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        超高密度電法探測平房區(qū)地下水

        2015-03-27 03:26:16強(qiáng),王
        黑龍江水利科技 2015年9期
        關(guān)鍵詞:剖面圖電法測線

        王 強(qiáng),王 亮

        (1.黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院,哈爾濱150080;2.中國葛洲壩集團(tuán)第三工程有限公司,湖北 宜昌443002)

        1 超高密度電法的基本原理與裝置形式

        1.1 超高密度電法的基本原理

        超高密度電阻率法基本原理和常規(guī)電法相同,以巖石的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ),當(dāng)從地面或井下供電電極通入地下穩(wěn)定電流,流經(jīng)不同的巖土體、礦體和地質(zhì)構(gòu)造時(shí),在地表或井中觀測到的電流場將發(fā)生變化。通過對人工地下電流場的分布規(guī)律進(jìn)行觀測和研究,可以推斷出巖土體中是否存在礦體或構(gòu)造等異常,從而達(dá)到解決地質(zhì)問題的目的[1]。

        1.2 超高密度電法的裝置形式

        常規(guī)電法是可以采用任意形式的電極排列來進(jìn)行,即在地表任意兩點(diǎn)(A、B)供電,然后在任意兩點(diǎn)(M、N)來測量其間的電位差,通過一系列計(jì)算得出巖土體視電阻率。目前工程中常用的裝置形式主要有溫納裝置、斯龍貝格裝置、雙邊三極和二極裝置。常規(guī)電法通常是采用其中一種方法采集,一般可采集到1 000多個(gè)數(shù)據(jù)。超高密度電法打破了常規(guī)電法勘探中數(shù)據(jù)采集方式的限制,而采用自由無限制的任何四極的組合方式來采集數(shù)據(jù),可采集到6 萬多個(gè)數(shù)據(jù),大大提高了反演結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

        超高密度電阻率法的數(shù)據(jù)采集過程全部自動(dòng)化。程序自動(dòng)將每個(gè)排列的64 個(gè)電極分為奇數(shù)組32 個(gè)(1、3、5、……61、63)和偶數(shù)組32 個(gè)(2、4、6、……62、64)兩組,然后在這兩組電極中各選取一個(gè)作為供電電極A 和B,在一次通電過程中同時(shí)測量其它電極相對于某一電極M 的電位差,見圖1。就可得到61 個(gè)電位差(MN1、MN2、MN3……MN60、MN61)數(shù)據(jù)。而奇數(shù)組32 個(gè)電極和偶數(shù)組32 個(gè)電極互相配對(即全排列)做供電電極,即做一個(gè)排列就有32×32=1024 次供斷電過程,每次供電可同時(shí)采集61 個(gè)電位差數(shù)據(jù),總數(shù)據(jù)量為32×32×61=62462 個(gè)。

        圖1 電極供電及采集方式

        2 工程概況

        哈爾濱市平房區(qū)東部地下水資源缺乏,為解決當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)、生活用水,尋找適宜的用水水源。根據(jù)業(yè)主提出的用水方案,對平房區(qū)東部地下水資源進(jìn)行工程物探勘察。

        平房區(qū)地下水資源勘察范圍為平房區(qū)東部西起黎明村東至哈達(dá)村、北起黎明村南至柳條屯,勘察范圍約10 km2。

        3 測線布置及數(shù)據(jù)采集處理流程

        3.1 測線布置

        本次工作區(qū)約10 km2,大致呈矩形,東西長約1.5 km,南北長7 km。在測區(qū)內(nèi)布置7 條測線,南北方向約間隔1 km 布置一條測線,測線長1.2 ~2.7 km。共計(jì)完成測線7 條,測線總長度11.92 km,測線位置由測量人員定位及留標(biāo)。

        3.2 數(shù)據(jù)采集處理流程

        采用儀器為澳大利亞ZZ Resistivity Imaging 研發(fā)中心研制的FlashRES 64 多通道超高密度直流電法儀。采集時(shí)每個(gè)斷面電極總數(shù)64 根,電極間距10 m,每個(gè)斷面630 m,觀測深度可達(dá)200 m,觀測時(shí)間約為60 min。

        數(shù)據(jù)處理首先要剔除一些干擾非值、地形校正等,然后將采集到的數(shù)據(jù)通過軟件還原為模型的電阻率分布情況,稱之為反演。數(shù)據(jù)處理流程見圖2。

        圖2 數(shù)據(jù)處理流程圖

        4 資料解釋

        由于文章篇幅有限,僅選取了部分具有代表性反演剖面圖進(jìn)行解釋說明。

        如圖3、4 超高密度電阻率反演剖面圖所示,位于A 測線150m ~600m、900m ~1230,深度在50m ~90m,B 測線150m ~500m,深度在40m ~80m,在存在3 處連續(xù)的相對高阻區(qū)域,推測為含水細(xì)砂、中砂,為可能存在的含水區(qū)域。其他電阻率較低部分,地表推測為粉質(zhì)黏土,深部推測為泥砂巖,為不含地下水或貧水區(qū)。

        圖3 測線A—A’超高密度電阻率反演剖面圖(0m ~2490m)

        圖4 測線B—B’超高密度電阻率反演剖面圖(0m ~930m)

        如圖5 超高密度電阻率反演剖面圖所示,位于D測線500m ~570m,深度在30m ~80m,存在1 處相對高阻區(qū)域,為可能存在的含水區(qū)域,但是難以形成穩(wěn)定連續(xù)區(qū)域,推測不含地下水或貧水區(qū);其他電阻率較低部分,地表推測為粉質(zhì)黏土,深部推測為泥砂巖,為不含地下水或貧水區(qū)。

        圖5 測線D—D’超高密度電阻率反演剖面圖(0m ~1300m)

        綜合7 條測線進(jìn)行對比,測區(qū)內(nèi)大部分為貧水區(qū),不具備開采淺層地下水條件。僅在測區(qū)西北部分,哈達(dá)村哈達(dá)屯及新盛屯西北1.2 km2范圍內(nèi)存在開采地下水可能,且水量不豐富。后期經(jīng)過鉆孔、抽水驗(yàn)證,超高密度電法結(jié)果準(zhǔn)確,滿足任務(wù)需要。

        5 結(jié) 論

        超高密度電法實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的智能化,采集數(shù)據(jù)量更大,反演結(jié)果精度更高。該方法用于地下水探測,大大降低了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度,工作效率高,取得了良好效果。

        [1]黃杰,鐘韜,馬文德.超高密度電法在追索破碎帶中的應(yīng)用[J].物探化探計(jì)算技術(shù),2009,31(06):586-589.

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