地面电法在巴林左旗扶贫凿井工程中的应用

高文明，许 海，赵宝忠，刘全国，于 洋

（北京市地质工程勘察院，北京 100048）

地面电法在巴林左旗扶贫凿井工程中的应用

高文明，许 海，赵宝忠，刘全国，于 洋

（北京市地质工程勘察院，北京 100048）

巴林左旗是我国水资源严重缺乏的地区之一。本文介绍了利用地面电法，在巴林左旗扶贫凿井工作中确定井位。扶贫工作组首先在测区进行水文地质踏勘，并向当地群众了解一些凿井情况，运用水文地质方法分析初步适宜凿井的地点，再布置地面电法工作，进而依据测深曲线的解释资料确定井位，最后通过实际凿井工作来对物探工作加以验证。工作过程中，灵活运用水文、地质理论知识，通过实践，丰富了找水经验，强化了理论知识的掌握。

地面电法；电测深；激发极化

0 引言

巴林左旗是我国水资源严重缺乏的地区之一。巴林左旗地处内蒙古自治区赤峰市北部大兴安岭山脉向西南延伸处，总面积6644km2，总人口35.8万人，属干旱、半干旱大陆性气候，降雨稀少。当地群众在大力发展本旗经济的过程中更多的受到了水资源严重匮乏的限制。针对这一缺水现状，我院于2003—2010年间利用地面电法在该旗严重缺水地带寻找水源打井取得了成功，共打井71眼，定井成功率达到了98.6%，把有限的扶贫资金最大限度的投入到了当地经济的发展中。由于利用地面电法找水效果显著，在该地区取得了突破性进展，收到了当地政府和群众的好评，取得了良好的社会效益。

1 地质概况

巴林左旗处于巨型纬向构造体系的阴山—天山构造带及新华夏体系隆起与沉降带交接复合部位，受两大构造轮廓影响构成该地区地质构造主要特征。巴林左旗位于大兴安岭向南延伸的余脉，属半沙化草原地带。旗境以山地丘陵为主，地势由西北向东南逐渐降低，略呈南北走向。平均海拔600m左右，最高海拔1735.7m，最低海拔394m。山地占64%，丘陵占16%，川地占20%。

旗域范围内自太古界到新生界均有出露，岩石类型复杂，火山碎屑岩分布面积较大，分布在林东镇北侧至海力根台的河谷两侧。在北部、中部、南部均有较大面积的分布喷出岩类，在全域零星块状分布侵入岩类。变质岩类以片麻岩为主，在乌尔吉沐沦河的林东以南河谷两侧及沙那水库汇水域南侧及北部有多点分布。

当地的地下水补给来源主要靠大气降水，地下水主要排泄方式为河流排泄和人工开采。而山地、山前基岩水多就地排泄，因其径流途径短，补给径流条件较弱。基岩地区普遍缺乏大、中型规模的储水构造，仅在构造破碎带附近形成规模不等的带状或岛状较相对富水区。地下水沿古地形起伏，向地势低洼的部位运移，在汇水条件好的部位，便能够形成零星分布，水量有限，水质复杂的第四系松散孔隙水。

测区第四系以坡积、冲洪积与冰积为主（2005年度扶贫打井项目工作技术报告，2005），岩性主要为干黄土、黄土状粘砂土、粘土和砂卵砾石层。粘土层与砂卵砾石层电性差异明显。基岩的富水性受构造控制，构造裂隙的发育程度决定着基岩水量的大小。从地球物理角度出发，完整的岩体与其中存在构造时二者所反映的地球物理参数明显不同。这种围岩与裂隙之间存在的物性差异势必会引起不同物探方法的异常反映。

2 地面电法

2.1 工作思路

接到任务后，项目组远赴巴林左旗实地考察，在对巴林左旗总体水文地质情况初步了解的基础上，编写了近7000余字的《关于解决巴林左旗水源问题的考察报告》。在具体工作中，通过野外水文地质调查，向当地群众了解一些钻孔情况，运用水文地质分析方法初步确定富水有利地段，在此布置有效的地面电法工作，进而依据测深曲线的解释资料确定井位，最后再通过实际凿井工作来对物探工作加以验证。

2.2 工作方法

本项目采用DDJ-2多功能激电仪，进行地面电法工作。该仪器能够同时采集视电阻率、极化率、半衰时等多项参数，具有灵活机动、快速的特点。电测深法是研究垂向地层岩性变化的成熟方法，它是通过人工建立地下稳定直流电场，逐次加大供电电极A、B与测量电极M、N的极距，了解测点地下介质垂向上视电阻率等参数变化来确定基岩起伏、覆盖层厚度，进而初步定性确定具有明显电阻率差异的砂卵砾石层、基岩破碎段，如图1所示（於益民，1995）。

图1 电测深工作示意图Fig.1 Schematic diagram of electrical sounding

一般情况下，致密完整岩层的视电阻率高于松散或破碎且含水的岩层，粘土的视电阻率低于砂、卵砾石层的视电阻率。充水的古河道、岩溶溶洞水、砂岩裂隙水和充水的断层破碎带等含水层，都具有较明显的激发极化效应，而饱含水分的粘土就没有强的激发极化效应（李金铭，2004）。

3 应用实例

几年来，扶贫项目组先后共为巴林左旗贫困地区成功打井70眼，总进尺近4200m，使全旗9个苏木乡镇、56个嘎查村、3.6万贫困人口受益，新增加水浇地达13000余亩，解决了7300口人、3.2万头只牲畜的饮水困难问题。该项目实现了当地人民增收致富，同时也促进了全旗经济社会的全面发展。特别是在索布嘎酒业村，通过多达22个物探测深点，确定了一基岩井位。该基岩井最终成井深度87.8m，日出水量近2000m3，解决了600亩农田的灌溉问题。该井第二年春季配套后全部发挥效益，每亩地可年增收300元以上。在查干哈达苏木前召嘎查村，项目组为村民成功打了一眼水井，顺利实现了生态移民搬迁工作，还让这里的127户500多牧民喝上了自来水，告别了远途拉水吃的历史。

3.1 实例一

隆昌镇位于巴林左旗境内乌尔吉沐沦河下游，第四系松散层表部为亚粘土，其下多为冲洪积细砂，底部为粘土含砾或砂砾卵石含粘性土层。由于地下水循环作用相对较弱，加之其上广布洼地，地下水埋藏浅，蒸发浓缩作用强烈，致使氟离子相对富集（沈照理，1993），据已知水井资料，氟化物含量3.5mg/ L。要解决当地奶牛养殖场的饮用水问题，寻找和开发深层低氟水是一条重要途径。

在该区进行多次电测深工作，视电阻率ρs曲线多为KH型，其H段是深部主要含水层的反映，其电阻率值高低正反映出含水层颗粒大小。颗粒大的，除了富水性好之外，更重要的是因孔隙大而有利于地下水的径流循环，不利于氟化物的聚集。图2为经勘查后并施工的低氟井测深曲线，图3为已知的高氟井测深曲线。

图2 低氟井测深曲线Fig.2 Low fuorine well sounding curve

图3 高氟井测深曲线Fig.3 High fuorine well sounding curve

由于高氟井主要含水层为细砂和粘土含砾地层，该层孔隙率低，不利于地下水径流循环，矿化度增高，因此氟化物含量高达3.5mg/L。而低氟井的K段曲线同样反映为细砂和粘土含砾地层，但曲线H段电阻率差异较大，反映为含水砂砾石层，无粘土层，该层孔隙率高，利于地下水径流循环，故氟化物含量低，仅为0.9mg/L，达到饮用水标准。

3.2 实例二

该实例为赤峰巴林左旗一山前倾斜平原，第四系松散层厚度为10～15m，下伏地层为玄武岩，基底为砂岩泥岩，电测深曲线见图4、激电测深曲线见图5。

图4 电测深曲线Fig.4 Electric sounding curve

电测深曲线为QQ型，但是从视电阻率测深曲线上无法判断地层的富水性。然而通过进行激电测深发现了富水段。视极化率ηs和半衰时St曲线背景值分别为0.6%～1%和90～120ms，42～150m之间出现高值异常，最大值达到了2.5%和255 ms，反映该段玄武岩及其下伏砂岩破碎富水特征。在该处布井，钻探井深176m，静水位38m，洗井后抽水试验出水量大约为1350m3/d。

图5 激电测深曲线Fig.5 IP sounding curve

4 结论

（1）通过此次扶贫凿井项目，我们认为在一个地区开展找水工作，首先应充分收集该地区以往的地质、水文地质、地球物理、地球化学、气象等多方面资料，认真分析综合研究，选择出找水靶区，再到实地进行水文地质调查，结合实际情况合理开展各项工作，配合有效的物探方法来进一步确定含水层的埋藏深度、厚度，以提高凿井成功率及找水效果。

（2）需要指出的是，在含矿区进行找水时，不能仅依靠单一的视电阻率曲线进行定井，需要结合地貌、构造、岩性、地下水矿化度、半衰时曲线、极化率曲线综合分析，做到地质知识的灵活运用。

（3）在干旱地区找水，任重道远。通过深入扎实的工作，总结出的一套行之有效的找水勘查方法，仍需在今后的工作中通过理论与实践的验证。

［1］北京市地质工程勘察院. 内蒙古自治区赤峰市巴林左旗2005年度扶贫打井项目工作技术报告［R］. 2005.

［2］於益民. 找水打井［M］. 北京：水利电力出版社，1995.

［3］李金铭. 激发极化法方法技术指南［M］. 北京：地质出版社，2004.

［4］沈照理，等. 水文地球化学基础［M］. 北京：地质出版社，1993.

Application of Ground Electrical Method in Poverty Alleviation Dug Well Projects of Bairin Left Banner

Gao Wenming， Xu Hai， Zhao Baozhong， Liu Quanguo， Yu Yang
（Beijing Institute of Geological Engineering， Beijing 100037）

Bairin Left Banner is one of China's water resources shortage areas. The working group frstly carried out hydrogeological reconnaissance in the test area， then asked for information to some local people， and initially confirmed the dug well location to layout ground electrical method， on the basis of electric sounding curves interpretation results， confirmed the final well location， finally tested practically with the geophysical working results. In a word， the ground electrical method is an effective method to explore the groundwater in the severe water-shortage areas.

Ground electrical method； Electrical sounding； Induced polarization

P314；P631.3

A

1007-1903（2016）03-0079-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.03.015

高文明（1979- ），男，工程师，主要从事地球物理测井与地下水勘查方法研究；E-mail：gaowenming615@126.com