岩溶地区地下水勘查中高密度电法勘探的运用

岩溶地区地下水勘查中高密度电法勘探的运用

高密度电法勘探不仅具有点距小、数据采集密度大的特点，而且兼具电测深法和剖面法的效果，能比较直接的反映出基岩的起伏状态；并能充分了解与围岩存在电性差异的断裂构造，对于地下水的寻找，岩溶发育带和地层划分的探测等具有重要意义。本文详细介绍了高密度电法勘探技术在岩溶地区地下水勘查中的运用情况，以期能够为今后的地下水勘查工作带来帮助。

标签：岩溶地区 高密度电法勘探 地下水

1引言

近年来，随着科学技术的不断发展，我国的高密度电法勘探在工程勘察中的应用越来越广泛，特别是在水文、岩溶、构造以及检测等领域，其应用效果更加显著，已在较大程度上超过了理论预期。高密度电法勘探是一种综合物理勘探方法，主要是以地下岩石之间的典型差异为基础，根据地面测定和研究天然或人工电场以及电磁场的变化规律和分布特点来推断地下电阻率的分布状况，进而推断出地质构造、地下水源以及矿产资源的分布状况。本文作者根据自身多年的工作经验并结合相关专业的理论知识，对高密度电法勘探技术在岩溶地区地下水勘察中的应用进行了详细分析，先将其应用状况介绍如下。

2勘探原理及工作方法

高密度电法兴起于80年代初期，其基本原理和常规的电阻率法基本相同，所不同的是前者在勘探剖面上需要同时布置多道电极，然后经过人工控制向地下发送电流，使地下形成稳定的电流场，最后通过自动控制转换装置对所布设的剖面进行自动的观测和记录。另外高密度电法能够测量二维地电断面，具备测深法和剖面法的双重功能，是进行探测隐伏断层构造、地质滑坡体、岩溶空洞和进行地层划分的最有效手段。它不仅信息量大、工作效率高、测点密度大的优点，而且能够有效实现直流电法勘探中的各装置形式的探测，并能提供多方面的地电断面信息。

高密度电法主要工作方法是，将全部电极装置设置在预先选定的一定间隔的测点和测线上，然后通过特制的电极转换装置，按照需要将其组合成指定的电极距和电极装置，以快速便捷的完成多电极距和电极装置在观测剖面的多个测点上的电阻率法观测。最后通过相应的数据处理软件，就能有效地完成给定的地质勘查任务。高密度电法勘探的数据处理主要包括数据的预处理和反演处理两个阶段。

数据的预处理主要包括（1）对视电阻率值进行编辑，然后剔除由于噪声和突变点引起的畸变数据。（2）拼接由多个测量断面组成的剖面。（3）在数据文件中添加各电极所对应的平面坐标。（4）将地面起伏加大剖面的高程坐标添加到数据文件中，用来在反演处理时对地形进行及时的校正。

所谓反演处理就是指通过对野外采集来的数据的反演计算处理，进而将其转换为电阻率和深度的关系，进而获取地下地断面的地质特征。其过程为参照地质调查的资料来进行初始二维地电模型的建立，并选择合适的反演参数，运用最小二乘法来进行反演计算处理，并仔细对反演的结果进行研究，最后对地形进行校正，以获取最终的地下地电断面，进而来对地质状况进行解释。

3工程应用

在岩溶地区地下水勘查中共布置了2条测线，控制剖面线主要采用偶极-偶极装置，每条线每次布置电极60根，点距设置为10米，最大和最小极距系数分别为20和1，其勘查深度要求在150米以上，其勘查范围在高密度电法勘探所能达到的范围之内。

3.1典型反演断面图分析

如图1所示为岩溶地区8号线的视电阻率反演断面图，在位于视电阻率断面图的中间部位300m位置，深度为60以下有显著的低电性地质引起的低阻异常现象。根据电法相关资料解释证明，这处异常是由于灰岩溶蚀而形成的断裂间隙溶洞，这种岩溶断裂间隙相对于低阻异常和发育状况来看，应该是由某种低阻填充物充填而成。

如图2所示，该图是6号线的视电阻率反演断面图，在其与8号线的相同位置处，也出现了较为显著的低电性地质引起的低阻异常特征，并且这两组低阻异常的形态基本上相同，相关电法综合资料解释证明，这处异常是由于灰岩溶蚀而形成的断裂间隙溶洞，其岩溶裂隙较低阻异常和发育状况来看，应该是由某种低阻填充物充填而成。

3.2激电资料分析

根据高密度电法资料分析显示，在测区中部300m，深60m位置处，有一与该区地下水流方向基本相同的低阻异常体存在。由电法资料推测认为，该异常体为岩溶裂隙管道，并且裂隙被某种低阻物质所充填。所以，为有效降低地下水开采的风险，我们运用直流激电测深法来对裂隙内充填的低阻物质进行确认，看其是不是地下水。

下表1为6号线300m点的直流激电参数，有表知：激电参数的极化率、半衰时、衰减度以及激电综合参数均位于AB /2即120～160m之间，都存在明显的相对高值异常现象。视极化率为1. 25，半衰时为1. 68，衰减度为0. 44，综合激电参数为1. 57，这就说明在300m点深度60m以下的岩溶裂隙中的充填低阻物质有可能是地下水。根据高密度电法相关资料显示证明，预测该低阻异常体的可能发育方向为北东向，和水文地质条件一致，通过低阻异常体的激电效应能较为准确的反映出有水存在的可能性，所以可以肯定地下水探采井一定在6号线的300米点位置处。

4钻探验证

通过对其布井及施工状况的分析，确定其钻孔的结构自上而下依次为：0～5米为第四系残、坡积层，其成井揭露该段为红粘土。5.0～58.0米段为三叠系下统茅草铺组，岩性为灰色、深灰色，厚度为中厚以及厚层微晶灰岩包裹深灰色以及灰黑色泥质的灰岩或泥岩， 有时会发现少量的方解石脉；58.0～113.5米段为三叠系下统茅草铺组，其岩性呈灰色或深灰色，厚度为中至厚层的微晶灰岩或白云质灰岩，呈裂隙形态发育，并且在裂隙中会发现少量的黄色粘土充填，而在其间的67.0～67.50米范围内有地下水存在，其地下水的流量为1.20L/s， 70.0～85.0m米范围内的地下水流量逐渐增大到8.50L/s，是该孔的主要含水区段。在113.5～151.0米范围内是三叠系下统茅草铺组深灰色中至厚层白云质灰岩，有时会发现少量的方解石脉充填。通过对该区段的钻探施工我们发现，在该预测区内打出一眼涌水量为800m3/d的优质水井，来解决了当地的人蓄饮水和及灌溉问题是完全可以的。

5结束语

高密度电法勘探作为一种比较成熟的综合物理勘探方法，它不仅具有简便、快捷、经济等优点，而且其适用场地比较小，应用范围也比较广。但通过分析高密度电法勘探技术在岩溶地区地下水勘查中的实际应用情况发现，其勘探方法还不够完善。所以，对高密度电法勘探理论的研究和应用还有待进一步深入，使其在今后的生产实践应用中不断完善、不断提高。

参考文献

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