瞬变电磁法水源探测分析

田正科

（介休市水利机械凿井队，山西 介休 032000）

瞬变电磁法水源探测分析

田正科

（介休市水利机械凿井队，山西 介休 032000）

阐述了瞬变电磁法这一地球物理勘探方法的基本用法。通过工程实例分析充分说明瞬变电磁法在探查不同条件下的地下水时效果良好，也表明瞬变电磁法的理论比较成熟，实际工作切实可行，值得进一步推广应用。

瞬变电磁法；地下水探测；探测分析

1 瞬变电磁法基本方法

瞬变电磁法是一种时间域电磁法，具体方法是在地面上放置一个3 m×3 m正方形的线框，向线框内的发射端A供给一个强大的电流到另一端B，19.4 ms后自动断开，根据楞次定律，这个电流将在地下产生一个短时间内变化的磁场，磁场在地质体内形成涡流，涡流随时间的变化向地下传播，传播的速度受到地质体视综向电阻率的影响，可以通过接收端的回线记录传播速度与时间变化来了解地质体的视综向电阻率，根据这一特点寻找各种地质体的异常。

2 瞬变电磁法找水工作实例

2.1 探测层状含水地层中的地下水

介休市绵山镇东欢村属丘陵山区，区内第四系覆盖厚度600 m左右，由黄土、红土、砂质黏土、砂砾石、卵石层组成，下伏基岩二叠系地层，砂砾石、卵石是主要含水层，地下水位80 m左右，

采用装置与分析解释，利用瞬变电磁法仪器中心回线装置进行工作，发射回线边长3 m，接收回线边长是6匝，长3 m，结果如图1所示：

根据多道剖面曲线显示，可以很直观地看到在4号点和6号点之间曲线反映双峰异常，根据这一异常确定井位，设计井深260 m，出水量32 m3/h。2014年10月打井成功，井深260 m，出水量50 m3/h，水位88 m。

图1 绵山镇东欢村瞬变电磁法多道剖面曲线图

2.2 探测深部基岩裂隙水

介休市张兰镇东风村地处城区东南20 km处，地面标高1 000 m左右，黄土覆盖厚度180 m左右，下部为二叠系的砂岩、页岩互层，由于多年来加速开采，第四系含水层已基本疏干，该地严重缺水，地下水主要分布在化家窑断裂带的裂隙中，基岩的裂隙分布也不均匀，因此寻找化家窑断裂带的破碎带裂隙水是解决本地区水源的重要途径。

为准确确定井位，采用瞬变电磁法寻找基岩裂隙水。所测曲线如图2所示：

从图上可以看到在曲线的15～18号点曲线反映是低阻异常，是基岩破碎带的表现，这是因为当岩层中有裂隙（低阻）时，足以能够阻挡涡流的扩散，因此在裂隙上将出现局部异常。

图2 介休市东风村瞬变电磁法多道剖面曲线图

根据瞬变电磁法多道剖面曲线和结合其他资料，将钻孔确定在16号点附近，设计井深550 m。2012年11月成井，井深550 m，在深度240 m处见道破碎带，自240～270 m，300～350 m，450～500 m，岩石均较为破碎，成井后地下水位150 m，出水量60 m3/h，取得了良好的效果，解决了当地群众的生活和农业灌溉用水问题。

2.3 寻找深部岩溶水

古县玉和泰煤业有限公司地处唐城镇三交村，山大沟深，地形复杂，煤层埋藏较深，煤层中没有地下水排出，地形落差较大，受地形条件影响，其他物探方法无法开展工作，也无法探测到较深的灰岩部位构造是否发育，在这种情况下采用瞬变电磁法测量，所测结果如图3所示：

图3 古县山西玉和泰煤业有限公司瞬变电磁法多道剖面曲线

瞬变电磁法多道剖面曲线有两个异常位置分别是9号点，21号点～23号点，9号点的异常极不正常，从第3测道开始，各个测道的响应强度间隔大体相等，说明此异常是超顺磁场物质引起的可能性较大，后经过了解是地下埋设有自来水管道，推断这个超顺磁效应的异常就是由地下自来水管道所引起的。21～23号点从多道剖面曲线上可以看出电磁信号穿透煤层清楚地反映了深部灰岩的构造情况，确定了井位，设计井深1 000 m，单井出水量30 m3/h，地下水位400 m。2014年11月开工，2015年4月成井，井深1 039 m，出水量41 m3/h，地下水位399.85 m，为煤矿职工解决了生活用水。

3 资料解释需要注意的问题

目前采用小线框、大电流的工作装置，是一种操作简单，工作效率较高的物探方法，但解释起来非常复杂，因此在资料解释时应注意以下几个问题：

异常范围的确定，根据多道剖面曲线可以定性地初步判断异常的范围和大小，体现在多道剖面曲线上即为双峰异常或一高一低的双峰异常。

勘探深度的定性确定，如果地质体的浅层电阻率较低，地质体的导电性就好，在其上面产生的涡流就大，延缓了涡流向下的传播速度，勘探的深度受到影响，反之如果地质体浅层的电阻率很高，其导电性就较差，在其上面产生的涡流就小，涡流穿过地质体的时间更短、速度更快，勘探的深度就会很深。

勘探深度定量计算，勘探的深度需要通过反演计算才能求出，根据已知的电性参数求出未知的电性参数，具体步骤是：野外测点收集数据；正演计算，根据当地岩层厚度、电阻率确定正演模型；求出标定系数；用正演模型乘以标定系数；反演计算得出所测地的岩层的厚度和电阻率；推断地质剖面图。

4 结语

瞬变电磁法是一种非常有效的物理勘探方法，特别是寻找地下水、矿产勘探、构造探测等多个方面有显著优势，但这种方法毕竟是一种技术手段，还存在很多问题。因此，在工程现场必须要求专业技术人员具有丰富的实践经验，具备一定的工程地质基础知识，而且要有仪器操作方面的基本技能。随着瞬变电磁法在水利勘测工程中的进一步推广应用，只有多个方面相互结合，才能让瞬变电磁法发挥出最大效能，为水利勘测工作的实践发展和理论深入提供技术保证。

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1004-7042（2017）04-0041-02

田正科（1969-），男，1990年毕业于山西省水利学校农田水利专业，工程师。

2017-02-08；

2017-03-19