏通道的良導(dǎo)電性；采用不極化電極作為測(cè)量電極，經(jīng)過(guò)充分的鹽水浸泡使每對(duì)不極化電極的極差小于2 mV；保證不極化電極與大地的良好接觸，使接地的電阻小于2 kΩ；無(wú)窮遠(yuǎn)極布設(shè)在與測(cè)線相反的方向，即充電點(diǎn)的西測(cè)，距離充電點(diǎn)1.5 km以上，無(wú)游離電干擾，接地電阻小于1 kΩ。

對(duì)每條測(cè)線采集得到的數(shù)據(jù)分別用Excel成圖處理，得到每條測(cè)線上電位和電位梯度隨觀測(cè)測(cè)點(diǎn)的變化曲線；把測(cè)線上的所有電位極大值點(diǎn)或梯度近零值異常點(diǎn)提取出來(lái)，結(jié)合地質(zhì)資料和地形條件綜合分析異常的真?zhèn)巍?/p>

2.2 音頻大地電磁法

2.2.1方法原理

音頻大地電磁法是大地電磁法(MT)的一個(gè)分支，屬于頻率域電磁法，探測(cè)深度隨頻率降低而增大。它利用雷電活動(dòng)所引起的天然音頻大地電磁場(chǎng)作為場(chǎng)源，觀測(cè)互相垂直的兩個(gè)方向上若干頻率的電場(chǎng)和磁場(chǎng)之比，通過(guò)研究地電斷面的變化來(lái)達(dá)到了解地質(zhì)構(gòu)造、找礦、找水等地質(zhì)目的。

2.2.2測(cè)線布置及方法優(yōu)缺點(diǎn)分析

音頻大地電磁法測(cè)線布設(shè)要建立在充電測(cè)線的基礎(chǔ)上，垂直于充電法推斷的滲漏通道走向布置，目的是了解地下滲漏帶的發(fā)育規(guī)模和深度。相對(duì)于直流電法來(lái)說(shuō)，音頻大地電磁法探測(cè)深度更深，一般可達(dá)500 m以上，不足之處主要有以下3點(diǎn)：① 容易受到人工電磁干擾的影響，如高壓線、民用電線等；② 存在著淺部探測(cè)盲區(qū)；③ 探測(cè)的縱向分辨率偏低。淺部盲區(qū)與地下介質(zhì)的電阻率和最大探測(cè)頻率有關(guān)，縱向分辨率主要取決于探測(cè)頻點(diǎn)的個(gè)數(shù)以及頻點(diǎn)間的間隔[18]。

2.2.3數(shù)據(jù)采集與處理

野外數(shù)據(jù)采集儀器為美國(guó)Geometrics公司和EMI公司聯(lián)合生產(chǎn)的EH4連續(xù)電導(dǎo)率剖面儀，測(cè)量頻率范圍為10 Hz～100 kHz。本次工作采集了一對(duì)相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量，電場(chǎng)沿測(cè)線方向，采取如下措施來(lái)保證數(shù)據(jù)采集質(zhì)量：對(duì)電極澆水以降低接地電阻；磁棒埋入地下至少5 cm，磁棒遠(yuǎn)離房屋、電纜、大樹(shù)等；保持磁棒與前置放大器的距離大于5 m，主機(jī)與前置放大器的距離大于20 m。

數(shù)據(jù)處理采用二維大地電磁資料處理和解釋集成系統(tǒng)[19]，采集的原始時(shí)間域譜信號(hào)經(jīng)過(guò)傅里葉變換成頻率域電阻率和相位曲線，經(jīng)過(guò)跳點(diǎn)剔除、靜校正處理后，再設(shè)置適宜的反演參數(shù)進(jìn)行二維反演成像，反演最大迭代次數(shù)設(shè)置為150，最小均方誤差設(shè)置為5%，通過(guò)自動(dòng)迭代得到地下電阻率的分布特征，最后結(jié)合實(shí)際地質(zhì)資料對(duì)電阻率反演斷面進(jìn)行地質(zhì)解譯。

3 探測(cè)結(jié)果分析與討論

3.1 滲漏通道的地表位置及走向

第1，2，3測(cè)線大功率充電法電位和電位梯度曲線如圖3所示，第4測(cè)線大功率充電法電位和電位梯度曲線如圖4所示，第1，2，3，4測(cè)線所有電位極大值點(diǎn)或梯度近零值點(diǎn)統(tǒng)計(jì)如表2所列。

表2 第1,2,3,4測(cè)線電位和電位梯度異常統(tǒng)計(jì)

圖3 第1，2，3測(cè)線充電法電位與電位梯度曲線Fig.3 Potential and potential gradient curves of line 1，2，3

圖4 第4測(cè)線充電法電位與電位梯度曲線Fig.4 Potential and potential gradient curves of line 4

第1測(cè)線地形起伏較小，整條測(cè)線高程差小于5 m，電位和電位梯度的異常點(diǎn)很吻合，異常顯著且與周?chē)鷾y(cè)點(diǎn)存在顯著的對(duì)比，在地質(zhì)圖上該測(cè)點(diǎn)位于榴江組碎屑巖處，其下伏地層仍為碳酸巖地層，推斷130 m測(cè)點(diǎn)附近為滲漏通道在地表的投影。

第2測(cè)線存在一定的地形起伏，測(cè)點(diǎn)間高差可達(dá)30 m，電位和電位梯度異常比較吻合的為200，210 m和270 m測(cè)點(diǎn)且與周?chē)鷾y(cè)點(diǎn)對(duì)比明顯。在地質(zhì)圖上200 m測(cè)點(diǎn)附近為碳酸巖地層與其上覆碎屑巖地層的分界帶，270 m測(cè)點(diǎn)位于碳酸巖地層中，推斷200～210 m測(cè)點(diǎn)，270 m測(cè)點(diǎn)附近為滲漏通道在地表的投影。130 m測(cè)點(diǎn)附近電位存在極大值，但電位梯度值相對(duì)較大，結(jié)合高程發(fā)現(xiàn)120 m與140 m測(cè)點(diǎn)高差約2 m，電位梯度受地形影響應(yīng)該不大，推斷電位異?？赡苁怯捎诘匦我蛩匾?，曲線上可見(jiàn)110～150 m段測(cè)點(diǎn)電位值稍微偏高，可能與該段測(cè)點(diǎn)到充電點(diǎn)間的地形較平坦有關(guān)。

第3測(cè)線存在一定的地形起伏，高差可達(dá)100 m，小號(hào)測(cè)點(diǎn)(約0～300 m)位于山上，大號(hào)測(cè)點(diǎn)(350～780 m)地形相對(duì)平坦(最大高差約30 m)，曲線上可見(jiàn)0～300 m測(cè)點(diǎn)段電位值遠(yuǎn)比大號(hào)測(cè)點(diǎn)小，這是由于該段測(cè)點(diǎn)與供電點(diǎn)間的實(shí)際距離遠(yuǎn)比大號(hào)測(cè)點(diǎn)大，導(dǎo)致電位值相對(duì)偏小。460 m和490 m測(cè)點(diǎn)電位和電位梯度異常吻合得也較好，從地質(zhì)圖上來(lái)看，460 m測(cè)點(diǎn)位于榴江組碎屑巖處，490 m測(cè)點(diǎn)位于碳酸巖地層與其上覆碎屑巖地層的分界帶附近，同樣推斷該兩測(cè)點(diǎn)下方存在滲漏通道。590 m測(cè)點(diǎn)靠近碳酸巖地層與其下伏碎屑巖的界線，推斷該處為深度相對(duì)較淺的滲漏通道。540～550 m測(cè)點(diǎn)位于碳酸巖地層中，550 m測(cè)點(diǎn)電位有極大值但梯度值偏大，540 m測(cè)點(diǎn)有梯度異常，電位值雖然較550 m測(cè)點(diǎn)小但相差并不大，結(jié)合530～560 m測(cè)點(diǎn)段地形相對(duì)平坦的條件，推斷540 m測(cè)點(diǎn)下方的碳酸巖地層應(yīng)存在滲漏通道。

第4測(cè)線地形起伏最大，穿越多座山體，測(cè)點(diǎn)間高差可達(dá)260 m，其中300～800 m測(cè)點(diǎn)段地形相對(duì)平坦，高差小于50 m，小號(hào)測(cè)點(diǎn)段(0～200 m)和大號(hào)測(cè)點(diǎn)段(1 500～1 930 m)位于山上。曲線上可見(jiàn)0～200 m以及1 500～1 900 m測(cè)點(diǎn)段電位值要比其他測(cè)點(diǎn)小，這是由于受高山影響，該兩段測(cè)點(diǎn)與供電點(diǎn)實(shí)際距離遠(yuǎn)比其他測(cè)點(diǎn)大。在地形相對(duì)平坦段，630，650，710 m測(cè)點(diǎn)電位和電位梯度異常吻合良好，結(jié)合地質(zhì)資料，630 m和650 m測(cè)點(diǎn)位于碳酸巖與上覆碎屑巖交界帶附近，推斷測(cè)點(diǎn)下方存在著滲漏通道；710 m測(cè)點(diǎn)位于碳酸巖與下伏碎屑巖交接帶附近，推斷該處為深度相對(duì)較淺的滲漏通道；還可以觀察到660～690 m測(cè)點(diǎn)段電位值突然降低，這種電位突變現(xiàn)象一般都是由于復(fù)雜的地形因素引起。90 m測(cè)點(diǎn)位于阻水?dāng)鄬痈浇?，電位雖有極大值但相對(duì)周?chē)鷾y(cè)點(diǎn)并不明顯，電位梯度值也偏高，結(jié)合第3測(cè)線在小號(hào)測(cè)點(diǎn)斷層附近并不存在異常點(diǎn)，推斷斷層?xùn)|側(cè)附近并不存在導(dǎo)水通道，90 m測(cè)點(diǎn)的電位異?？赡苁怯捎诘匦我蛩匾?。320 m測(cè)點(diǎn)存在電位極大值異常，電位梯度值卻偏高，該測(cè)點(diǎn)遠(yuǎn)離斷層和巖性分界帶，其異常也推斷為地形因素引起。1 200，1 790，1 810，1 870 m測(cè)點(diǎn)處存在電位極大值異常但電位梯度值偏高，1 320 m測(cè)點(diǎn)處存在電位梯度異常但無(wú)電位極大值異常，結(jié)合這些測(cè)點(diǎn)都已經(jīng)位于碳酸巖下伏碎屑巖地層處，周?chē)譀](méi)有大的構(gòu)造，推斷這些異常也是由于復(fù)雜的地形因素引起。

綜合上述結(jié)果并結(jié)合地層資料，共推斷了2條主要滲漏通道的走向，Ⅰ號(hào)巖溶滲漏通道通過(guò)1線130 m測(cè)點(diǎn)、2線200～210 m測(cè)點(diǎn)、3線460～490 m測(cè)點(diǎn)、4線630～650 m測(cè)點(diǎn)；Ⅱ號(hào)巖溶滲漏通道通過(guò)2線270 m測(cè)點(diǎn)、3線590 m測(cè)點(diǎn)、4線710 m測(cè)點(diǎn)附近。Ⅰ號(hào)滲漏通道分布于分水嶺組灰?guī)r與上覆硅質(zhì)巖接觸帶附近，Ⅱ號(hào)滲漏通道分布于分水嶺組灰?guī)r與下伏硅質(zhì)巖接觸帶附近，滲漏通道走向?yàn)楸睎|東向，如圖2所示。由于都是通過(guò)同一充電點(diǎn)得到的異常，可推斷兩個(gè)滲漏通道具有一定的水力聯(lián)系。

3.2 滲漏帶空間位置

在第1～4測(cè)線大功率充電法結(jié)果的基礎(chǔ)上布置了第5測(cè)線(見(jiàn)圖2)，第5測(cè)線布設(shè)在下游方向處的開(kāi)闊地帶，距離水庫(kù)約200 m，與第3測(cè)線存在著交點(diǎn)，在測(cè)點(diǎn)位置上5線410 m測(cè)點(diǎn)與3線630 m測(cè)點(diǎn)距離最小，約為4 m。測(cè)線垂直于滲漏通道走向和地層走向布置，方位為340°。測(cè)線穿越整個(gè)分水嶺組灰?guī)r并向兩側(cè)硅質(zhì)巖方向延伸，全長(zhǎng)440 m，測(cè)點(diǎn)距為5～10 m。地形整體上平坦，高差小于20 m。第5測(cè)線大功率充電法和音頻大地電磁法綜合成果圖如圖5所示。

圖5 第5測(cè)線大功率充電法和音頻大地電磁法綜合成果Fig.5 Comprehensive results of high power mise-a-la-masse method and audio frequency magnetotelluric method for line5

圖5(a)為電位與電位梯度曲線，電位極大值點(diǎn)分別為460，525 m和545 m測(cè)點(diǎn)，電位梯度近零值點(diǎn)分別為460，525，530 m以及545 m測(cè)點(diǎn)。電位和電位梯度的異常點(diǎn)很吻合，異常顯著且與周?chē)鷾y(cè)點(diǎn)存在顯著的對(duì)比。在地質(zhì)圖上525～545 m測(cè)點(diǎn)位于碳酸巖與上覆碎屑巖交界帶附近，推斷該測(cè)點(diǎn)段下方存在滲漏通道。460 m測(cè)點(diǎn)靠近碳酸巖與其下伏碎屑巖交界帶，推斷該處為深度相對(duì)較淺的滲漏通道。提取3線630 m測(cè)點(diǎn)和5線410 m測(cè)點(diǎn)上的電位和電位梯度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，如表3所示。

表3 第3和第5測(cè)線重合處電位和電位梯度值統(tǒng)計(jì)

電位測(cè)量的是該點(diǎn)與無(wú)窮遠(yuǎn)的電位差，由于兩點(diǎn)位置基本重合，無(wú)窮遠(yuǎn)又是一樣的，所以電位值差別不大，可見(jiàn)數(shù)據(jù)采集重復(fù)性較好。電位梯度測(cè)量的是測(cè)線上前后2點(diǎn)的電位差，5線測(cè)量的是400 m與420 m測(cè)點(diǎn)，3線測(cè)量的是620 m與640 m測(cè)點(diǎn)，這種電位梯度上的差異是由測(cè)量點(diǎn)與滲漏通道的距離差異以及測(cè)量點(diǎn)與充電點(diǎn)距離的差異共同引起。

圖5(b)為音頻大地電磁法電阻率二維反演斷面；圖5(c)為根據(jù)地質(zhì)資料和物探結(jié)果聯(lián)合推斷的地質(zhì)解譯成果圖。可以看到，榴江組硅質(zhì)巖的電阻率值遠(yuǎn)比坡折落組硅質(zhì)巖低，推測(cè)這是由于榴江組硅質(zhì)巖主要位于淺地表，風(fēng)化程度高，而坡折落組(D2pz)的硅質(zhì)巖埋深較大，巖石比較完整，因此電阻率值遠(yuǎn)比地表硅質(zhì)巖高。同樣可以看到，淺地表處坡折落組硅質(zhì)巖的電阻率值也偏低，如圖5(b)中260～400 m測(cè)點(diǎn)的淺地表段。筆者同時(shí)也觀察到分水嶺組灰?guī)r電阻率值也較低，與上覆地層榴江組硅質(zhì)巖并沒(méi)有明顯的電性差異，推測(cè)為分水嶺組灰?guī)r巖石破碎、風(fēng)化嚴(yán)重、溶蝕現(xiàn)象較發(fā)育所致。

結(jié)合第5測(cè)線的電位和電位梯度曲線，可推斷第I滲漏通道還通過(guò)第5測(cè)線525～545 m測(cè)點(diǎn)之間，第Ⅱ滲漏通道經(jīng)過(guò)第5測(cè)線450 m附近。圖5(b)中2條明顯的電阻率相對(duì)低值帶推斷為分水嶺組灰?guī)r中的溶洞發(fā)育帶或裂隙密集帶，其對(duì)應(yīng)的地表范圍分別在450～480 m測(cè)點(diǎn)段以及510～580 m測(cè)點(diǎn)段，與充電法推斷的滲漏位置吻合良好，2個(gè)電阻率相對(duì)低值區(qū)間解譯為地下水水位或水壓不同時(shí)的滲漏徑流帶，滲漏帶的深度可達(dá)約地下110 m。

綜合上述物探成果以及地質(zhì)資料，推斷小河尾水庫(kù)滲漏機(jī)理如下：地下水流在分水嶺組灰?guī)r與上覆地層榴江組硅質(zhì)巖以及下伏地層坡折落組硅質(zhì)巖的接觸面上受阻，流線密集于灰?guī)r與硅質(zhì)巖的交界面上，使得灰?guī)r發(fā)生溶蝕作用，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的溶蝕形成了巖溶裂隙和小溶洞，灰?guī)r與硅質(zhì)巖接觸帶附近成為地下水的徑流通道，也即小河尾水庫(kù)水的滲漏通道。

驗(yàn)證鉆孔ZK01打在5線525 m測(cè)點(diǎn)處，鉆探進(jìn)尺85.1 m，柱狀圖如圖6所示。

柱狀圖詳細(xì)說(shuō)明如下：0～5.6 m為第四系覆蓋層；5.6～24.9 m為泥盆系榴江組硅質(zhì)巖，風(fēng)化嚴(yán)重，呈砂狀；24.9～56.4 m為泥盆系分水嶺組灰?guī)r層，溶蝕較發(fā)育，巖芯破碎，局部見(jiàn)有溶洞；56.4～85.1 m為泥盆系坡折落組硅質(zhì)巖，弱風(fēng)化。在24.9～26.9，31.3～32.0，35.1～35.7，36.0～36.6，44.3～44.8，45.5～46.0，47.1～47.7，48.9～50.2 m和52.4～56.4 m共10處位置發(fā)生掉鉆或卡鉆現(xiàn)象，其中24.9～26.9 m泥盆系分水嶺組灰?guī)r與榴江組硅質(zhì)巖巖性界線處溶洞完全充填，膠結(jié)致密，但附近27.3 m處巖心見(jiàn)有溶蝕孔洞，52.4～56.4 m分水嶺組灰?guī)r與下部坡折落組交界處溶洞半充填，上部未充填，底部56.1～56.4 m充填泥。

驗(yàn)證鉆孔揭露了大范圍破碎灰?guī)r和溶洞，上部的硅質(zhì)巖為強(qiáng)風(fēng)化，下部的硅質(zhì)巖風(fēng)化程度低，主要地層也能大致對(duì)應(yīng)，這些較好地驗(yàn)證了物探地質(zhì)解譯的可靠性。同時(shí)，建議對(duì)小河尾水庫(kù)滲漏進(jìn)行帷幕灌漿處理，帷幕灌漿需貫穿整個(gè)分水嶺組灰?guī)r段，長(zhǎng)度范圍建議為410～590 m段，灌漿深度從410～590 m逐漸增大并到達(dá)下伏硅質(zhì)巖地層，最大灌漿深度要大于推斷的低阻滲漏帶發(fā)育深度，如圖5(c)所示。

回訪結(jié)果表明：小河尾水庫(kù)的滲漏治理工作按照建議開(kāi)展，由于涉及到土地賠償?shù)戎T多問(wèn)題，帷幕灌漿并未在物探線上進(jìn)行，實(shí)際帷幕灌漿工作沿著水庫(kù)下游一條近北北東向小路邊進(jìn)行，同樣穿越整個(gè)分水嶺組灰?guī)r段；灌漿長(zhǎng)度220 m，采用雙排孔布置，共布置鉆孔141個(gè)，孔距間隔最小2 m，最大5 m，排拒1.5 m，由南向北孔深逐漸增大，最北邊孔深148.76 m，最南邊孔深16.18 m。目前帷幕灌漿已完成，總灌漿量約16 708.8 t，水庫(kù)蓄水到設(shè)計(jì)水位后已無(wú)滲漏現(xiàn)象。

4 結(jié) 論

(1) 利用大功率充電法對(duì)巖溶區(qū)水庫(kù)滲漏通道進(jìn)行探測(cè)，具有信號(hào)強(qiáng)、測(cè)量范圍大、結(jié)果直觀等特點(diǎn)，大功率充電法能準(zhǔn)確定位滲漏通道的地表投影，多條不同半徑的圓弧型充電測(cè)線的異常位置較好地指示了滲漏通道的走向。音頻大地電磁法探測(cè)深度深，對(duì)低阻滲漏空間識(shí)別能力強(qiáng)，結(jié)合地質(zhì)資料可較好地劃分滲漏帶的發(fā)育規(guī)模及深度。

(2) 測(cè)區(qū)主要存在2條位于灰?guī)r與硅質(zhì)巖接觸帶附近的北東東向滲漏通道，滲漏通道由可溶巖與非可溶巖長(zhǎng)期的接觸溶蝕作用形成，分水嶺組灰?guī)r中巖溶很發(fā)育，滲漏帶可達(dá)地下110 m深度。鉆探和帷幕灌漿結(jié)果證實(shí)了探測(cè)成果的可靠性。

(3) 大功率充電法和音頻大地電磁法可以形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，先利用大功率充電法快速識(shí)別滲漏通道的地表位置和走向，在此基礎(chǔ)上再利用音頻大地電磁法探測(cè)滲漏通道的空間分布以及滲漏底界信息，從而指導(dǎo)水庫(kù)的滲漏治理工作。