高密度电阻率法在邵阳南方水泥生产线找水中的应用

陈雅娜，段中满（湖南省地质环境监测总站，湖南长沙410007）

高密度电阻率法在邵阳南方水泥生产线找水中的应用

陈雅娜，段中满（湖南省地质环境监测总站，湖南长沙410007）

在岩溶区采用高密度电阻率法寻找地下水源快捷而有效。本文从水文地质条件、地球物理特征、工作方法技术、成果解释推断、钻探验证等方面介绍了高密度电阻率法在邵阳南方水泥生产线找水中的成功应用。

高密度电阻率法；找水；应用

1 水文地质及地球物理条件

1.1 地理位置与地形地貌

邵阳南方水泥有限公司2×4500T/d新型干法水泥生产线水文地质勘察场地位于邵阳县谷洲镇（图1），属丘陵地貌。原始地形场地中部为山包，场地已整平，地形趋于平缓，场地海拔高程约为223～227m，相对高差约为5m，最低处为场地西北角稻田，高程为223.43m。

图1 地理位置图

1.2 气象水文

勘察区属亚热带季风湿润性气象。据邵阳市1971～2010年统计，年平均降水量1255.3mm，年最大降水量为2130.8mm，日最大降水量179.91mm；时最大降水量为111.6mm每年4～6月为丰水季节，常以暴雨出现；多年平均雨日为160d。

勘察区东部分布一条区域性河流——檀江，该河流属资江水系二级支流。总长40km，流域面积约达450km2，年平均流量1500L/S左右，最大流量5000L/S，河水深度3m左右。河床标高约为215～225m，檀江流经勘察区的河水标高约为222m。

1.3 岩土层及其含水性

本场地岩土层构成及其含水性由上而下分述如下：

（1）素填土：黄色及黄褐色，松散，可塑状，成分以红粘土为主，成因为场地整平过程中新近堆积，层厚1.0～6.0m，分布不均，含上层滞水。

（2）耕植土：黑灰色，松软，富含植物根系，可塑状。本层于场地坡脚与坡上分布，见于水田及农作物耕作区，层厚0.30～1.2m，分布于场地农作物耕作区。

（3）灰岩：泥盆系下统锡矿山组下段（D3x1）。灰色，中等风化，隐晶质结构，中厚层-厚层状构造，致密坚硬，节理裂隙较发育，场地岩溶中等发育，偶见方解石脉及钙铁质填充。该层含岩溶水。

1.4 构造

勘察区地表未出露泥盆系下统锡矿山组下段（D3x1）灰岩，据外围调查，其岩层产状倾向北西西，倾角较平缓。场地范围内未见较大规模断裂构造，地层呈单斜产出。

1.5 地下水补径排

岩溶裂隙地下水主要接受大气降水补给，其次在丰水季节尚接受檀江河水的渗入补给；同时，第四系冲洪积层孔隙水亦可渗入补给岩溶裂隙水（图2）。

图2 区域水文地质图

地下水主径流方向呈南西-北东向，以地下暗河、岩溶裂隙泉点的形式排泄于地形低洼处和檀江。

1.6 地球物理特征

勘察区灰岩为高阻基岩，视电阻率为n·103Ω·m，而断层破碎带或充填型溶洞均为低阻层，视电阻率为n·10Ω·m，覆盖层视电阻率为n·10Ω·m。完整灰岩与岩溶发育灰岩及覆盖层与基岩两者均存在较大的物性差异，具备良好的地球物理条件。

2 工作布置与方法技术

2.1 水文地质调查

首先搜集1：20万区域地质、水文地质和1：1万地形图、1：2000厂区地形图等资料，初步分析勘察区所在的区域水文地质单元和含水层的分布等基本特征，而后以地形图为底图，进行同比例尺的地质、水文地质测绘，调查访问勘察区地下水的开发利用状况及地下水和檀江的动态变化情况。得出勘察区具备寻找和开采日产200t以下地下水源的基本结论，并为下一步水文地质物探工作选择和提供了靶区。

2.2 物探工作布置及工作方法

本次高密度电法勘探采用的仪器为重庆地质仪器厂生产的WDZJ-3多功能数字直流激电仪为测控主机，该系统具有存储量大、测量准确快速、操作方便等特点，并且方便与国内常用高密度电法处理软件配合使用，使解释工作更加方便直观。实际工作时供电电压100～300V，电流大于100mA。采用对称四极法基本竖直于地下水流向布置2条测线 （见图3），测点间距为5m。最大AB/2取2000m。

图3 水文物探电测深工作布置及钻井位置图

电测深电法室内资料处理，先对外业数据经过畸变点处理，再用专业软件绘制等视电阻率断面图，然后再对逐个测点进行电算解释，解释出每个测点地面下各个层的厚度及视电阻率，再根据等视电阻率图、各个测点的解释结果结合旁侧场地工程地质钻探成果绘制地质断面图。

3 成果的解释推断

3.1 异常圈定

先对外业数据经过畸变点处理，再用专业软件绘制等视电阻率断面图（见图4～5），然后对逐个测点进行电算解释，解释出每个测点地面下各个层的厚度及视电阻率，再根据等视电阻率图、各个测点的解释结果结合旁侧场地工程地质钻探资料绘制伪彩色电性断面图，结合现场地面干扰源的分布，排除干扰异常，确定有意义的异常点2个。

图4 水文物探电测深1线视电阻率等值线断面图

3.2 主要异常分析

针对本次工点的勘察目的，在1线剖面的两个主要异常桩号400、桩号455位置进行了正反演，在两个异常位置可以看出视电阻率值明显降低，梯度变大，电性剖面与正反演模型异常位置相互对应，数据可靠性高。

图5 水文物探电测深2线视电阻率等值线断面图

3.3 物探推论与建议

本测区视电阻率低阻异常明显，推测1线桩号400，桩号455处面积性溶蚀最为发育，建议在桩号400，桩号455处进行钻孔验证，建议孔深为100m，预计0～16m为土层，16～30m为灰岩，发育充泥型溶槽、溶洞，30～50m为充水的溶隙、溶洞发育段，50m以下岩石较完整。

4 钻探验证及成井

4.1 钻探验证

选择水文物探推测的桩号455处，采用XY-150型钻机正循环金刚石钻头回转钻进，钻井深与口径为：0～16.20m：φ150mm，无缝钢管护壁；16.2～32.00m：φ130mm；32.00～80.10m：φ110mm；80.10～101.30m：φ90mm。

及时按顺序摆放岩心和填写钻探班级表和编录表，进行简易水文观测，及时发现和编录地下水显示迹象，形成水文地质综合柱状图。

4.2 成井

在钻孔JK1的基础上，前期采用轻型潜水泵试抽水，尔后采用空压机（红五环活塞式空气压缩机）进行洗井至井水基本澄清。接着分别采用空压机和深井潜水泵进行抽水试验 （图6）。试验方法采用稳定流一次降深法，试验结果：静水位深度1.5m，静水位标高220.0m；动水位深度4.5m，动水位标高217.0m。稳定时间≥24h，涌水量≥240t/d。钻孔揭露的水文地质情况与物探推论基本一致，水量远大于设计的200t/d，地下水具弱承后性，水量保证程度很高，水质优良。钻孔揭露的水文地质情况与物探推论基本一致。

图6 成井抽水试验图

图7 水文钻孔成井图

5 结论

高密度电阻率法之所以在本项目中能取得一孔见水的找水效果：①得益于其方法技术的适用和可行；②在工作布置中采用了点距为5m的“高密度”测点，严格控制了岩溶发育带的低阻异常的展布情况；③在成果的解释推断中结合水文地质条件详细进行了电测剖面的正反演和测深曲线的一维分析。

P631.3

A

2095-2066（2016）24-0129-02

2016-8-1

陈雅娜（1972-），女，工程师，本科，主要从事水工环地质工作。