超高密度電法探測平房區地下水

2015-03-27 03:26:16王強，王亮

黑龍江水利科技 2015年9期

王強，王亮

(1.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080;2.中國葛洲壩集團第三工程有限公司，湖北宜昌443002)

1 超高密度電法的基本原理與裝置形式

1.1 超高密度電法的基本原理

超高密度電阻率法基本原理和常規電法相同，以巖石的導電性差異為基礎，當從地面或井下供電電極通入地下穩定電流，流經不同的巖土體、礦體和地質構造時，在地表或井中觀測到的電流場將發生變化。通過對人工地下電流場的分布規律進行觀測和研究，可以推斷出巖土體中是否存在礦體或構造等異常，從而達到解決地質問題的目的［1］。

1.2 超高密度電法的裝置形式

常規電法是可以采用任意形式的電極排列來進行，即在地表任意兩點(A、B)供電，然后在任意兩點(M、N)來測量其間的電位差，通過一系列計算得出巖土體視電阻率。目前工程中常用的裝置形式主要有溫納裝置、斯龍貝格裝置、雙邊三極和二極裝置。常規電法通常是采用其中一種方法采集，一般可采集到1 000多個數據。超高密度電法打破了常規電法勘探中數據采集方式的限制，而采用自由無限制的任何四極的組合方式來采集數據，可采集到6 萬多個數據，大大提高了反演結果的準確性和可靠性。

超高密度電阻率法的數據采集過程全部自動化。程序自動將每個排列的64 個電極分為奇數組32 個(1、3、5、……61、63)和偶數組32 個(2、4、6、……62、64)兩組，然后在這兩組電極中各選取一個作為供電電極A 和B，在一次通電過程中同時測量其它電極相對于某一電極M 的電位差，見圖1。就可得到61 個電位差(MN1、MN2、MN3……MN60、MN61)數據。而奇數組32 個電極和偶數組32 個電極互相配對(即全排列)做供電電極，即做一個排列就有32×32=1024 次供斷電過程，每次供電可同時采集61 個電位差數據，總數據量為32×32×61=62462 個。

圖1 電極供電及采集方式

2 工程概況

哈爾濱市平房區東部地下水資源缺乏，為解決當地居民生產、生活用水，尋找適宜的用水水源。根據業主提出的用水方案，對平房區東部地下水資源進行工程物探勘察。

平房區地下水資源勘察范圍為平房區東部西起黎明村東至哈達村、北起黎明村南至柳條屯，勘察范圍約10 km2。

3 測線布置及數據采集處理流程

3.1 測線布置

本次工作區約10 km2，大致呈矩形，東西長約1.5 km，南北長7 km。在測區內布置7 條測線，南北方向約間隔1 km 布置一條測線，測線長1.2 ～2.7 km。共計完成測線7 條，測線總長度11.92 km，測線位置由測量人員定位及留標。

3.2 數據采集處理流程

采用儀器為澳大利亞ZZ Resistivity Imaging 研發中心研制的FlashRES 64 多通道超高密度直流電法儀。采集時每個斷面電極總數64 根，電極間距10 m，每個斷面630 m，觀測深度可達200 m，觀測時間約為60 min。

數據處理首先要剔除一些干擾非值、地形校正等，然后將采集到的數據通過軟件還原為模型的電阻率分布情況，稱之為反演。數據處理流程見圖2。

圖2 數據處理流程圖

4 資料解釋

由于文章篇幅有限，僅選取了部分具有代表性反演剖面圖進行解釋說明。

如圖3、4 超高密度電阻率反演剖面圖所示，位于A 測線150m ～600m、900m ～1230，深度在50m ～90m，B 測線150m ～500m，深度在40m ～80m，在存在3 處連續的相對高阻區域，推測為含水細砂、中砂，為可能存在的含水區域。其他電阻率較低部分，地表推測為粉質黏土，深部推測為泥砂巖，為不含地下水或貧水區。