電阻率測(cè)深法在海水淡化工程中的應(yīng)用

田健1 劉德余 牟斌 彭海洋 辛志翔

青島地質(zhì)勘查開(kāi)發(fā)局 山東青島 266071

摘要：半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人類(lèi)一直面臨著嚴(yán)重的淡水資源緊缺問(wèn)題，水資源缺乏已經(jīng)成為關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展乃至世界和平與安全的重大戰(zhàn)略問(wèn)題。因此，利用海水淡化技術(shù)從海水中取得飲用水，已成為一種重要且必然的手段。我國(guó)淡水資源豐富，但是人均水資源匱乏，加之國(guó)內(nèi)水資源存在嚴(yán)重污染，過(guò)度開(kāi)采等問(wèn)題，淡水資源匱乏已經(jīng)在很大程度上影響了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)積極致力于海水的開(kāi)發(fā)與利用，在海水淡化工程中，劃分咸、淡水的分界面是工程項(xiàng)目開(kāi)展的關(guān)鍵所在。本文通過(guò)對(duì)某大型海水淡化工程中電阻率測(cè)深法的實(shí)地應(yīng)用，總結(jié)出該方法在判斷咸、淡水分界面上具有比較明顯而準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)效果。

關(guān)鍵詞：海水淡化；電阻率測(cè)深法；礦化度

1 勘探原理

原理：電阻率測(cè)深法是用來(lái)探測(cè)地下視電阻率分布情況的一組電阻率法，該方法在同一測(cè)點(diǎn)上逐次擴(kuò)大電極距，探測(cè)深度由深入淺，探測(cè)垂直方向向視電阻率的變化，通過(guò)分析電測(cè)深曲線(xiàn)來(lái)了解測(cè)點(diǎn)下沿垂向變化的視電阻率情況。

2 設(shè)備選擇集參數(shù)

測(cè)量參數(shù)：等比裝置AB：MN=5：1，最小供電極距AB/2=1.5m，最大供電極距AB/2=170m，供電電源采用本田600交流發(fā)電機(jī)及配套整流設(shè)備，工作電壓100-800V，測(cè)量中一次場(chǎng)最小電位差△Vmin>2.5mV，最小供電電流值Imin>10.0mA，重復(fù)觀測(cè)ρs值相對(duì)誤差均小于3.5%，全區(qū)完成質(zhì)量檢查點(diǎn)10個(gè)，滿(mǎn)足規(guī)范要求；各測(cè)點(diǎn)均采用手持GPS定位儀，測(cè)點(diǎn)距30m。

3 工程應(yīng)用

3.1工程概況

該項(xiàng)目位于我國(guó)山東半島某市，是目前國(guó)內(nèi)較大的中外合作建設(shè)海水淡化項(xiàng)目，該海水淡化項(xiàng)目從醞釀到項(xiàng)目立項(xiàng)、奠基均受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。

該項(xiàng)目采用世界上成熟可靠的海水反滲透淡化工藝，經(jīng)過(guò)加藥劑、預(yù)過(guò)濾、壓力過(guò)濾、保安過(guò)濾、反滲透設(shè)備等幾個(gè)程序，海水即可轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢允褂没蛑苯语嬘玫牡ｍ?xiàng)目總規(guī)模為10萬(wàn)噸/日，其中一期工程設(shè)計(jì)規(guī)模3萬(wàn)噸/日。預(yù)計(jì)2010年項(xiàng)目整體竣工，將為膠州灣東岸部分企業(yè)提供高品質(zhì)的工業(yè)用水，并考慮適時(shí)進(jìn)入市政管網(wǎng)，覆蓋全市區(qū)，具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

3.2 測(cè)試方法

本次勘探采用了直流垂向電測(cè)深法的對(duì)稱(chēng)四極裝置，供電電極 AB和測(cè)量電極MN均對(duì)稱(chēng)測(cè)點(diǎn)布設(shè)，每次按AB：MN=5：1改變供、測(cè)電極極距，計(jì)算出的視電阻率繪制在模數(shù)為6.25cm的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙，每一勘探點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果繪成一條電測(cè)深曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)反映了測(cè)點(diǎn)不同深度電性的變化情況。共完成勘探測(cè)線(xiàn)3條，電阻率測(cè)深共30點(diǎn)。

本測(cè)區(qū)地層巖性由上至下依次為：第①層由雜填土及部分素填土組成；第②層主要由黃褐色粉質(zhì)粘土組成，狀態(tài)可塑；第③層基巖由肉紅色花崗巖強(qiáng)風(fēng)化組成，風(fēng)化較強(qiáng)烈。

3.3 資料解釋

通過(guò)分析各測(cè)點(diǎn)的曲線(xiàn)形態(tài)、視電阻率值及不同深度的電性變化情況，推測(cè)該點(diǎn)處基巖以上地下水的賦存情況及礦化度，0米～2.5米為曲線(xiàn)首枝，電阻率值較低，介于15～20Ω·m之間；2.5米～30米電阻率值較低，推測(cè)為地下賦水層的電性反映；30米以上曲線(xiàn)呈上升趨勢(shì)，電阻率值急劇增大。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水樣測(cè)試及電阻率對(duì)比，可以得出ρs﹥20Ω·m，相當(dāng)于礦化度小于2g/L為淡水；15Ω·m﹤ρs﹤20Ω·m，相當(dāng)于礦化度為2g/L～3g/L為半淡水；10Ω·m﹤ρs﹤15Ω·m，相當(dāng)于礦化度為3g/L～4.5g/L為半咸水；ρs﹤10Ω·m，相當(dāng)于礦化度大于4.5g/L為咸水。可見(jiàn)，水的電阻率隨礦化度的增加而增大，淡水電阻率相對(duì)較高，咸水電阻率相對(duì)較低，根據(jù)電測(cè)深等值線(xiàn)圖（詳見(jiàn)下圖）和上述咸淡水電阻率測(cè)定結(jié)果，可明顯的推斷該區(qū)域的咸淡水分界面。

4結(jié)論

電阻率測(cè)深法在劃分咸淡水分界是一種快速、有效的方法，能夠較為準(zhǔn)確的推斷出該區(qū)域的地下咸淡水分界面，為設(shè)計(jì)部門(mén)提供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所需的有關(guān)工程技術(shù)參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉國(guó)興等編著，《電法勘探原理與方法》，地質(zhì)出版社

[2]牟斌，綜合物探方法在天津市淺層貝殼堤地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用，物探與化探，第33卷第一期

[3]王俊茹，1996，seismic surface layer research：test and analysis of some problems，第十三屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)論文

[4]陳仲候等編著.《工程與環(huán)境物探教程》，地質(zhì)出版社單

[5]長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院，成都地質(zhì)學(xué)院，武漢地質(zhì)學(xué)院.<<地震勘探>>.地質(zhì)出版社

[6]山東省地質(zhì)礦產(chǎn)局.<<山東區(qū)域地質(zhì)志>>.地質(zhì)出版社

[7]N.R.Paterson，The instrument of portable facsimile seismograph and it is application，Reprinted from mining in Canada，December，1998

作者簡(jiǎn)介：

田健（1984— ），男，山東青島人，青島地質(zhì)勘查開(kāi)發(fā)局 工程師，勘查技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)，主要從事地球物理勘探工作。