地球物理勘探電阻率法找水在農村飲用水鞏固提升工程中的應用

王緯

摘要：電阻率法找水是地球物理勘探中找水應用最廣的一種方法。本文在詳細分析測區的地質背景和水文地質資料的前提下，應用電阻率法給農村飲用水鞏固提升工程提供了水廠宜井井位和地下水富水區的分布情況。通過具體的工程實例，充分闡述了電阻率法在尋找地下水的應用效果。

關鍵詞：電阻率法；電測深；視電阻率；水井

1.前言

電法勘探是以介質的電磁學（如導電性、介電性）或電化學特性差異為基礎，查明地下地質構造解決地質問題或尋找電性不均勻體的一類勘探地球物理方法。根據含水介質與圍巖之間明顯電性差異，結合水文地質資料，可以查明地下富水體的位置，并劃分含水地層。目前用于地下水勘探的電法主要有直流電阻率法、激電測深法、激發極化法等多種方法。本文根據工區水文地質條件，因地制宜選擇直流電阻率法來尋找含地下水豐富的地層。

2.區域水文地質條件及地球物理特征

2.1水文地質條件

根據區域地質資料，場地處在淮北的黃淮沖積平原區，第四系土層非常發育，第四系松散土層層厚度達200m以上，層狀沉積韻律清晰。區內發育的地層由老到新為青白口系（zq）、震旦系（Zz）、寒武系（∈）、奧陶系（O）、石炭系（C）、二疊系（P）、侏羅系（J）、白堊系（K）、第三系（E+N）和第四系（Q）。該區松散層（主要是第四系和第三系）主要由黏土、砂質黏土、細砂、粉砂、黏土質砂及少量中砂組成。按地下水的埋藏條件和儲存運移特征，調查區地下水類型可分為：松散巖類孔隙水、基巖裂隙水，其中供水意義較大的地下水類型為松散巖類孔隙水。松散巖類孔隙水分布廣泛，主要分布在松散覆蓋中，其主要來源是大氣降水和地表徑流滲入補給。覆蓋層中松散巖類孔隙水含量的多少與本區域礫石顆粒大小有關。

2.2地球物理特征

借鑒區域物性資料及以往工作結果，各類巖性視電阻率如下：黏土1050ΩM～15ΩM，中粗砂2550ΩM～50ΩM。可見，含水礫石層的視電阻率值與隔水層（黏土等）的視電阻率值存在一定差異。因此場區具備了進行電法勘探的地球物理前提。

3.直流電法勘探基本原理及野外施工方法、技術

3.1電阻率測深法基本原理

根據工作目的，本次勘查選用了電法勘探中的電阻測深法以確定地下介質在垂向上的變化情況，尋找地層的富水區段及基巖深度。

電阻率測深法是在地面的一個測深點上（即MN極的中點），通過逐次加大供電電極，AB極距的大小，測量同一點的、不同AB極距的視電阻率p_s值，研究這個測深點下不同深度的地質斷面情況。電測深法多采用對稱四極排列，稱為對稱四極測深法（圖1）。在AB極距離短時，電流分布淺，p_s曲線主要反映淺層情況；AB極距大時，電流分布深，p_s曲線主要反映深部地層的影響。

根據電場的疊加原理，觀察點M處的電位為

公式（5）即為在均勻大地的地表采用任意電極裝置（或電極排列）測量電阻率的基本公式。其中K為電極裝置系數（或電極排列系數），是一個只與電極的空間位置有關的物理量。

3.2工作方法

本次勘探方法采用對稱四極垂向電測深的電法勘探。儀器采用重慶地質儀器廠研制的DZD-6A多功能電法勘探系統。使用極距見下表：

最小極距：AB/2=2m；MN/2=0.4m

最大極距：AB/2=300m；MN/2=60m

3.3勘探質量保證措施

布極時盡量減小電極的接地電阻，并在測量過程中盡量保持電極的接地條件不變。采用每個極距多次重復采樣求平均，每個極距點由平均值確定最后觀測結果，滿足規范要求。現場繪制視電阻率電測深曲線，隨時對觀測質量進行監控，一旦發現異常立即進行電極距、漏電等檢查，或布置加密測點，確實保證數據的準確性與可靠性。

4.勘探結果分析

圖2為工區典型的對稱四級電阻率測深曲線。通過分析可以得知：該電測深曲線類型是“AK”型，結合水文地質情況其電性層與巖性相關關系為：p1p4。在定性解釋的基礎上，對電測深曲線進行定量解釋，通過解釋可以得知：在該點處，2m150m電阻率值呈現平穩趨勢，可能是層系變化，推斷第四系底板埋深150m左右。綜上所述，可推斷地表下30m到70m為富水性較好的含水層，確定為目的層。

5.結論

（1）建議水源井深度不小于150m，根據以往附近區域勘查資料預計單井涌水量為20m³/d-30m³/d。

（2）勘察區賦水性比較附近已有井資料，無明顯變化，可在指定水源井擬建處附近進行水源井打井。

（3）直流電阻率法對含水地層反應較靈敏，并具有抗干擾能力強、原理成熟、解釋簡單等優點，可以有效合理的知道井位及地下富水情況。

（4）物探與地質、水文地質調查工作緊密結合是高效的有效途徑。在地質水文地質調查工作的基礎上，選擇重點區域布置物探工作，可以提高效率減少工作量。