探讨激发极化法在山区找水中的运用问题

廖柳

【摘要】在社会经济飞速发展的今天，水资源出现了严重不足问题；传统的找水方法会受到地形起伏以及围岩电阻率不均匀的影响，针对这种情况，就需要将激发极化法给应用过来；实践研究表明，在山区找水中，激发极化法具有一系列的优势，取得了不错的效果，值得推广和应用。本文简要分析了激发极化法在山区找水中的运用问题，希望可以提供一些有价值的参考意见。

【关键词】激发极化法；山区找水；运用

1 前 言

在过去很长一段时期内，因为人们没有正确的认识水资源，出现了严重的无计划开采和超采问题，这样在较大程度上降低了地下水位，水资源出现了紧缺问题，这种现象广泛存在于我国的华北和西北地区，对于当地社会经济的发展以及人们生活质量的提升，起到了不利的作用。如今，水井施工需要较高的成本，如果有废孔出现，会造成较大的损失，为了减少损失，促使预见性得到强化，就可以应用激发极化法，来降低施工成本，提升施工质量。

实践研究表明，激电法属于间接找水，除了水会影响到它的异常响应之外，还有诸多的影响因素。针对这种情况，为了将找水工作中激电法的作用给充分发挥出来，提升找水效果，就需要基本了解和正确认识含水岩石的激发极化性质和一些主要的影响因素和异常的解释方法，这样方可以结合当地具体的水文地质条件和地球物理特征，对施工方案合理布置，顺利的开展工作，这样方可以提升效果。

2 激发极化现象

经过长期的实践研究表明，在测量过程中，人们如果采用电阻率法，就会发现，将稳定电流供入地下时，随着时间的改变，会改变测量电极间的电位差，并且经过几分钟时间之后，会达到一个饱和值，趋于稳定。将供电电流断开之后，在一瞬间会较快的降低测量电极间的电位，之后随着时间的推移，会缓慢的降低，经过几分钟的衰减，会与0比较的接近，我们用激发极化现象来称呼这些在充电放电过程中，随着时间缓慢变化的附加电场现象；这种光化学反应，主要是电流作用到了岩石、矿石以及所含水溶液。激发极化法则是充分考虑了不同岩石、矿石激电效应的差异，在人工电场作用下，对激发极化电场进行研究，以便对水源进行查找，或者是对其他的地质问题进行有效的解决。在我国已经开始广泛应用激发极化法，在找矿找水以及解决工程地质问题中效果较为显著。

通过一些观测资料我们可以得知，含水岩石即使不含电子导体，在外电场作用下，也会有较为明显的激电效应产生，虽然如今还没有统一解释本反应的成因，但是大多都认为是在外电场作用下，迁移和堆积了固液两相界面上双电层扩散层中的离子；双电层形变以及薄膜极化解释等，都是常见现象。通过观测，岩石含水情况会直接影响到激电二次场的强弱和衰减快慢，因此，在找水中就可以应用激电法。

一是双电层形变：吸附负离子的特性是岩石颗粒所具备的，尤其是黏土矿物颗粒，负离子吸引自己周围的正离子，因此就有一个双电层形成于每一个颗粒的表面。岩石颗粒牢牢的吸附负电荷，通常自由移动是不行的。在溶液中可以游移正离子，同时，也可以将其划分为紧密层和扩散层。对于岩石颗粒的双电层下面极化的双电层，虽然有着差异化的产生原因，但是电荷分离都会出现，我们从电学角度进行分析，两者是相同的。因为受到了外电场的作用，岩石颗粒会很牢固的吸附负电荷，无法移动。在电场力的驱动作用下，会转移正电荷，在电流流入的方向聚集。这样就会打破双电层的平衡。切断了外电流之后，就会恢复那些变形过的双电层，这样激发极化现象就出现了。

二是薄膜极化：上文我们已经提到，双电层形成于岩石颗粒的表面，主要是受到了吸附性作用。如果岩石只有微米级较小的粒度，它们之间有着更小的孔隙，那么孔隙的直径就相当于扩散层的厚度，有过剩的正离子存在，因为受到了外电场的作用，扩散层正离子有着较快的移动速度，没有在较大程度上受到负电荷的束缚作用。扩散层中没有较多的负离子，并且紧密层正离子吸引着负离子，没有较快的移动速度，这样正电荷就会聚集于窄孔隙电流的流出端。对于较宽的孔隙，有着完全相反的情况，负电荷为电流流出端，流入端为正电荷，这样积累下去，直到动态平衡得到实现，这样就有化学的浓度梯度和电的势垒形成。切断了外电流之后，形成的浓度梯度就会恢复平衡，那么就会向外释放势垒中积累的能量，这样激发极化现象就产生了，我们用薄膜来称呼上述的窄孔隙，用薄膜极化称呼相应的激发极化。

3 实例分析

本文以某山区沟谷为例，位于我国某省境内，新生界黄土覆盖于表层之上，厚度在几米到几十米之间，寒武系灰岩为下覆地层。因为诸多因素的作用，污染到了表层河水，因此就需要对用水问题进行解决。在本次的勘探中，将激发极化电测探法给应用过来，温纳装置为装置形式，也就是测量电极距MN/2为三分之一的供电电极距AB/2，供电电极距AB/2最小值和最大值分别为3米和210米，时间参数分别选取的为10000ms、5000ms、250ms和270ms和5250ms。通过电阻率的测深曲线我们可以得知，供电电极距在3米到12米之间的范围内，电阻率有着较小的变化，说明本段举例为冲积层地层，供电电极距在12米到120米之间的范围，曲线呈现直线上升趋势，上升角度为45度，从理论角度上，等同于密灰岩上升角度，说明本段灰岩致密；供电电极距为120米到210米之间的范围，曲线以33度呈现上升趋势，比理论上的45度要小，那么就说明岩溶发育特征在本段较为明显。同时，在供电电极距为90米到210米之间的范围内，激电参数呈现高值异常的情况，各个参数有着统一的异常形态，说明本段有着较好的富水性。通过这样的分析我们可以得知，在100米到200米的范围，灰岩岩溶发育，有着较好的富水性。结合激电法测探结果，对井位进行选取，并且开展钻探施工，成井深度控制在150米左右，钻探结果基本上吻合于推断情况，如今，本井的出水量已经促使本村的用水需求得到了基本满足，说明将激电极化法应用过来，有着较为显著的找水效果，对于社会经济的发展和人民生活质量的提升，有着较为显著的意义。

结 语

通过上文的叙述分析我们可以得知，因为没有在较大程度上受到了地电干扰，通过各种激电参数，可以十分明显的反映出来含水层。并且，在冲积层地区，如果有地电干扰存在，也有着十分明显的找水效果。如果有地点干扰存在，各种激电参数在含水层有着不同的反映，结合实际工作经验我们可以得知，极化率有着较高的稳定性和重复性，有着较大的异常幅度，相较于其他各个参数，效果较好。

参考文献

[1]周洪墨，孔江淮.激发极化法在花岗岩山区找水中的应用[J].水利天地，2001，2（7）：123-125.

[2]刘君，陈强，马博华.激发极化法在找水中的应用[J].科技情报开发与经济，2005，2（2）：99-101.

[3]柯凡.浅谈激发极化法在某岩溶区找水中的应用[J].大科技，2012，2（13）：144-146.

[4]劉洪波，于林松，刘伟.激发极化法在早前寒武纪变质岩系找水中的应用[J].山东国土资源，2012，2（3）：199-201.

[5]王振臣.激发极化法在内蒙古乌兰察布市找水中的应用[J].内蒙古科技与经济，2013，2（9）：33-36.

[6]长有全，何生.激发极化法在青海省河卡种羊场农牧找水勘查中的应用[J].安徽农业科学，2014，2（19）：202-204.