水资源勘查中综合电法勘探方法技术与应用探讨

周伟

【摘要】在近年来的水资源开发、利用过程中，由于勘探技术水平不高，使我国水资源的综合利用率大大下降，特别是我国的西北干旱地区，长期以来水资源严重短缺的局面制约了当地经济社会的快速发展。本文主要介绍了直流电法、瞬变电磁法这两种综合电法在榆林市北部地区水资源勘探中的应用，通过实例分析了电法勘探找水定井的研究过程。首先，经过野外物探工作资料的收集，然后，在此基础上对数据信息进行整理、分析、推演，从而结合推演结果绘制出激电参数曲线图；与此同时，科学收集工作区的地质以及水文资料、前人研究成果资料，并及时展开综合分析、研究，最终圈定榆林市北部地区最佳含水断裂层的准确位置，从而确定井位，为钻孔设计提供科学的依据。

【关键词】水资源勘查；综合电法；技术；应用

陕西省榆林市位于我国西北干旱地区，近年来，随着国家对西部大开发发展战略的不断重视，在西北工农业经济发展以及能源基地建设的过程中，水资源严重短缺的矛盾不断凸显，严重阻碍了该地区经济社会的快速发展。因此，为了适应西部地区的发展形势，开发和寻找永久性的特大型供水水源地，对矿区深部水源地的水文地质进行勘察十分必要。本文研究的工作区主要位于陕西省榆林市北部，陕蒙交界处的陕西一侧，从其地理位置看，主要的行政区划属于陕西榆林市的小壕兔、孟家湾以及岔河则乡和耳林所管辖的范围之内，北部地区距离榆林市南部地区大约为四十五公里。

一、陕西省榆林市北部地区水文及地球物理特征分析

（一）榆林市北部地区水文特征分析

榆林市西北地区的地隔水层与含水层较多，而最主要的含水层为上更新统萨拉乌苏组（Qps）与白垩系洛河组（K1l）。萨拉乌苏组（Qps）主要的补给水源为大气降水补给，另外还有承压水越流补给、侧向迳流补给以及凝结水补给、地表水入渗以及灌溉回归等多种补给方式。该地区由于地形开阔，所以地表被广阔的沙层覆盖，再加上众多的洼地，因此非常有利于大气降水的渗入。白垩系洛河组（K1l）砂岩孔隙潜水则除了接受大气降水补给之外，局部还受到区域性侧向迳流补给以及上覆松散沙层渗透补给。本文研究的水资源勘查区受当地地形地质的影响，因此测区的径流受到地势走向的调节与地形影响，地势走向呈现出一定的差异性。而该地区深部潜水主要受到区域古地貌的控制，因此主要以泉眼渗流方式作为地表潜水的主要排泄方式，将径流直接排放到河谷中。除此之外，越流以及蒸发和人工开采几种防水也是该地区地下潜水的主要排泄方式。

（二）榆林市北部地区地球物理特征分析

在本文实际的研究过程中通过采用高密度电阻率法以及孔旁电测深的正演计算法两种方式进行二维反演拟合，在此研究论证的基础上又结合了钻孔测井曲线分析法对榆林市北部地区地球物理特征进行了科学分析，从而得到表一的数据信息：从表一论述过程中可以看出，该地区大部分地表面被沙层所覆盖，因此其地层的电性随着沙层含水程度的不同变化而变化。从上表中可以看出，白垩系K1l洛河组砂岩的岩性以及电性相对稳定，而含有激发极化效应影响的视电阻率约为60Ω，而侏罗系J2a中，细砂岩地层的含水性相比于其它的地层较差，主要岩性特征为粗质砂岩，以及泥质页岩互层，其地层的实际厚度变化情况较大，测井曲线的主要特征为锯齿形；而侏罗系J2z中细砂岩的地质相对稳定，其等效视电阻率约为35Ω，通过数据比较可以看出，该区域的地形高程较低，因此其实际对应的测探曲线激化点为极小点；而侏罗系J2y中，细砂岩含煤层段的岩性较为稳定，但是煤层的实际厚度变化情况较大，与其它的岩层相比，其等效视电阻率通常保持在100-150Ω之间，因此从其具体的地层数据分析来看，侏罗系J2y层的地层岩性电性特征为标志层。总之，从上述数据对比分析中可以看出，榆林市北部地区各地层的地球物理特征存在明显的差异，适宜在水资源勘查过程中采用综合电法勘探技术。

二、综合电法勘探技术的主要应用原理及方法分析

本文在具體的研究过程中根据榆林市北部地区的实际地质条件以及水资源勘探任务要求，对该地区的多个已知钻孔进行了反射系数法、对称四极电测深法、激发极化法、瞬变电磁法、以及高密度电阻率法等几种不同的勘探方法进行试验，实践结果表明，榆林市北部地区水资源勘察过程中适宜采用综合电法进行勘探，只有将不同的勘察方法进行综合利用，通过优势互补才能更好地完成该地区的水资源勘察。

三、水资源勘查中综合电法勘探方法技术的实际应用成果分析

（一）榆林市北部水资源勘查中综合电法勘探成果

1. 直流电法在水资源勘查中的实际应用成果

在对榆林市北部地区水资源进行勘察中，主要采用激发极化法进行科学观测，这一技术设备是利用铁道部第一勘测院西安分院研制的JSC-2A地下水探测仪进行作业，高密度电阻率法及反射系数法、四极电测深则主要是采用重庆奔腾数控技术研究所生产的DZD-2型多功能直流电法仪及重庆地质仪器厂生产的WDJD-2型多功能数字直流激电仪进行作业，为保证水资源勘察的数据结果准确，在勘探之前，分别对两台不同技术设备进行试验，校验结果表明，勘探仪器均符合水资源勘察的电法勘探技术要求。在此过程中采用直流电法进行检测，每隔10日对供电导线的完好程度及实际变化情况进行定期检查，对不符合设计要求的导线积极进行处理，在野外进行观测时，每点观测始末均按照设计要求对漏电情况与供电电压稳定性进行检查，除了高密度电阻率法，当观测过程出现误差较大极距或观测点时，要及时在观测现场核实查明误差出现的具体原因。

在实际研究勘察过程中，通过对该地区的地质情况进行了勘探，而且对工作场地内的岩溶发育以及地质构造进行电测，在处理过程中发现，导电体有异常的特征显示，而在资料处理中为了进一步突出导电体的异常特性，对异常特征值进行了科学提取，从特征值的分析结果发现，在特征值曲线图中出现一条近NM向特征值的低值带，结合附近的钻孔资料，综合分析得出：该低值带属于溶岩发育带，并且由此断定，该观测孔地下水资源丰富，后经钻孔验证，进一步证实了本文的推断结果，与此同时，对探明的地下水进行了试抽检验，流量显示为≥15tfh。

2. 瞬变电磁法在水资源勘查中的实际应用成果

通常情况下采用中型LC型微机电法勘探系统进行瞬变电磁法观测，要通过LC型微机电法勘探系统将勘察现场勘探到的瞬变电磁法的日期以及点号、二次衰减曲线以及现场观测数据进行打印，打印结果要及时装订成册。

（二）榆林市北部水资源勘查中的地质解释

通过野外地质勘察，在室内采用 DZD-2型和WDJD-2多功能直流电法仪将室外实测数据调取，除了手工绘制透明曲线外，所有勘探原始数据整理、计算及统计、包括各测线等视电阻率断面图的绘制、原始曲线的绘制、各测线等视电阻率等值线的绘制，都要经过计算机操作完成。技术人员需要采用自编正反演解释软件对对称四极电测深资料进行处理，并将地质分析解释结果资料装订成册，并对主测线绘制电测深视电阻率断面等值线图进行科学绘制。

另外，要采用自编解释软件对反射系数法对资料进行处理，并将野外地质勘察实测数据的视电阻率转换为Ks、Kd曲线，将其装订成册，在此过程中需要将经过转化的视电阻率Ks、Kd曲线绘制成剖面对比图进行定量分析解释。结合现场地质分析情况，将每条测线实测视电阻率绘制为断面等值线图，并以实测视电阻率值为AB/2=140m的极距对平面等值线图进行科学绘制。采用AGI公司二维高密度电阻率反演程序对高密度电阻率法的数据资料进行地质分析解释，并在分析解释结束之后提交一份彩色反演地质分析解释图册。

对于激发激化法要在地质勘察现场将实时观测数据打印，原始观测数据要经过数据统计整理全部转录入计算机并及时存盘，同时要对每个点的半衰时曲线 （T1）以及视极化率曲线（ηs）进行绘制。对于瞬变电磁法的原始观测数据要在野外勘察现场经过LC微机系统进行及时处理与打印，室内的地质分析解释结果资料要经过粘贴装订，然后将其输入计算机及时存盤，并采用自编软件对其进行数据转化与处理，同时对ρτ、Sτ曲线以及 V2/I衰减曲线进行科学绘制，在此过程中要对等视电阻率平面等值线图以及等视电阻率断面图、各测线多测道剖面图进行绘制，对于等视电阻率ρτ曲线以及V2/I衰减曲线都要将其绘制成曲线册。另外，全区不同的原始勘察数据要在计算机中进行分类存盘和编号，最后转存于软盘中并将其进行装袋存档，在对地质资料进行分析解释时，要始终坚持从已知到未知的地质解释原则，并将已知钻孔孔旁电法资料总结的异常规律作为此次水资源地质勘察地质分析解释的重要依据，从点到线，结合断面，由定性到定量经过多种勘探分析方式进行反复论证分析，确保榆林市北部水资源勘查中综合电法勘探方法技术数据分析结果科学准确。在具体的地质分析解释过程中，综合电法的应用应该有所侧重，不同方法之间经过相互印证分析，确保取得良好的地质分析效果。

通过上述勘探过程，最终得到勘探结果：该探孔内、外无富水异常情况出现，此次瞬变电磁勘探数据显示：该工作面底层存在低阻异常区一处，即走向工作面向里30-70cm的范围，上、下呈带状分布，影响深度范围在40米以下，结合其勘探技术原理可知，该探孔中的富水源为太原组灰岩水，灰岩层厚度为5米，由于太原组灰岩水具有初始水量大以及给水量较小、易于疏干的特点，因此不会对榆林市北部地区的生活、生产造成较大的水害影响，但是该灰岩距离奥陶系灰岩的最大垂距为17-20米，而该岩层岩水极有可能通过该地区的断层发育裂隙，因此向上有一定的导升，由此推断该探孔内有丰富的水源。

（三）水资源勘查中综合电法勘探技术的应用效果

经过地质分析解释发现，该地区的地形较为平缓，属于典型的山前平原，第四系覆盖层较厚，因此没有基岩出漏，由上述物探地质分析曲线图测得视电阻率等值线图测线500米以前的低阻层厚度为230米，500米之后的深度250米之内电祖率明显在升高，由此可以推断：该探区测线500米以前的第四系主要为黏土层，后为200米，由此断定该地区有古河道通过，为主要的含水段，并将具体的井位定在测线800米处即高阻异常的正中央，预估实际出水量可以达到60m3/h.

本钻孔严格按照供水水文地质试验技术先进行了一个落程的抽水试验工作，测得静止水位为13.85m，稳定水位为17.80m，实际降深为3.95m，实际涌水量为33m3，该地下水类型为基岩裂隙水，根据化学试验结果分析得到其总硬度为320.29 mg/L，永久硬度为07.60 mg/L，总碱度为212.69 mg/L，水质的酸碱性为7.18，检测呈弱碱性，因此无异臭味，无异物存在，结合地下水质量单项组分评价指标，该地区的水质量级别评定为良好，达到我国饮用水检测标准，经计算分析，该地区通过综合物探法勘探到的水源可以供榆林市北部地区1200人畜饮用以及供400亩旱田进行灌溉，其中直接受益总人口为1200人。

本文现场勘探资料地质解释成果经过5个不同的钻孔进行验证，洛河组地层底面埋深的实际解释误差为0.8～19.4m，其相对误差在0.4%～10.9%这一数值范围之内，而第四系底界面埋深经与电测深曲线综合解释后，其实际的误差保持在13%以下，因此单孔日出水量可以达到500～2000m3，从数据资料地质分析结果可以看出，此次对榆林市北部地区的水资源勘察中，综合电法勘探技术的应用取得了明显的成效。最终证实，采用综合电法对该地区的水资源进行勘探，不仅地质分析解释精确度较高，而且数据分析解释成果十分可靠。

结束语

综上所述，随着经济社会的不断发展，水资源在生活中的作用越来越大，不仅是工业生产过程中的重要资源，而且是人们日常生活中的重要物质保障。本文正是在这样的研究背景下，重点针对我国西北地区的陕西省榆林市水资源勘查为例，通过对该市北部地区水资源勘查中综合电法勘探方法技术的实际应用情况进行论述，从而提高综合电法勘探技术在我国水资源勘查过程中的应用水平。

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