夏 凡

(河北省煜環(huán)環(huán)保科技有限公司，河北石家莊050051)

張家口，又稱“張垣”“武城”，位于中國河北省西北部，地處京、冀、晉、蒙四省市區(qū)交界處。全市地勢西北高、東南低，陰山山脈橫貫中部，將全市劃分為壩上壩下兩個自然地理區(qū)域。南部壩下地處華北平原和內(nèi)蒙古高原的過渡帶，該區(qū)域地形復(fù)雜，山巒起伏，丘陵與河谷盆地相間分布。處于南部山區(qū)村莊的老百姓常年受著用水難、吃水難等問題的困擾，這嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。

1 激電測深法

大功率激發(fā)極化法又稱激電測深法，是一種以不同巖層、礦石的激電效應(yīng)之差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，通過觀測和研究大地激電效應(yīng)，以探查地下地質(zhì)情況的一種勘探方法，同時也是最有效的地下水勘查方法之一。因此，在解決旱區(qū)人民飲用水的物探方法中，激發(fā)極化法一直受到廣大水文地質(zhì)工作者的青睞。

研究表明，充水裂隙、破碎帶及由粘土礦物組成的巖石等，充、放電速度很快，而顆粒較粗(如砂或砂礫組成)的巖石和完整巖石充放電速度則較慢。這對評價激電異常和利用激電法找水很有實際意義，也是用激電法尋找地下水的地球物理前提。其電阻率公式為:

式中:ρs為視電阻率(Ω·m);K為由AB、MN各極點相對距離得出的系數(shù)［1］～［3］。

2 工作方法及流程

激電法找水簡單、快捷、效率高，概括說來可分為測區(qū)地質(zhì)資料的收集與現(xiàn)場踏勘;再根據(jù)踏勘現(xiàn)場決定工作的設(shè)計;然后野外數(shù)據(jù)采集、整理、初步成圖進(jìn)行分析解釋;最后定井位，進(jìn)行打鉆工作。本次激電工作設(shè)計如下:

(1)確定重點區(qū)的工作。在工作區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查工作及走訪，并對區(qū)內(nèi)前人打井工作的成功失敗案例進(jìn)行分析總結(jié)，確定工作區(qū)內(nèi)匯水條件較好的所謂“靶區(qū)”。

(2)物探測線工作的布置。在區(qū)內(nèi)做已成井的井旁電阻率測深工作，獲取成功出水井的含水層結(jié)構(gòu)物性特征資料。

(3)在“靶區(qū)”重點位置做激電測深工作，條件允許時盡量做剖面布置，條件不允許時采取單點測量方式進(jìn)行勘探。

(4)為保證勘探精度，激電測深工作一次場電位必須達(dá)到30 mV以上。為此，我們采用了多項措施。采用了兩臺5 KW的大功率發(fā)電機。為保證接地效果及供電效果，在AB極兩端采取了十幾根經(jīng)過打磨的鋼釬，并澆上大量水來降低接地電阻。

(5)最后在一步為進(jìn)行電阻率曲線特征分析，完整的該類巖石電阻率相對較高，電測深ρs曲線一般表現(xiàn)為“A”型，斜率一般在45°左右。由于斷裂構(gòu)造充水、溶蝕，巖溶發(fā)育地段電阻率將明顯降低，形成低阻異常。在斷裂構(gòu)造上及巖溶裂隙發(fā)育帶上ρs同步下降低阻呈“H”型曲線，曲線會出現(xiàn)變平緩，斜率變小、拐折異常特征?？碧街幸盐者@樣的原則，注意所謂“平臺”，“臺階”的存在［4］～［7］。

因此，本區(qū)找水的重點應(yīng)放在尋找斷層構(gòu)造上，以探尋巖層下破碎帶中的裂隙水為主。但是需要注意的是，雖然上述巖溶段或斷裂構(gòu)造與完整基巖的電性存在明顯的差異，為開展電法工作提供了可靠的地球物理前提。但是，不能忽視的是在溶洞及裂隙中出現(xiàn)的泥質(zhì)充填物，其成分一般為鈣泥質(zhì)與鐵泥質(zhì)薄膜泥水混合物也會呈現(xiàn)低阻中低極化特征。在進(jìn)行解譯時一定注意多利用其與充水裂隙的極化率的區(qū)別［8］［9］。

3 勘查實例

3.1 靶區(qū)的選擇工作

該村位于內(nèi)蒙高原與華北平原交界的山前丘陵區(qū)，村莊附近有一些小型溝壑山谷。其中，在村莊北部有一條規(guī)模較大近東西向沖溝縱貫村莊，沖溝深度＞3 m。沖溝南側(cè)第四系覆蓋層較薄(＜5 m)，地表多見基巖出露;沖溝北側(cè)第四系覆蓋較厚(10 m左右)，有基巖出露，巖性為白云質(zhì)灰?guī)r及灰質(zhì)白云巖。此處的構(gòu)造較為明顯，可以推斷沖溝處應(yīng)該為一斷裂構(gòu)造，而溝內(nèi)匯水條件又較為理想，而且村莊有一個正在使用的水井也處于沖溝的附近。因此，選定此處為重點出水“靶區(qū)”。

3.2 已知井位處工作

已知井位于上述沖溝的東南部，成井于上世紀(jì)80年代，根據(jù)已掌握的該井資料得知，此井80 m左右見水，最終成井深度120 m。當(dāng)時該井成井時的出水量準(zhǔn)確數(shù)據(jù)已無從考證，目前的出水量約為30 m3/h。隨著村莊規(guī)模的不斷發(fā)展，已有的水井已無法滿足村民日常生活及灌溉需要。

為了能夠獲取該地區(qū)更多的地層物性資料，同時為保證定井的成功率，我們在該井處做了井旁的電測深工作。最大AB極距取1 000 m。如圖1所示為已知井井旁視電阻率、視極化率雙對數(shù)測深曲線圖。

由圖中視電阻率曲線可以很明顯的看出在AB/2為130 m往后出現(xiàn)所謂的電阻率“平臺”，完全符合前文所述完整基巖下的破碎含水帶電性特征。估計深度70 m－80 m以下到達(dá)含水層，與已掌握已知井揭露的含水層深度較為吻合。

由此，可以證明，激電測深法在該地區(qū)進(jìn)行選定井位的工作具有很高的可行性，并且在該已知井處的驗證測量工作對接下來的地下水勘察工作有著很高的指導(dǎo)意義。

圖1 已知井位電測深曲線圖

3.3 A孔定孔實例

為了保證成井率，我們在靶區(qū)選取了兩處重點位置，同時兼顧了匯水條件及取水方便等因素。以下為A孔處激電測深工作介紹:

由圖2所示為擬定的A孔處進(jìn)行的激電測深曲線，可以看出，電阻率曲線呈近45°的斜率一直未有變化，同時很明顯的看出與已知井處的曲線差別較大，電阻率曲線對含水構(gòu)造的反應(yīng)也非常不明顯。因此決定放棄此孔，再另行尋找下一個孔位。

圖2 擬定A孔處電測深曲線圖

3.4 B孔定孔實例

通過對A孔處選點工作的分析，我們得出這樣的結(jié)論，A孔可能已經(jīng)位于破碎帶的范圍之外。如果想要提高出水的成功率，應(yīng)該將孔位在向推斷的破碎中心靠近，因此我們又選定了B孔作為第二個備選定井位處。在此處進(jìn)行了激電測深工作，見圖3。

圖3 擬定井位電測深曲線圖

在B孔處的激電測深曲線圖中我們可以看到兩點:第一，電阻率曲線與井旁測深曲線形態(tài)高度一致;第二，在AB/2為150 m左右處，即推斷深度為75 m以下時電阻率曲線斜率逐漸變小，曲線形態(tài)走勢平緩，再結(jié)合極化率曲線，在低阻區(qū)域同時對應(yīng)著高極化率，基本可以確定B孔處是值得進(jìn)行鉆探工作的。

我們再來結(jié)合該地區(qū)已有井的情況來分析，推斷含水層位應(yīng)該對應(yīng)的是中等富水帶，最大出水深度應(yīng)為120 m左右。最終該井成井深度為140 m，出水層位分別為73 m和125 m，涌水量60 m3/h，完全滿足當(dāng)?shù)乩习傩盏纳罴肮喔扔盟?，極大緩解了當(dāng)?shù)赜盟y的現(xiàn)狀。

4 結(jié)論

(1)根據(jù)本次地下水勘查工作實例可知，根據(jù)電測深的曲線形態(tài)進(jìn)行含水結(jié)構(gòu)分析是行之有效的。并且，直流電法更是因其抗干擾能力強、原理成熟、解譯簡單快捷等優(yōu)點為井位選取工作提供了可靠依據(jù)。

(2)在激電測深工作確定有水、無水、泥質(zhì)充填物的性質(zhì)、富水情況時絕對不可忽視水文地質(zhì)條件，必須結(jié)合工作區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造，地形地貌，地下水的補排途徑進(jìn)行綜合分析，才可確定“靶區(qū)”提高物探工作解譯的準(zhǔn)確性。

［1］劉國輝，張獻(xiàn)民，賈學(xué)民.地下水資源電法勘探新技術(shù)［M］地震出版社，2007，60 －64.

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［3］宋洪偉，張翼龍，劉國輝等.綜合電法在太行山區(qū)地下水勘查實例解析［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2012，(2):23 －29.

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