呂英

（山西省水文水資源勘測(cè)局，山西太原030001）

0 引言

激發(fā)極化法目前已被廣泛應(yīng)用于尋找地下水的實(shí)踐中。在確定井位，圈定儲(chǔ)水構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)深層含水層，區(qū)分含水與非含水地段等方面，均顯示了該方法的優(yōu)越性。但是在成果的推斷解釋上，目前還沒(méi)有形成一套規(guī)范的方法，主要依據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果和已知井孔資料結(jié)合經(jīng)驗(yàn)來(lái)解釋。本文根據(jù)多年來(lái)的實(shí)際工作，學(xué)習(xí)和總結(jié)了有關(guān)資料和找水經(jīng)驗(yàn)，提出了測(cè)深曲線推斷解釋方法，和同行共同磋商。

1 激電測(cè)深曲線的異常特征

在激電模型試驗(yàn)中，激發(fā)極化效應(yīng)隨著含水量的增加出現(xiàn)極大值，再增加含水量，激發(fā)極化效應(yīng)呈下降趨勢(shì)。但在野外實(shí)踐中，含水層與非含水層水位以上與水位以下，其激發(fā)極化效應(yīng)有著明顯的區(qū)別。飽和含水的含水層其激發(fā)極化效應(yīng)比非含水層大幾倍至十幾倍。因此在激電測(cè)深曲線中，遇有含水層（強(qiáng)極化體），曲線應(yīng)明顯上升，在非含水層地段曲線又緩慢下降。測(cè)深曲線的形態(tài)與含水層的組合及布極方向等因素有關(guān)。其曲線類(lèi)型可套用電阻率曲線類(lèi)型來(lái)命名。

在水平層狀地層內(nèi)，如有一層為覆蓋層，下為基巖的二層斷面，其極化率分別為η1和η2。當(dāng)覆蓋層為高極化率（η1＞η2）時(shí)，激電測(cè)深曲線呈 G 型；當(dāng)基巖為高極化率（η2＞η1）時(shí)，激電測(cè)深曲線呈D型?；鶐r與覆蓋層的激電特征（η2和η1）相差越大，激電測(cè)深曲線上升或下降越陡，異常幅度也越大。

如遇有三層斷層，當(dāng)?shù)谝粚优c第三層的電性相同（ρ1=ρ3，η1=η3），第二層為高極化率層時(shí)（即 η2＞η1），激電測(cè)深曲線呈K 型，當(dāng) η3＜η2＜η1時(shí)，激電測(cè)深曲線呈 Q 型；

當(dāng) η1＜η2＜η3時(shí)，激電測(cè)深曲線呈 A 型；當(dāng) η1=η3、η2＜η1時(shí)，激電測(cè)深曲線將呈H型。

為使測(cè)量成果能正確地反應(yīng)極化體的分布情況，當(dāng)極化體呈線性展布時(shí)，在野外測(cè)量應(yīng)盡量不使供電電極在測(cè)深過(guò)程中越過(guò)極化體，以避免或減小后者對(duì)測(cè)深曲線的影響，為此通常應(yīng)使激電測(cè)深的布極方向沿極化體走向布置。

2 背景值的確定

激電法找水與電阻率找水相比有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，即在沒(méi)有電子導(dǎo)體干擾的情況下，在不含重力水的地段上，激發(fā)極化效應(yīng)通常很低，且十分穩(wěn)定。只有在含水的地段上，才會(huì)出現(xiàn)明顯的激發(fā)極化異常。這個(gè)在不含重力水地段的激發(fā)極化數(shù)值稱(chēng)為背景值。背景值的大小與巖性、顆粒大小及含水量等因素有關(guān)，因此，不同地質(zhì)單元其背景值大小是不同的。不能將一個(gè)地質(zhì)單元的背景值應(yīng)用到另一個(gè)與它不同的地質(zhì)單元上。在一個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)，不含重力水地段上的激發(fā)參數(shù)值可視為該測(cè)區(qū)的背景值。在一條激電測(cè)深曲線上，地下水位以上的參數(shù)值可視為背景值。認(rèn)真確定背景值對(duì)曲線的解釋至關(guān)重要。在一個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)，應(yīng)首先在已知地段或已知井旁反復(fù)測(cè)量，準(zhǔn)確地確定背景值的數(shù)值及其變化規(guī)律，為分析激電異常提供可靠依據(jù)。

3 激電異常的確定

在激電測(cè)深曲線上，明顯高于背景值的參數(shù)值，稱(chēng)為“激電異?！薄＿@里所謂“明顯”是指異常必須有一定的數(shù)量，否則，可能將背景值本身的波動(dòng)和測(cè)量誤差誤認(rèn)為異常。但異常的大小因不同的巖性和水文地質(zhì)條件變化很大。如在第四紀(jì)松散地層中，異常值可高出背景值幾倍至幾十倍。而在一些巖溶水地區(qū)異常值有時(shí)很小，只有充分掌握地域性的材料，才有可能將含水異常準(zhǔn)確地劃分出來(lái)。

在激電測(cè)深曲線上，異常應(yīng)連續(xù)在兩個(gè)極距上出現(xiàn)，而且應(yīng)有一定的規(guī)律，這種異常才有較高的置信度。如果異常只在一個(gè)極距上出現(xiàn)，或者整條測(cè)深曲線跳躍很大，就應(yīng)該考慮是否是由于干擾因素或測(cè)量誤差而引起的。對(duì)這樣的曲線必須進(jìn)行復(fù)測(cè)，才能進(jìn)行解釋。當(dāng)復(fù)測(cè)后證明單個(gè)異常是正確的，則應(yīng)在異常點(diǎn)的兩側(cè)增加兩個(gè)極距，進(jìn)一步驗(yàn)證該點(diǎn)異常是否可靠。特別是在極距較大時(shí)，一般二次場(chǎng)信號(hào)較小，對(duì)這時(shí)出現(xiàn)的異常應(yīng)全部進(jìn)行復(fù)測(cè)、慎重處理。

4 定性解釋

到目前為止，激發(fā)極化法找水還沒(méi)有一套定量解釋方法，已有的解釋方法多是經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，屬定性解釋范疇。激電法找水的解釋工作，仍遵循從已知到未知，先易后難的對(duì)比解釋原則。先分析已有水文地質(zhì)資料地段的曲線特征，異常幅度，研究異常與含水層分布及涌水量之間的關(guān)系，然后用推理的方法，結(jié)合電阻率及其它手段的解釋成果，作出對(duì)未知地段的水文地質(zhì)推斷。

4.1 地下水位的確定

激電法找水的最大優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)有水無(wú)水反應(yīng)明顯。在一般情況下，測(cè)深在見(jiàn)水位后就上升，此時(shí)的AB/2可大致確定為地下水位的埋深。河北省水文四隊(duì)用激電法對(duì)大量的已知孔進(jìn)行了測(cè)深對(duì)比，據(jù)77個(gè)已知孔隙水井孔的統(tǒng)計(jì)，有66個(gè)井孔的ρt測(cè)深曲線定性地反映了潛水位的埋深情況。曲線上升始點(diǎn)AB/2稍大于水位的埋深。據(jù)15個(gè)已知裂隙水井孔的統(tǒng)計(jì)，有11個(gè)孔的ρt（二次場(chǎng)衰減）測(cè)深曲線上升段與水位對(duì)應(yīng)。我們?cè)谝巴夤ぷ髦?，也常用測(cè)深曲線上升段的初始轉(zhuǎn)折點(diǎn)來(lái)確定未知地段的地下水位埋深，其準(zhǔn)確率較高。這從激電法找水的基本原理可以得到證明。

應(yīng)當(dāng)指出，激發(fā)極化效應(yīng)除與含水量有關(guān)外，還與巖層的結(jié)構(gòu)、粒度、巖性等因素有關(guān)，當(dāng)?shù)叵滤慌c地層組合恰好一致或者地下水位的位置能使二次場(chǎng)的大小有明顯的差異時(shí)，地下水位的反應(yīng)就較明顯、準(zhǔn)確。否則就不夠明顯、也不太準(zhǔn)確。在工作中要認(rèn)真分析和處理。此外，上述的地下水位應(yīng)具有自由表面的潛水水位。當(dāng)有承壓水位時(shí)，激電測(cè)深曲線就不能滿(mǎn)意地反映出水位情況。

4.2 含水層埋深的確定

如前所述，在激電測(cè)深曲線上，初始上升轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)是地下水的反應(yīng)。在此之后，具有“明顯”上升的地段，預(yù)示了強(qiáng)極化體（即含水層）的存在。當(dāng)極距超過(guò)含水層的底板時(shí)，曲線開(kāi)始下降，再遇含水層后，曲線又上升，因此可以利用測(cè)深曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)來(lái)劃分含水層的數(shù)量和大致位置。也可以通過(guò)斷面測(cè)量和面積量測(cè)工作，作出斷面圖和平面圖，圈定出含水層的分布范圍。應(yīng)當(dāng)指出，激電法所反映的含水層也是一個(gè)電性層，即二次場(chǎng)較一致的地層，并非真實(shí)的地層。且二次場(chǎng)對(duì)含水層的反應(yīng)常有滯后現(xiàn)象，所以異常曲線的下降轉(zhuǎn)折點(diǎn)往往要大于含水層的底板埋深。所以在激電測(cè)深曲線上，對(duì)第一個(gè)含水層的頂板埋深反映較準(zhǔn)確，對(duì)其底板及第二個(gè)含水層位置的反應(yīng)就不夠準(zhǔn)確。這就需要借助其它手段來(lái)分析含水層的位置。

4.3 電子導(dǎo)體干擾的排除

電子導(dǎo)體比離子導(dǎo)體具有更明顯的激發(fā)極化效應(yīng)，其數(shù)值較離子導(dǎo)體大幾倍至數(shù)十倍。在野外測(cè)量中，這一差異還是比較容易發(fā)現(xiàn)。比如激發(fā)率極化比JS>3%、η1>5%時(shí)，應(yīng)考慮有電子導(dǎo)體的存在，對(duì)這一異常不能盲目地確定為含水異常。

4.4 綜合推斷

激電法找水有其顯著的優(yōu)越性，它對(duì)有水無(wú)水的區(qū)分較其他方法明顯的多，找水成本低，操作簡(jiǎn)單等。但是它也有不足之處，用它來(lái)推斷地層巖性及結(jié)構(gòu)就較困難，要想得到理想的效果，就需要應(yīng)用綜合推斷進(jìn)行解釋。比如，在激電法測(cè)量中，同時(shí)測(cè)出電阻率數(shù)值和其它有關(guān)的數(shù)值，用機(jī)電參數(shù)確定巖層的富水情況，用電阻率曲線劃分巖性及分層情況，用電反射系數(shù)來(lái)確定基巖的埋深和斷層構(gòu)造情況等。這樣，取其所長(zhǎng)避其所短，可得到較好的地質(zhì)效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于認(rèn)識(shí)的局限和地質(zhì)的復(fù)雜性，本文通過(guò)對(duì)長(zhǎng)期尋找地下水工作的實(shí)踐，總結(jié)了一些解釋和推斷，在實(shí)際水源勘測(cè)中取得了顯著成效和良好的社會(huì)效益，為我省缺水地區(qū)飲水解困的找水工作做出了貢獻(xiàn)，隨著科技水平及勘測(cè)手段的提高，要不斷總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，借鑒已知鉆孔柱狀圖、點(diǎn)測(cè)井資料等，科學(xué)估計(jì)區(qū)內(nèi)的巖性、構(gòu)造和地形等因素對(duì)電測(cè)深結(jié)果的影響，從而指導(dǎo)未知區(qū)的工作。