高密度电法在贵州岩溶地区找水中的应用研究

2017-12-20，，

地下水 2017年6期

关键词：电法测线高密度

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(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西西安 710065)

高密度电法在贵州岩溶地区找水中的应用研究

梁海，钟建平，胡向阳

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西西安 710065)

高密度电法具有效率高、效果好、经济实用等优点，在岩溶地区找水工作中得到广泛应用。以贵州某变电站找水实例，详细阐述高密度电法在岩溶地区找水的原理、工作布置、数据处理、解译和探测效果，说明高密度电法在岩溶地区寻找含水构造是可行的。其具有效率高、效果好、经济实用等优点，可作为岩溶地区找水的主要方法。

高密度电法；岩溶；找水

贵州是我国喀斯特地貌典型代表，溶洞、落水洞等岩溶现象极为发育，且发育不均匀，从而岩溶地区地下水分布也极不规律，给岩溶地区找水工作带来了很大难度。仅仅依靠钻探手段找水既费时费力又不经济，而且往往还达不到要求。因此，利用物探手段，能迅速有效解决找水问题。本文通过贵州某变电站找水实例，分析和总结了高密度电法在岩溶地区的找水经验，供类似工程借鉴。

图1 某变电站地质略图

1 研究区地质

变电站场址位于贵州省兴义市，地貌为石牙残丘，落水洞、溶洞等岩溶现象很发育，地层岩性主要为三叠系中统关岭组(T2g)灰岩。地质构造属扬子准地台之黔北台隆西南域、4级构造单元之普安旋扭构造变形区，地处北东东向民主旋扭型背斜之西北翼，该区域的东面和南面与黔南台陷相邻，西面跨入云南，居于威宁北西构造变形区的西南侧。区内非活动性断层较发育(见图1)。

工程区地下水类型主要为岩溶水，地表水不发育。大气降水是岩溶地下水的主要补给来源，岩溶水的运动规律和排泄条件主要受地质构造、地形地貌、地层岩性、岩溶发育程度、侵蚀基准面等因素控制，岩溶水沿岩溶通道、裂隙运移，从河谷、低洼处排泄，总体上沿区内最低侵蚀基准面排泄。

2 高密度电法勘探

2.1 工作原理

高密度电法是指支流高密度电阻率法，是一种阵列勘探方法，具有电剖面和电测深双重功效。采用电剖面法在平面上大致查明低阻异常帯(可能的储水构造)的分布情况，为进一步的电测深法明确工作重点。采用电测深法查出的ρS重点低阻异常点的空间位置及形态。高密度电法原理是通过AB两个电极向地面以下发射电流，电流产生等位线分布，再利用另外MN两个电极测量其电位差，从而得到中心点作为目标点位的视电阻率值(见图2)[1][2]。

图2 高密度电阻率法测点示意图

2.2 地球物理特征

物探找水工作的目的主要是查明地下储水构造。场区出露地层主要为三叠系灰岩和第四系黏土，地下水类型主要为岩溶水。场地较为开阔，地形呈起伏状。地表多出露灰岩，溶隙发育，溶沟、溶槽较发育，沟槽内多充填灰褐色和红褐色硬塑～可塑状黏土。由于地下水具有较好的导电性，因此地下水与围岩(灰岩)具有明显的电性差异，黏土层和灰岩也具有明显的电性差异，从而具有开展高密度电阻率法的物理前提。

2.3 工作布置

工程区地质构造多呈北东东向，岩溶水通道沿地质构造线发育。物探工作的目的是寻找地下暗河的平面位置和埋深，然后根据物探成果确定钻孔位置。因此，在大致垂直于构造线方向布置物探测线，共布置3条测线(见图3)，测线长度600 m。

图3 物探测线布置图

3 数据处理

高密度电法资料整理与成图分别在2DRES专用软件上进行。2DRES软件对原始观测数据进行编辑后，采用最小二乘法进行反演，反演结果为反演电阻率剖面图。成图深度为0.5倍的电极距×剖面观测层数。反演电阻率剖面图为具有高程标注和地形线的电阻率色标图。

反演程序是利用二维模型把地下空间分成许多子块，通过确定子块的电阻率，使正演计算的视电阻率拟断面值与实测的拟断面值相吻合，然后再通过调节子块的电阻率来减少正演与实测之间的差异。

4 探测成果及解译

4.1 测线1电阻率断面特征及解译

从图4可以看到，断面图表层低阻区域分布较多，多为溶沟溶槽内充填的黏土。在228～348 m段，埋深约100 m左右为低阻异常区，推测可能为破碎的含水带或低阻岩体。

图4 测线1物探反演图

4.2 测线2电阻率断面特征及解译

从图5可以看到，在490～520 m段，深度约15～43 m为低阻异常区，推测为溶洞充填黏土。在250～290 m段，埋深约75 m以下为低阻异常区，推测可能为破碎的含水带或低阻岩体。

图5 测线2物探反演图

4.3 测线3电阻率断面特征及解译

图6 测线3物探反演图

从图6可以看到，表部低阻带发育，为黏土及耕植土。在240～300 m段，深度约68 m以下为低阻异常区，推测可能为破碎的含水带或低阻岩体。

从3个测线剖面分析，测线2和测线3在240～260 m相交区域深度100 m处均为低阻异常区，因此对测线3的240(24号点)、250(25号点)、260 m(26号点)进行对称四极测深，根据测深资料，3个测深点均在AB/2=200 m时，视电阻率才开始变小，说明下卧含水带或低阻岩体埋深大，推测埋深大于100 m。

4.4 成果验证

根据物探资料，在测线3的250 m处布置钻孔。根据钻探揭露，0～2 m为第四系红黏土，2 m以下为灰岩。钻探在90 m深度时出现地下水，经量测，水量为3 m3/d，水量小，不能满足变电站建设所需用水。钻探继续进行，在120 m深度时，出现第2层地下水，经量测，水量为100 m3/d，满足变电站建设和生活用水。