高密度电法在农村抗旱应急井勘察中应用

耿树文

（宾川水利水电勘测设计院 云南大理 671600）

高密度电法在农村抗旱应急井勘察中应用

耿树文

（宾川水利水电勘测设计院 云南大理 671600）

本文以宾川县2014～2016年抗旱应急水源井物探勘察资料为基础，分析高密度电法在解决农村抗旱应急水源井位中发挥的作用及应注意的问题。在农村抗旱应急水源井勘察中，高密度电法能够实现大范围的探测，基本查明测区岩土地质结构，地下水文条件，从而确定相对合理的井位。为抗旱应急水源井位选择提供依据。

高密度电法；井位选择；提供依据

1 引言

应急井建设是农村地区抗旱工程建设的主要组成内容，但是在建设过程中，地下水文运动及地质条件等均会对施工造成不利影响，因此，需进行全面勘测，深入评价施工现场地质情况，从而保证应急井投入使用后能够稳定发挥其作用。高密度电法能有效划分不同岩性的陡立接触带，追踪构造破碎带，并可发现浅部的局部不均匀体。在农村抗旱应急井勘察中应用高密度电法可取得较好的效果，其具有推广价值。

2 高密度电法概述

高密度电法实际就是高密度电阻率法，与电阻率法的不同点是在勘探中的观测点布设密度较高，属于阵列勘探法的一种。英国科学家于20世纪70年代末首次利用阵列电法勘探思想设计出电测深偏置系统，电测深偏置系统为最初的高密度电法模型。高密度电法集成了电测深法和电剖面法两种方法，进行测量时需将数十根和上百根的测量电极布设在测量剖面上，然后利用电极转换板和微机电测仪进行数据的采集。高密度电法成像图主要为二维的地电断面图，随着技术的发展高密度电法也可以进行三维成像，大大的提高了地电断面测量的精度。

高密度电法具有如下优点：①高密度电法的电极为一次性布设完成，减少了电极布设引起的测量误差和干扰，便于野外数据的自动和快速的采集。②可以对电极的排列方式进行组合，可以得到不同的地电断面扫描图，能够较完整的反映出地电断面的结构特征。③实现了野外数据的半自动和全自动化的采集，并且测量的速度很快，极大的提高了工作效率。④可以对测量对象进行二维的或三维的成像和自动绘图，大大的提高了地电断面测量的精度。⑤相比电阻率法具有成像精度高、成本低、测量速度快和勘探能力强的特点。因此，在含水破碎带、采空区、溶洞和金属矿藏等电差异性较大的区域均可以采用高密度电法进行勘察。

3 实例分析高密度电法在农村抗旱应急井勘察中的应用

云南是水资源比较丰富的省份，但也不乏存在干旱少雨的地区及干旱少雨的年份，近年来云南出现了大范围的干旱现象，导致许多山区村民原来饮用水源干涸，时刻威胁着村民的生存。为解决宾川县山区村民在最干旱时的应急饮水问题，在上级领导的关心支持下，从2014～2016年，连续3年安排了抗旱应急水源项目，以增加山区饮用水源点。采用高密度电法测量成果结合岩性、构造分析，确定井位50余眼。根据施工后出水量与设计相比，多数井与设计一致，解决了水源问题，少数井与预测不一致，水量不足，甚至无水。根据对视电阻率图分析对比，并结合测量剖面所在地的岩土结构，在其中发现了一定的规律，为抗旱应急井位的选择提供了坚实的依据。

3.1 测区地质条件

3.1.1 宾川2014年抗旱应急井项目

项目计划水井10眼，采取的地下水有松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水、岩溶地下水三种类型，分布地层岩性主要为二迭系玄武岩、石灰岩，侏罗系砂岩、泥岩，白垩系泥岩、泥灰岩及第四系残坡积、冲洪积堆积物。

3.1.2 宾川2015年抗旱应急井项目

项目计划水井20眼，采取的地下水有松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水、岩溶地下水三种类型，分布地层岩性主要为二迭系玄武岩、石灰岩，三迭系、侏罗系砂岩、泥岩、石灰岩，及第四系堆积物。

3.1.3 宾川2016年抗旱应急井项目

项目计划水井20眼，采取的地下水有松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水、岩溶地下水、构造裂隙水四种类型，分布地层岩性主要为二迭系玄武岩、石灰岩，三迭系、侏罗系砂岩、泥岩、石灰岩，燕山期花岗岩及第四系堆积物。

3.2 物性条件

工程区无地球物理探测资料，无地电分布，上部的第四系堆积层与下部的三迭系岩层有较明显的电性差异，地下空洞渗水时显低阻特征。

3.3 使用仪器

本次勘探使用仪器为重庆地质仪器厂生产的DUK-2高密度电法测量系统，该系统由DZD-6多功能直流仪和多路电极转换器（Ⅱ）组成，转换电极总数60路。高密度电法勘探装置种类繁多，在本次物探在工作中主要采用温纳装置，温纳装置电极排列规律是：A，M，N，B（其中A，B是供电电极，M，N是测量电极），AM=MN=NB为一个电极间距，随着间隔系数n由n（MIN）逐渐增大到n（MAX），四个电极之间的间距也均匀拉开。仪器工作性能良好，并清除电极处的松散层和杂草，尽量减小接地电阻，测线远离干扰，数据质量良好。

3.4 资料整理及解释

采集结束后将原始数据导入计算机，数据的处理包括数据预处理和数据反演，多采用surfer软件和RES2DIVN软件进行。将原始数据进行数据编辑与合成、剔除异常点、进行地形校正及二维反演后，输出二维地电断面图，至此完成整个采集与处理全过程。

本次勘测数据均采用李晓晴高密度电法处理软件进行处理，利用最小二乘法对实测视电阻率数据进行了二维反演。反演过程中压制系数随深度的增加而增加，均方根误差值达到要求精度后，终止迭代，获得反演模型电阻率断面图。反演模型电阻率断面图能直观地反映出地下介质的电性分布和构造特征，提高了分析解释效果和精度。高密度电法资料的解释是根据正演视电阻率拟断图和反演模型电阻率断面图，结合区域地质资料及地球物理特征，推断地下不同电性岩石（或矿体）的分布状况。剔除虚假异常，分析确定有效异常，确定异常空间位置，解决地质问题。

3.5 成果解释

这里以井位位于村子西侧山体鞍部缓坡地带的勘察为例进行分析，该地区表层无或很少覆盖，基岩为侏罗系长石石英砂岩、紫红色泥岩，地下水类型为基岩裂隙水，根据地表地下水流向，按横切流向的方向布设高密度物探剖面1条，从电阻率图（如图1所示）看，30#电极处异常较大，选定为井位，井位处39m以下存在含水层，赋存基岩裂隙水，含水带宽、深，水量丰富，宜根据需水量，适当确定井深。详见后附图。为防止表层农灌水下渗产生污染，建议30m以上封闭。依据供水规模，水源点供水量为7.1m3/h，建议井深100～120m。

3.6 质量控制及评价

为了使反演结果得到的真实电阻率值尽可能反映出不同导电性岩石（或矿体）的分布状况，剔除干扰异常，突显有效异常，必须对探测过程进行严格的质量控制。测线敷设时，原则上沿地质任务线，严格控制点距。为了尽可能消除地形影响引起的虚假异常，要避开地形高程陡变区域，避免测线走向短距离、大角度的变化。实测时，首先把60根电极一次性布置完毕，进行接地电阻检查、仪器电池电压及供电电源检查，剖面参数设置、启动测量。探测数据自动记录存储，现场严格按操作规程进行人工监视，确保探测质量。对于异常点采用重复观测，以保证探测精度。

4 结束语

综上所述，利用高密根据测区地形、地质和地球物理条件，采用了高密度电阻率法，基本查明了该测区地质详细情况，弥补了常规钻探、坑探只反映单点异常的局限性，在解决局部异常体的同时，可探测到整体岩性分布情况，起到了点线面结合的优势。在本次勘测中，所得数据均为有效，可直接用于应急井建设参考。

图1 孔新庄水源点高密度电阻率图

[1]张传艳，李谦.地表高密度电法与井下瞬变电磁法在矿井水害中的应用[J].煤矿安全，2013，44（9）：140～142.

[2]孟庆鲁，刘彦，赵法强，等.高密度电阻率法在山东泰安地区抗旱打井工程中的应用[J].山东国土资源，2014（7）：52～55.

[3]周芝旭，王友胜，徐凤姣.高密度电法在灰岩地区钻井平台安全隐患调查中的应用[J].工程地球物理学报，2014，11（1）：7～11.

[4]张传艳，李谦.地表高密度电法与井下瞬变电磁法在矿井水害中的应用[J].煤矿安全，2013，44（9）：140～142.

P631.3

A

1004-7344（2016）32-0200-02

2016-10-26

耿树文（1978-），男，汉族，工程师，大专，主要从事工程地质，水文地质勘察设计工作。