探討激發極化法在山區找水中的運用問題

廖柳

【摘要】在社會經濟飛速發展的今天，水資源出現了嚴重不足問題；傳統的找水方法會受到地形起伏以及圍巖電阻率不均勻的影響，針對這種情況，就需要將激發極化法給應用過來；實踐研究表明，在山區找水中，激發極化法具有一系列的優勢，取得了不錯的效果，值得推廣和應用。本文簡要分析了激發極化法在山區找水中的運用問題，希望可以提供一些有價值的參考意見。

【關鍵詞】激發極化法；山區找水；運用

1 前 言

在過去很長一段時期內，因為人們沒有正確的認識水資源，出現了嚴重的無計劃開采和超采問題，這樣在較大程度上降低了地下水位，水資源出現了緊缺問題，這種現象廣泛存在于我國的華北和西北地區，對于當地社會經濟的發展以及人們生活質量的提升，起到了不利的作用。如今，水井施工需要較高的成本，如果有廢孔出現，會造成較大的損失，為了減少損失，促使預見性得到強化，就可以應用激發極化法，來降低施工成本，提升施工質量。

實踐研究表明，激電法屬于間接找水，除了水會影響到它的異常響應之外，還有諸多的影響因素。針對這種情況，為了將找水工作中激電法的作用給充分發揮出來，提升找水效果，就需要基本了解和正確認識含水巖石的激發極化性質和一些主要的影響因素和異常的解釋方法，這樣方可以結合當地具體的水文地質條件和地球物理特征，對施工方案合理布置，順利的開展工作，這樣方可以提升效果。

2 激發極化現象

經過長期的實踐研究表明，在測量過程中，人們如果采用電阻率法，就會發現，將穩定電流供入地下時，隨著時間的改變，會改變測量電極間的電位差，并且經過幾分鐘時間之后，會達到一個飽和值，趨于穩定。將供電電流斷開之后，在一瞬間會較快的降低測量電極間的電位，之后隨著時間的推移，會緩慢的降低，經過幾分鐘的衰減，會與0比較的接近，我們用激發極化現象來稱呼這些在充電放電過程中，隨著時間緩慢變化的附加電場現象；這種光化學反應，主要是電流作用到了巖石、礦石以及所含水溶液。激發極化法則是充分考慮了不同巖石、礦石激電效應的差異，在人工電場作用下，對激發極化電場進行研究，以便對水源進行查找，或者是對其他的地質問題進行有效的解決。在我國已經開始廣泛應用激發極化法，在找礦找水以及解決工程地質問題中效果較為顯著。

通過一些觀測資料我們可以得知，含水巖石即使不含電子導體，在外電場作用下，也會有較為明顯的激電效應產生，雖然如今還沒有統一解釋本反應的成因，但是大多都認為是在外電場作用下，遷移和堆積了固液兩相界面上雙電層擴散層中的離子；雙電層形變以及薄膜極化解釋等，都是常見現象。通過觀測，巖石含水情況會直接影響到激電二次場的強弱和衰減快慢，因此，在找水中就可以應用激電法。

一是雙電層形變：吸附負離子的特性是巖石顆粒所具備的，尤其是黏土礦物顆粒，負離子吸引自己周圍的正離子，因此就有一個雙電層形成于每一個顆粒的表面。巖石顆粒牢牢的吸附負電荷，通常自由移動是不行的。在溶液中可以游移正離子，同時，也可以將其劃分為緊密層和擴散層。對于巖石顆粒的雙電層下面極化的雙電層，雖然有著差異化的產生原因，但是電荷分離都會出現，我們從電學角度進行分析，兩者是相同的。因為受到了外電場的作用，巖石顆粒會很牢固的吸附負電荷，無法移動。在電場力的驅動作用下，會轉移正電荷，在電流流入的方向聚集。這樣就會打破雙電層的平衡。切斷了外電流之后，就會恢復那些變形過的雙電層，這樣激發極化現象就出現了。

二是薄膜極化：上文我們已經提到，雙電層形成于巖石顆粒的表面，主要是受到了吸附性作用。如果巖石只有微米級較小的粒度，它們之間有著更小的孔隙，那么孔隙的直徑就相當于擴散層的厚度，有過剩的正離子存在，因為受到了外電場的作用，擴散層正離子有著較快的移動速度，沒有在較大程度上受到負電荷的束縛作用。擴散層中沒有較多的負離子，并且緊密層正離子吸引著負離子，沒有較快的移動速度，這樣正電荷就會聚集于窄孔隙電流的流出端。對于較寬的孔隙，有著完全相反的情況，負電荷為電流流出端，流入端為正電荷，這樣積累下去，直到動態平衡得到實現，這樣就有化學的濃度梯度和電的勢壘形成。切斷了外電流之后，形成的濃度梯度就會恢復平衡，那么就會向外釋放勢壘中積累的能量，這樣激發極化現象就產生了，我們用薄膜來稱呼上述的窄孔隙，用薄膜極化稱呼相應的激發極化。

3 實例分析

本文以某山區溝谷為例，位于我國某省境內，新生界黃土覆蓋于表層之上，厚度在幾米到幾十米之間，寒武系灰巖為下覆地層。因為諸多因素的作用，污染到了表層河水，因此就需要對用水問題進行解決。在本次的勘探中，將激發極化電測探法給應用過來，溫納裝置為裝置形式，也就是測量電極距MN/2為三分之一的供電電極距AB/2，供電電極距AB/2最小值和最大值分別為3米和210米，時間參數分別選取的為10000ms、5000ms、250ms和270ms和5250ms。通過電阻率的測深曲線我們可以得知，供電電極距在3米到12米之間的范圍內，電阻率有著較小的變化，說明本段舉例為沖積層地層，供電電極距在12米到120米之間的范圍，曲線呈現直線上升趨勢，上升角度為45度，從理論角度上，等同于密灰巖上升角度，說明本段灰巖致密；供電電極距為120米到210米之間的范圍，曲線以33度呈現上升趨勢，比理論上的45度要小，那么就說明巖溶發育特征在本段較為明顯。同時，在供電電極距為90米到210米之間的范圍內，激電參數呈現高值異常的情況，各個參數有著統一的異常形態，說明本段有著較好的富水性。通過這樣的分析我們可以得知，在100米到200米的范圍，灰巖巖溶發育，有著較好的富水性。結合激電法測探結果，對井位進行選取，并且開展鉆探施工，成井深度控制在150米左右，鉆探結果基本上吻合于推斷情況，如今，本井的出水量已經促使本村的用水需求得到了基本滿足，說明將激電極化法應用過來，有著較為顯著的找水效果，對于社會經濟的發展和人民生活質量的提升，有著較為顯著的意義。

結 語

通過上文的敘述分析我們可以得知，因為沒有在較大程度上受到了地電干擾，通過各種激電參數，可以十分明顯的反映出來含水層。并且，在沖積層地區，如果有地電干擾存在，也有著十分明顯的找水效果。如果有地點干擾存在，各種激電參數在含水層有著不同的反映，結合實際工作經驗我們可以得知，極化率有著較高的穩定性和重復性，有著較大的異常幅度，相較于其他各個參數，效果較好。

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