王 寧，劉福臣

(1.山東省日照市移民局，山東 日照 276826;2.山東水利職業(yè)學(xué)院，山東 日照 276826)

電測(cè)深法找水是建立在地面水平，下部介質(zhì)均勻且水平的假設(shè)條件下。野外電測(cè)時(shí)，常會(huì)遇到各種地形、地貌、各種特殊地質(zhì)條件，當(dāng)?shù)匦纹鸱兓?、下部介質(zhì)是不均勻的或非水平的，均與理論假設(shè)條件不符合，這樣對(duì)電測(cè)深的結(jié)果就會(huì)造成一定的影響，如果在電測(cè)深曲線分析時(shí)不能排除這些影響，往往會(huì)誤判造成找水定井失敗。因此必須探討不同地形、不同巖層產(chǎn)狀、不同布極方式對(duì)電測(cè)找水的影響，提高電測(cè)找水的成功率。

1 地形對(duì)電測(cè)深的影響

地形對(duì)電測(cè)深的影響，主要表現(xiàn)為在地形變化處，空氣介質(zhì)與巖土體介質(zhì)發(fā)生相應(yīng)變化，會(huì)引起電測(cè)深的視電阻率降低或升高。凡供電電極A、B連線以上有土體存在時(shí)，由于土體對(duì)吸引作用，會(huì)引起視電阻率減少;凡供電電極 A、B連線以下存在大氣時(shí)，由于空氣為絕緣體，引起電流的聚集，故會(huì)引起視電阻率增大[1]。當(dāng)?shù)孛嫫陆切∮?0度時(shí)，地形起伏變化對(duì)電測(cè)深曲線影響較小，此時(shí)測(cè)線方向可任意選擇。若地面坡度大于20度，或者測(cè)線方向極距跨越山谷或山脊時(shí)，地形起伏變化對(duì)電測(cè)深曲線影響較大。野外遇到的地形主要包括溝谷、山坡等，對(duì)視電阻率的影響各不相同。

1.1 溝谷

1.1.1 沿溝谷走向布極

1)谷底走向布極

圖1 沿溝谷走向布極

當(dāng)沿谷底走向布極時(shí)，測(cè)量電極、供電電極皆在溝底(見圖1a)，在野外電測(cè)工作中比較常見。在這種情況下，供電電極A、B連線所構(gòu)成的平面以上有土體存在，由于土體對(duì)供電電流的吸引作用，故測(cè)量的視電阻率偏低，有可能將地形干擾誤判為含水構(gòu)造，必須高度重視。溝谷的深度越大，影響越大;溝谷的寬度越小，影響越大;供電小極距越小，影響越大，隨著供電極距的增大，這種影響逐漸減少[2]。

2)谷頂走向布極

當(dāng)沿谷頂走向布極時(shí)，測(cè)量電極、供電電極沿走向布置皆在谷沿附近(見圖1b)，會(huì)引起視電阻率增大。電極 A、B、M、N越靠近谷沿，影響越大;越遠(yuǎn)離谷沿，影響越小。

1.1.2垂直溝谷走向布極

當(dāng)測(cè)量電極、供電電極需要跨越溝谷、陡坎時(shí)，布極的方向垂直溝谷的走向。根據(jù)電極AMNB的具體位置，分為以下幾種情況:

(1)A極在溝頂，M極、N極、B極在谷底。供電電極A、B連線所構(gòu)成的平面以下有空氣存在，由于空氣的絕緣作用，引起電流的聚集，會(huì)引起視電阻率增大(見圖2a)。

(2)當(dāng)溝谷的寬度比較大，小極距供電時(shí)，A、M、N、B垂直溝谷全部布置在溝底(見圖2b)，供電電極 A、B連線所構(gòu)成的平面以上有土體存在，會(huì)引起視電阻率降低，有可能將地形干擾誤判為含水構(gòu)造。供電電極 A、B越靠近溝谷的坡腳，影響越大;供電電極A、B越遠(yuǎn)離溝谷的坡腳，影響越小。

(3)當(dāng)溝谷寬度不大或打極距供電情況下，供電電極在谷頂，測(cè)量電極在谷底，會(huì)引起視電阻率增大(見圖2c)。

圖2 垂直溝谷走向布極

1.2 山坡

1.2.1 沿山坡走向布極

當(dāng)測(cè)量電極、供電電極沿山坡走向布極時(shí)，AMNB可布置在坡腳、坡腰、坡頂?shù)炔煌恢?，?duì)視電阻率的影響不同。

1)沿坡腳走向布極

電極AMNB在坡腳附近沿山坡走向布極(見圖3a)，由于供電電極A、B連線所構(gòu)成的平面以上有土體存在，因此會(huì)引起視電阻率降低。越靠近坡腳，影響越大，因此在野外布線時(shí)，盡可能遠(yuǎn)離坡腳。

2)沿坡腰走向布極

電極AMNB在坡腰附近沿山坡走向布極，即沿地形等高線布極(見圖3b)。以布極方向?yàn)榻纾╇婋姌O A、B連線所構(gòu)成的平面，上坡方向?yàn)閹r土體，吸引電流，引起視電阻率降低;下坡方向?yàn)榭諝?，排斥電流，引起視電阻率增大。如電極AMNB恰好位于半山坡處，基本上正負(fù)抵消，對(duì)電測(cè)影響不大;越靠近坡腳布極，視電阻率降低幅度越大;越接近坡頂布極，視電阻率增加幅度越大。因此在野外布線時(shí)，盡可能在半山坡處沿等高線布極。

3)沿坡頂走向布極

當(dāng)沿著坡頂走向布線時(shí)，會(huì)引起電阻率升高(圖3c)。山頂越陡峻，這種影響越大;山頂越渾圓，這種影響越小。

圖3 沿山坡走向布極

1.2.2 垂直于山坡走向布極

當(dāng)測(cè)量電極、供電電極跨越山坡時(shí)，AMNB在山坡的不同位置，對(duì)視電阻率的影響不同。

1)電極AMNB全部布置在山坡上

當(dāng)電極AMNB全部布置在山坡上(見圖4a)，A靠近坡腳，引起電流密度減少，B極在坡頂附近，引起電流密度增加，綜合反映可能對(duì)電阻率影響不大。

圖4 垂直山坡走向布極

2)供電電極布置在兩側(cè)坡腰，測(cè)量電極布置在坡頂

當(dāng)供電電極布置在兩側(cè)坡腰上，而測(cè)量電極布置在坡頂附近(見圖4b)，在供電電極 A、B連線所構(gòu)成的平面以上有土體存在，以下有空氣存在，綜合反映對(duì)電測(cè)影響不大。

3)供電電極布置坡腳，測(cè)量電極布置在坡頂

在跨越高度不大的山坡時(shí)，有時(shí)候?qū)y(cè)量電極在坡頂，而供電電極在坡腳附近(見圖4c)，會(huì)引起視電阻率降低，在這種情況下地形影響最大。隨著供電極距的增大，這種影響始終無法消除，會(huì)嚴(yán)重干擾電測(cè)成果造成誤判，野外測(cè)量時(shí)需高度重視。

2 巖層產(chǎn)狀對(duì)電測(cè)深的影響

電測(cè)深法找水適用于電性層水平且分布無限情況。巖層產(chǎn)狀的走向、傾向、傾角大小對(duì)電測(cè)試影響很大。

2.1 水平巖層

一般認(rèn)為若巖層傾角小于20度，分布范圍較大的巖層，對(duì)電測(cè)深試驗(yàn)結(jié)果影響不大，可任意方向布極。

2.2 傾斜巖層

當(dāng)巖層的傾角大于20度時(shí)，即為傾斜巖層，傾斜巖層走向、傾向、傾角等產(chǎn)狀對(duì)電測(cè)深影響很大。

1)沿巖層走向布極

當(dāng)沿走向布極時(shí)，由于電測(cè)布極走向平行于界面，對(duì)電測(cè)深的影響最小。如果巖層出露地表，即使巖層的傾角不大，對(duì)電測(cè)深曲線也有影響;如果巖層不出露地表，當(dāng)傾角大于20度時(shí)，應(yīng)該使用帶傾斜界面的量板來解釋電測(cè)深曲線。

2)沿巖層傾向布極

當(dāng)沿巖層傾向布極時(shí)，由于電測(cè)布極要跨越巖層，對(duì)電測(cè)深的影響較大。如傾斜巖層的寬度不大，影響相對(duì)較小，當(dāng)供電極距增大時(shí)，對(duì)電測(cè)深的影響逐漸減少。因此在傾斜巖層地區(qū)，盡量沿巖層走向布極，不要沿巖層傾向布極。

2.3 垂直巖層

當(dāng)存在兩種不同的介質(zhì)，且其接觸面為垂直的。在界面的一側(cè)進(jìn)行電測(cè)深，電場(chǎng)的分布特征必然會(huì)受到界面另一側(cè)介質(zhì)的影響，由此造成異常[3]。

2.3.1 平行巖層走向布極

1)高阻巖層的影響

設(shè)界面兩側(cè)介質(zhì)的電阻率分別為 ρ1、ρ2，ρ1＜ ρ2，測(cè)點(diǎn)位于ρ1低阻地層內(nèi)。野外在低阻地層電測(cè)深時(shí)，常會(huì)遇到高阻巖脈、高阻巖層，即屬于這種情況。設(shè)D為供電電極到垂直巖層的距離，當(dāng)AB/2小于 D時(shí)，對(duì)電測(cè)深曲線影響不大，隨著AB/2的增大，ρ2介質(zhì)開始對(duì)電測(cè)深結(jié)果產(chǎn)生影響，由于ρ1＜ρ2，ρ2對(duì)電流起排斥作用，引起視電阻率增加;當(dāng) AB/2=D時(shí)影響最大;當(dāng) AB/2遠(yuǎn)大于 D，ρ2的影響逐漸趨于穩(wěn)定。

2)低阻巖層的影響

設(shè) ρ1＞ρ2，測(cè)點(diǎn)位于 ρ1高阻地層內(nèi)，而附近存在低阻巖層。隨著供電極距的增大，視電阻率的變化規(guī)律與高阻巖層的影響規(guī)律基本一致，只不過由于 ρ2小于 ρ1，旁側(cè)介質(zhì)對(duì)電流起吸引作用，引起視電阻率降低，有可能將誤判為含水構(gòu)造，必須引起重視。

2.3.2 垂直巖層走向布極

當(dāng)垂直于垂直巖層的走向布極時(shí)，如果供電電極遠(yuǎn)離垂直巖層，無影響;當(dāng)供電電極A(或 B)在巖脈兩側(cè)的附近時(shí)，影響較大，并在AB/2=D處，電測(cè)深曲線出現(xiàn)最大畸變點(diǎn)[4]。

3 結(jié)語

(1)沿溝谷走向布極時(shí)，如沿谷底走向布極，會(huì)引起視電阻率降低，有可能將地形干擾誤判為含水構(gòu)造，造成定井失敗。溝谷深度越大、供電小極距越小，對(duì)電測(cè)深的影響越大;如沿谷頂走向布極時(shí)，會(huì)引起視電阻率增大。電極越靠近谷沿，對(duì)電測(cè)深的影響越大。

(2)垂直溝谷走向布極時(shí)，如 A極在溝頂，M極、N極、B極在谷底，會(huì)引起視電阻率增大;當(dāng)電極全部布置在溝底，會(huì)引起視電阻率降低;供電電極在谷頂，測(cè)量電極在谷底，會(huì)引起視電阻率增大。供電電極越靠近溝谷的坡腳，影響越大。

(3)沿山坡走向布極時(shí)，如沿坡腳走向布極，會(huì)引起視電阻率降低;沿坡腰走向布極，對(duì)視電阻率影響不大;沿坡頂走向布極，會(huì)引起視電阻率增大。

(4)垂直山坡走向布極時(shí)，如電極全部布置坡面上、供電電極布置在兩側(cè)坡腰，測(cè)量電極布置在坡頂兩種情況下，綜合反映對(duì)視電阻率影響不大;如供電電極布置坡腳，測(cè)量電極布置在坡頂，會(huì)引起視電阻率降低，隨著供電極距的增大，這種影響始終無法消除，會(huì)嚴(yán)重干擾電測(cè)成果造成誤判。

(5)傾角小于20度的水平巖層地區(qū)，對(duì)電測(cè)深試驗(yàn)結(jié)果影響不大，可任意方向布極;傾斜巖層、垂直巖層，沿走向布極時(shí)，對(duì)電測(cè)深的影響最小;垂直巖層走向布極，對(duì)電測(cè)深影響大。傾斜巖層、垂直巖層地區(qū)，盡量沿巖層走向布極，不宜沿巖層傾向布極。

[1]周天福.工程物探[M].北京:中國水利電力出版社，1997.

[2]劉福臣.水資源勘察技術(shù)與方法[M].山東省教學(xué)改革試點(diǎn)專業(yè)教材，2004.

[3]劉福臣，徐光瑜.地形及特殊地質(zhì)條件對(duì)電法勘探找水的干擾及應(yīng)對(duì)措施[J].中國農(nóng)村水利水電，2009(9):188-190.

[4]陳仲候.工程與環(huán)境物探教程[M].北京:地質(zhì)出版社.