高密度电法在嘎海山水库水文地质勘探中的应用

赵志宇

摘  要：高密度电阻率法因其工作效率高、生成成本低等特点在地质找矿领域与工程地质勘查中有着很广泛的应用。文章通过工程实例，阐述了高密度探测在嘎海山水库的应用效果，证明了利用高密度电法探测沙漠地区水文地质具有实用性和有效性。

关键词：高密度电法;基岩顶界面;水文地质

中图分类号：TU195 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）10-0180-03

Abstract： High density resistivity method is widely used in geological prospecting and engineering geological exploration because of its high working efficiency and low production cost. In this paper， the application effect of high density detection in Gahaishan Reservoir is expounded through an engineering example， and it is proved that it is practical and effective to use high density electrical method to detect hydrogeology in desert area.

Keywords： high density resistivity method; bedrock top interface; hydrogeology

高密度电阻率法的基本理论与传统的电阻率法完全相同，所不同的是高密度电法在观测中设置了较高密度的测点，现场测量时，只需将全部电极布置在一定间隔的测点上，由主机自动控制供电电极和接收电极的变化，完成测量[1]。在设计和技术实施上，高密度电法测量系统采用先进的自动控制理论和大规模集成电路，使用的电极数量多，而且电极之间可自由组合，这样就可以提取更多的地电信息，使电法勘探能像地震勘探一样使用多次覆盖式的测量方式[2]。

本次施工的主要目的是利用高密度电阻率法，还原嘎海山水库地下水文地质形态及结合岩性反演技术解释实际地质构造，探查沙漠地区水文地质情况。

1 地质概况及地球物理特征

1.1 地质概况

本区从构造体系上属天山-阴山纬向构造带东端与扭动构造的新华夏系的联合部位，地层分区属敖汉小区。独特的地质历史条件，形成了独特的地貌、地层、构造景观。

流域内地形总体上说，西高、东低，河谷两侧高，中间低。拟建水库周边地貌类型按成因类型可分为构造剥蚀地形、剥蚀堆积地形和堆积地形三大类。

在坝址区300km范围内出露的地层有太古界建平群大营子组（Arjnd）、古生界志留系上统下石碑组（S3x）、石炭系中统家道沟组（C2j）、上统酒局子组（C3j）、;二迭系下统青凤山组（P1q）;中生界侏罗系吐呼鲁组（J3t）、九佛堂组（J3jf）;白垩系下统嫩江组（K1n）、上统四方台组（K2s）; 新生界上第三系泰康组（Nt）、第四系更新统和全新统。

1.2 水文地质条件

本区的水文地质条件主要受区域性构造、地貌、地层岩性、水文气象条件控制。特别是新构造运动的抬升影响，形成本区北部地表水和地下水的分水岭。本区由南部黄土丘陵、黄土台地逐渐过渡为北部的风积、冲积河谷平原。风积、冲积河谷平原属西辽河流域;分水岭南侧养畜牧河，属柳河水系。

拟建库区位于分水岭之南侧，地貌类型属黄土丘陵和微波状黄土台地区。黄土丘陵区由于长期遭受风化剥蚀，多形成平缓的山顶，岩石强烈风化破碎，其上多被第四系风积黄土状粉土所覆盖;微波状黄土台地区岩性松散，有利于大气降水的渗入补给和基岩裂隙水的形成与赋存，由于地形坡度较大，冲沟发育、切割较深，大气降水大部分以地表迳流的形式汇入养畜牧河，构成地表洪流，部分渗入地下，形成地下水，水库外围地区地下水多以泉的形式排泄或以地下迳流的形式向养畜牧河河谷排泄。由泉排泄出的地下水以迳流形式排入养畜牧河中构河水的基流。河谷地区是本区地下水的主要富集区。根据区域水文地质资料，本区地下水在养畜牧河以北，风积冲积平原中含水层岩性主要为细砂、粉砂，水位埋深除沙垅分布区大于5m外，其它地区均小于5m，含水层厚度一般40-60m，单井涌水量400-1000m3/d;养畜牧河南侧低山丘陵区含水层主要以基岩风化裂隙和构造裂隙为主，地下水的富水性决定于裂隙的发育程度和连通情况，5m降深单井涌水量100-500t/d，渗透系数2.3-13.5m/d;微波状黄土台地区含水层岩性为黄土状粉土，厚度20-60m，单井涌水量100-500m3/d。

1.3 地球物理特征

工區位于垄状沙地、沙丘荒漠之中，据相关地质资料介绍，该区第四系地层均由风积沙、粉砂等组成，含水层赋存于细砂之中，隔水层亦由粉砂等组成。

理论上讲，干燥地层的电阻率表现为极大值，而随着地层中的湿度和含水程度的增加，如饱含地下水，则地层电阻率将急剧下降，显示出明显的低阻特征，不含水的地层表现为相对高阻异常（见图1）。

图1 地层电阻率对比图

工区内地质构造简单，区内地层沉积较为稳定，因此横向电性差异应较小。而纵向上电性发生变化则表明地下地质层位发生改变。综上，具备了在工区内开展高密度电法解决地质问题的前提条件。

2 数据采集方案

在高密度电阻率法勘探中，野外数据采集是非常重要的基础工作，野外数据采集质量的好坏关系到勘探工作的成果。为了确保数据能够保质保量的采集，在野外数据采集之前要做好各种准备，注意采集时的各种细致问题。