普通电法在广德县寻找地下水工作中的运用

2018-04-18李能勇

地质灾害与环境保护 2018年1期

李能勇

(安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院,蚌埠 233000)

1 前言

近年来，愈来愈多的山区乡镇发展了新兴经济模式，大量的环保型工厂、养殖场、乡村民宿已经被开办起来，然而很多地方因为没有足够的清洁水源而受到制约，被迫停产或终止建设。在安徽省广德县就是典型的受到水资源限制的区县。可喜的是该区域部分区域具有丰富的地下水资源可供开发利用，合理开发、高效利用地下水就显得格外重要。

1.1 地域位置与地质特征

广德县位于安徽省东南，苏浙皖三省交界处。地处亚热带湿润气候区。气候温和，雨水丰沛，日照充足，四季分明。在南部山区和北部丘陵地区有明显温差。

广德县大地构造属下扬子台坳与江南台隆的过渡带，它们之间以虎岭关-月潭深断裂为界。地质演化具多旋回发展特征[1]。

地层方面：在县域内主要地层包含了志留系泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系侏罗系白垩系，其深度都达到数百米。以及第四系，主要分布在县内盆地和桐汭河、无量溪等沿河地带，以冲积层、洪积层为主。

岩浆岩方面：县内有两次主要岩浆侵入过程，第一次是印支期运动晚三叠世，形成的刘村二长花岗岩体，岩体普遍有钾长石化现象，呈花岗和似斑状结构，由内部至边缘石英和钾长石含量降低，斜长石含量增高；第二次是燕山运动期白垩纪，形成了庙西花岗岩体、薛塘村花岗岩体、金鸡岭闪长花岗岩体等。

构造方面：县域内褶皱构造发育，区内近10处褶皱区域，其长度、走向、倾向不一；断层(断裂)包括周王深断裂，是一条区域性深断裂，在其继承性活动影响下，断裂南北地貌组合完全不同，南部为低山谷地，北部多丘陵平原。

1.2 地形地貌

广德县位于皖南山地与沿江平原的过渡带，地貌格局比较复杂。主要包含平原、岗地、丘陵、低山等地形。北部丘陵区，组成丘陵的岩性与南部低山相似，但该处石灰岩质纯层厚，发育了典型的亚热带地下喀斯特溶洞；中部平原、岗地，地层表面为紫色砂岩及网纹红土，盆地中心即县城周围多为近代山河冲积物，本区由于长期流水作用，形成了开阔的河谷平原和岗冲起伏的地貌组合；南部低山区，约占全县总面积的50%。山区山地坡度陡峻，因流水切割活跃，花岗岩类组成的山体风化强烈，离居民点较近的山体植被遭到破坏，因而水土流失严重。土层较薄，局部母岩裸露。低山间的冲田，日照少。侵蚀剥蚀小起伏低山、喀斯特小起伏低山均分布在南部山区，组成物岩性较复杂，溶洞发育。

1.3 水文地质条件

县域内降水充沛，地表水总量较大，同时径流量也较大，但因其属山区县，湖泊较少，且蓄水量极为有限，仅分布小型湖泊和塘洼地，造成区域内整体缺水严重。湖泊主要有东亭湖高湖白马湖；河流主要有无量溪、桐汭河。

地下水方面，在该区域地质部门没有进行过地下水资源的全面查勘，在县域内浅部地层较厚，具有典型的红层特征[2]，赋水条件较差，为解决寻找地下水带来了极大困难。区内植被较发育，降雨量充沛，按地下水的赋存条件，地下水可分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和基岩裂隙水3种类型[3]，而本次测区地下水类型主要为基岩裂隙水。

1.4 地球物理特征

本次勘探工作地点位于广德县东亭乡高峰村。测区构造单元属扬子准地台、下扬子台坳、皖南陷断褶带。出露地层主要为志留系下统霞乡组、河沥溪组、康山组，白垩纪上统赤山组，第四系上更新统、全新统，深部为砂岩、花岗岩。在其深部的断裂或裂隙具备赋水条件，若充水则电阻率明显降低。

借鉴区域物性资料及以往工作结果，各类岩性物性参数如下：覆盖层视电阻率为20～400 Ω·m，完整基岩视电阻率为500～4 000 Ω·m，断层及裂隙破碎带的视电阻率相对完整岩石明显变低，在勘探区具备了电法勘探的地球物理前提。

2 工程实例

2.1 工作原理[4-5]

电法勘探就是利用地壳内各类岩石或矿体的电化学特性的差异，地层中不同覆盖层和岩石层的电阻率不同，正由于其岩性不同，厚度不同，含水率以及破碎程度，可以利用不同的装置、场源形式，采集多种物性参数，并推断地层不同的地质特征。在寻找岩溶、水坝库漏水点、温泉热水源等部位有效[6]。本次勘探主要利用地层电阻率差异，寻找下部破碎带或裂隙。

(1) 视电阻率联合剖面法

联合剖面法实际上是由两个三极装置组合而成，具有分辨能力强、异常明显等优点。在水文及地质调查中主要是增强横向分辨率，获取深部高阻或低阻异常地质体。对高阻或低阻直立地质体反应灵敏。因此，通过联合剖面曲线的“正交点”可推断地下岩体存在低阻体，尤其是断层破碎带。

在联合剖面测量装置中AMN和MNB相对观测点“O”对称布置，公共电极C垂直于A、B连线置于无穷远(实际上是垂直于A、B连线3～5倍OA的距离)，在测量过程中，假定C极对M、N点之间产生的电位差不起作用，当移动整个装置逐点测量，在每个测量点上进行两次视电阻率观测，一次A、C供电，M、N观测得ρsA，另一次B、C供电，M、N观测得ρsB，以测线方向为横轴，纵轴表示得ρs值，则在同一测线上得到ρsA和ρsB两条视电阻率曲线。

通过与优秀供应商建立长期稳定的关系，保证资源的获取。企业不再需要储备大量的物资，企业可以通过供应商管理库存、联合管理库存、供应商寄售等新型的储备方式，推进物资储备由占有资源向控制资源转变，从而企业不再需要储备大量的库存，控制了物资积压的产生。

(2) 视电阻率测深法

对称四极测深法，在地面的一个测深点上(即MN极的中点)，通过逐次同时加大供电电极A极、B极极距的大小，测量同—点的、不同AB极距的视电阻率ρS值，研究这个测深点下不同深度的地质断面情况。在AB极距离短时，电流分布浅，ρS曲线主要反映浅层情况；AB极距大时，电流分布深，ρS曲线主要反映深部地层的影响。测深法主要反应纵向地层电性变化，提高纵向分辨率。依次按设计点距移动测点，最终得到整个剖面纵向、横向视电阻率断面图。

2.2 工作布置与采集参数

该厂区周围为主要交通干道，结合现场施工条件，特地沿其围墙，一共布置6条测线，分别进行视电阻率测深和视电阻率联合剖面法两种方法测量。其中，第6测线为通过已经施工的井位，该井没有地下水。

测线上测量点距为20 m，测深最小极距AB/2为3 m，最大220 m。联合剖面极距OA(OB)主要为110 m、150 m。测线布置如图1[7]。

图1 水井物探勘查测线布置及解释成果示意图

2.3 资料解释

经过实测，测线1、2、3、4线的联合剖面曲线与测深曲线均无明显异常。在第5测线，联合剖面曲线和测深视电阻率等值线如图2、图3，图中只显示部分剖面曲线。

图2 5线联合剖面视电阻率曲线图

图3为5线测深视电阻率(ρs)等值线断面图。该条剖面视电阻率曲线呈条带状，在该剖面点号180～240段，下部地层与浅部地层电阻率差异较小，在点号240～500段，在极距大于70 m时，等值线曲线呈现明显低阻状态，

说明在该剖面240 m附

图3 5线视电阻率测深法等值线断面图

近下部两侧存在地层差异，与联合剖面视电阻率曲线吻合较好，反应下部地层具有一定赋水条件。

同样的，在2线与5线之间斜向增加第6测线，联合剖面曲线并未出现“正交点”、“反交点”异常，反应了下部地层横向上地层差异较小；测深等值线断面图曲线起伏较小，各地层单一，无明显地质构造特征。

经过第5测线的低阻“正交点”异常和第6测线钻井位置的解释剖面进行对比，分析认为，第5线出现低阻异常的240 m位置附近下部可能存在断裂破碎带，但规模不大，埋深较深，最终确定井位在240 m位置，后经专业钻井队采取管井工艺施工后，在钻至93 m附近、137 m深度附近时，出现了两个含水破碎层，岩芯表明已经钻进砂岩地层破碎带，经过涌水量测定，水量不低于200 m3/d，水量满足厂区用水量。再经水质化验结果表明，满足厂区水质要求。