高密度電法在農村抗旱應急井勘察中應用

耿樹文

（賓川水利水電勘測設計院 云南大理 671600）

高密度電法在農村抗旱應急井勘察中應用

耿樹文

（賓川水利水電勘測設計院 云南大理 671600）

本文以賓川縣2014～2016年抗旱應急水源井物探勘察資料為基礎，分析高密度電法在解決農村抗旱應急水源井位中發揮的作用及應注意的問題。在農村抗旱應急水源井勘察中，高密度電法能夠實現大范圍的探測，基本查明測區巖土地質結構，地下水文條件，從而確定相對合理的井位。為抗旱應急水源井位選擇提供依據。

高密度電法；井位選擇；提供依據

1 引言

應急井建設是農村地區抗旱工程建設的主要組成內容，但是在建設過程中，地下水文運動及地質條件等均會對施工造成不利影響，因此，需進行全面勘測，深入評價施工現場地質情況，從而保證應急井投入使用后能夠穩定發揮其作用。高密度電法能有效劃分不同巖性的陡立接觸帶，追蹤構造破碎帶，并可發現淺部的局部不均勻體。在農村抗旱應急井勘察中應用高密度電法可取得較好的效果，其具有推廣價值。

2 高密度電法概述

高密度電法實際就是高密度電阻率法，與電阻率法的不同點是在勘探中的觀測點布設密度較高，屬于陣列勘探法的一種。英國科學家于20世紀70年代末首次利用陣列電法勘探思想設計出電測深偏置系統，電測深偏置系統為最初的高密度電法模型。高密度電法集成了電測深法和電剖面法兩種方法，進行測量時需將數十根和上百根的測量電極布設在測量剖面上，然后利用電極轉換板和微機電測儀進行數據的采集。高密度電法成像圖主要為二維的地電斷面圖，隨著技術的發展高密度電法也可以進行三維成像，大大的提高了地電斷面測量的精度。

高密度電法具有如下優點：①高密度電法的電極為一次性布設完成，減少了電極布設引起的測量誤差和干擾，便于野外數據的自動和快速的采集。②可以對電極的排列方式進行組合，可以得到不同的地電斷面掃描圖，能夠較完整的反映出地電斷面的結構特征。③實現了野外數據的半自動和全自動化的采集，并且測量的速度很快，極大的提高了工作效率。④可以對測量對象進行二維的或三維的成像和自動繪圖，大大的提高了地電斷面測量的精度。⑤相比電阻率法具有成像精度高、成本低、測量速度快和勘探能力強的特點。因此，在含水破碎帶、采空區、溶洞和金屬礦藏等電差異性較大的區域均可以采用高密度電法進行勘察。

3 實例分析高密度電法在農村抗旱應急井勘察中的應用

云南是水資源比較豐富的省份，但也不乏存在干旱少雨的地區及干旱少雨的年份，近年來云南出現了大范圍的干旱現象，導致許多山區村民原來飲用水源干涸，時刻威脅著村民的生存。為解決賓川縣山區村民在最干旱時的應急飲水問題，在上級領導的關心支持下，從2014～2016年，連續3年安排了抗旱應急水源項目，以增加山區飲用水源點。采用高密度電法測量成果結合巖性、構造分析，確定井位50余眼。根據施工后出水量與設計相比，多數井與設計一致，解決了水源問題，少數井與預測不一致，水量不足，甚至無水。根據對視電阻率圖分析對比，并結合測量剖面所在地的巖土結構，在其中發現了一定的規律，為抗旱應急井位的選擇提供了堅實的依據。

3.1 測區地質條件

3.1.1 賓川2014年抗旱應急井項目

項目計劃水井10眼，采取的地下水有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水、巖溶地下水三種類型，分布地層巖性主要為二迭系玄武巖、石灰巖，侏羅系砂巖、泥巖，白堊系泥巖、泥灰巖及第四系殘坡積、沖洪積堆積物。

3.1.2 賓川2015年抗旱應急井項目

項目計劃水井20眼，采取的地下水有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水、巖溶地下水三種類型，分布地層巖性主要為二迭系玄武巖、石灰巖，三迭系、侏羅系砂巖、泥巖、石灰巖，及第四系堆積物。

3.1.3 賓川2016年抗旱應急井項目

項目計劃水井20眼，采取的地下水有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水、巖溶地下水、構造裂隙水四種類型，分布地層巖性主要為二迭系玄武巖、石灰巖，三迭系、侏羅系砂巖、泥巖、石灰巖，燕山期花崗巖及第四系堆積物。

3.2 物性條件

工程區無地球物理探測資料，無地電分布，上部的第四系堆積層與下部的三迭系巖層有較明顯的電性差異，地下空洞滲水時顯低阻特征。

3.3 使用儀器

本次勘探使用儀器為重慶地質儀器廠生產的DUK-2高密度電法測量系統，該系統由DZD-6多功能直流儀和多路電極轉換器（Ⅱ）組成，轉換電極總數60路。高密度電法勘探裝置種類繁多，在本次物探在工作中主要采用溫納裝置，溫納裝置電極排列規律是：A，M，N，B（其中A，B是供電電極，M，N是測量電極），AM=MN=NB為一個電極間距，隨著間隔系數n由n（MIN）逐漸增大到n（MAX），四個電極之間的間距也均勻拉開。儀器工作性能良好，并清除電極處的松散層和雜草，盡量減小接地電阻，測線遠離干擾，數據質量良好。

3.4 資料整理及解釋

采集結束后將原始數據導入計算機，數據的處理包括數據預處理和數據反演，多采用surfer軟件和RES2DIVN軟件進行。將原始數據進行數據編輯與合成、剔除異常點、進行地形校正及二維反演后，輸出二維地電斷面圖，至此完成整個采集與處理全過程。

本次勘測數據均采用李曉晴高密度電法處理軟件進行處理，利用最小二乘法對實測視電阻率數據進行了二維反演。反演過程中壓制系數隨深度的增加而增加，均方根誤差值達到要求精度后，終止迭代，獲得反演模型電阻率斷面圖。反演模型電阻率斷面圖能直觀地反映出地下介質的電性分布和構造特征，提高了分析解釋效果和精度。高密度電法資料的解釋是根據正演視電阻率擬斷圖和反演模型電阻率斷面圖，結合區域地質資料及地球物理特征，推斷地下不同電性巖石（或礦體）的分布狀況。剔除虛假異常，分析確定有效異常，確定異常空間位置，解決地質問題。

3.5 成果解釋

這里以井位位于村子西側山體鞍部緩坡地帶的勘察為例進行分析，該地區表層無或很少覆蓋，基巖為侏羅系長石石英砂巖、紫紅色泥巖，地下水類型為基巖裂隙水，根據地表地下水流向，按橫切流向的方向布設高密度物探剖面1條，從電阻率圖（如圖1所示）看，30#電極處異常較大，選定為井位，井位處39m以下存在含水層，賦存基巖裂隙水，含水帶寬、深，水量豐富，宜根據需水量，適當確定井深。詳見后附圖。為防止表層農灌水下滲產生污染，建議30m以上封閉。依據供水規模，水源點供水量為7.1m3/h，建議井深100～120m。

3.6 質量控制及評價

為了使反演結果得到的真實電阻率值盡可能反映出不同導電性巖石（或礦體）的分布狀況，剔除干擾異常，突顯有效異常，必須對探測過程進行嚴格的質量控制。測線敷設時，原則上沿地質任務線，嚴格控制點距。為了盡可能消除地形影響引起的虛假異常，要避開地形高程陡變區域，避免測線走向短距離、大角度的變化。實測時，首先把60根電極一次性布置完畢，進行接地電阻檢查、儀器電池電壓及供電電源檢查，剖面參數設置、啟動測量。探測數據自動記錄存儲，現場嚴格按操作規程進行人工監視，確保探測質量。對于異常點采用重復觀測，以保證探測精度。

4 結束語

綜上所述，利用高密根據測區地形、地質和地球物理條件，采用了高密度電阻率法，基本查明了該測區地質詳細情況，彌補了常規鉆探、坑探只反映單點異常的局限性，在解決局部異常體的同時，可探測到整體巖性分布情況，起到了點線面結合的優勢。在本次勘測中，所得數據均為有效，可直接用于應急井建設參考。

圖1 孔新莊水源點高密度電阻率圖

[1]張傳艷，李謙.地表高密度電法與井下瞬變電磁法在礦井水害中的應用[J].煤礦安全，2013，44（9）：140～142.

[2]孟慶魯，劉彥，趙法強，等.高密度電阻率法在山東泰安地區抗旱打井工程中的應用[J].山東國土資源，2014（7）：52～55.

[3]周芝旭，王友勝，徐鳳姣.高密度電法在灰巖地區鉆井平臺安全隱患調查中的應用[J].工程地球物理學報，2014，11（1）：7～11.

[4]張傳艷，李謙.地表高密度電法與井下瞬變電磁法在礦井水害中的應用[J].煤礦安全，2013，44（9）：140～142.

P631.3

A

1004-7344（2016）32-0200-02

2016-10-26

耿樹文（1978-），男，漢族，工程師，大專，主要從事工程地質，水文地質勘察設計工作。