地球物理勘探电阻率法找水在农村饮用水巩固提升工程中的应用

王纬

摘要：电阻率法找水是地球物理勘探中找水应用最广的一种方法。本文在详细分析测区的地质背景和水文地质资料的前提下，应用电阻率法给农村饮用水巩固提升工程提供了水厂宜井井位和地下水富水区的分布情况。通过具体的工程实例，充分阐述了电阻率法在寻找地下水的应用效果。

关键词：电阻率法；电测深；视电阻率；水井

1.前言

電法勘探是以介质的电磁学（如导电性、介电性）或电化学特性差异为基础，查明地下地质构造解决地质问题或寻找电性不均匀体的一类勘探地球物理方法。根据含水介质与围岩之间明显电性差异，结合水文地质资料，可以查明地下富水体的位置，并划分含水地层。目前用于地下水勘探的电法主要有直流电阻率法、激电测深法、激发极化法等多种方法。本文根据工区水文地质条件，因地制宜选择直流电阻率法来寻找含地下水丰富的地层。

2.区域水文地质条件及地球物理特征

2.1水文地质条件

根据区域地质资料，场地处在淮北的黄淮冲积平原区，第四系土层非常发育，第四系松散土层层厚度达200m以上，层状沉积韵律清晰。区内发育的地层由老到新为青白口系（zq）、震旦系（Zz）、寒武系（∈）、奥陶系（O）、石炭系（C）、二叠系（P）、侏罗系（J）、白垩系（K）、第三系（E+N）和第四系（Q）。该区松散层（主要是第四系和第三系）主要由黏土、砂质黏土、细砂、粉砂、黏土质砂及少量中砂组成。按地下水的埋藏条件和储存运移特征，调查区地下水类型可分为：松散岩类孔隙水、基岩裂隙水，其中供水意义较大的地下水类型为松散岩类孔隙水。松散岩类孔隙水分布广泛，主要分布在松散覆盖中，其主要来源是大气降水和地表径流渗入补给。覆盖层中松散岩类孔隙水含量的多少与本区域砾石颗粒大小有关。

2.2地球物理特征

借鉴区域物性资料及以往工作结果，各类岩性视电阻率如下：黏土1050ΩM～15ΩM，中粗砂2550ΩM～50ΩM。可见，含水砾石层的视电阻率值与隔水层（黏土等）的视电阻率值存在一定差异。因此场区具备了进行电法勘探的地球物理前提。

3.直流电法勘探基本原理及野外施工方法、技术

3.1电阻率测深法基本原理

根据工作目的，本次勘查选用了电法勘探中的电阻测深法以确定地下介质在垂向上的变化情况，寻找地层的富水区段及基岩深度。

电阻率测深法是在地面的一个测深点上（即MN极的中点），通过逐次加大供电电极，AB极距的大小，测量同一点的、不同AB极距的视电阻率p_s值，研究这个测深点下不同深度的地质断面情况。电测深法多采用对称四极排列，称为对称四极测深法（图1）。在AB极距离短时，电流分布浅，p_s曲线主要反映浅层情况；AB极距大时，电流分布深，p_s曲线主要反映深部地层的影响。

根据电场的叠加原理，观察点M处的电位为

公式（5）即为在均匀大地的地表采用任意电极装置（或电极排列）测量电阻率的基本公式。其中K为电极装置系数（或电极排列系数），是一个只与电极的空间位置有关的物理量。

3.2工作方法

本次勘探方法采用对称四极垂向电测深的电法勘探。仪器采用重庆地质仪器厂研制的DZD-6A多功能电法勘探系统。使用极距见下表：

最小极距：AB/2=2m；MN/2=0.4m

最大极距：AB/2=300m；MN/2=60m

3.3勘探质量保证措施

布极时尽量减小电极的接地电阻，并在测量过程中尽量保持电极的接地条件不变。采用每个极距多次重复采样求平均，每个极距点由平均值确定最后观测结果，满足规范要求。现场绘制视电阻率电测深曲线，随时对观测质量进行监控，一旦发现异常立即进行电极距、漏电等检查，或布置加密测点，确实保证数据的准确性与可靠性。

4.勘探结果分析

图2为工区典型的对称四级电阻率测深曲线。通过分析可以得知：该电测深曲线类型是“AK”型，结合水文地质情况其电性层与岩性相关关系为：p1p4。在定性解释的基础上，对电测深曲线进行定量解释，通过解释可以得知：在该点处，2m150m电阻率值呈现平稳趋势，可能是层系变化，推断第四系底板埋深150m左右。综上所述，可推断地表下30m到70m为富水性较好的含水层，确定为目的层。

5.结论

（1）建议水源井深度不小于150m，根据以往附近区域勘查资料预计单井涌水量为20m³/d-30m³/d。

（2）勘察区赋水性比较附近已有井资料，无明显变化，可在指定水源井拟建处附近进行水源井打井。

（3）直流电阻率法对含水地层反应较灵敏，并具有抗干扰能力强、原理成熟、解释简单等优点，可以有效合理的知道井位及地下富水情况。

（4）物探与地质、水文地质调查工作紧密结合是高效的有效途径。在地质水文地质调查工作的基础上，选择重点区域布置物探工作，可以提高效率减少工作量。