激发极化法电测深在地下水探测中的应用

于春友

摘要：利用激发极化法，在地下水探寻中采集的多种参数及结合现场水文地质资料进行综合分析，从而进一步提高精度，实现寻找地下水的目的。基于此，本文结合激发极化法电测深探测地下水的方法原理,通过该方法在陕南某地地下水探测中的实际应用,分析在地下水探测中地下含水层的一般激电特征，并对激发极化法电测深在地下水探测时应注意的问题进行简要分析。

关健词：激发极化法电测深；地下水探测；方法原理；特征

1引言

随着我国工农业经济的发展及人民生活水平的不断提高，工农业用水、生活用水需求量越来越大，对地下水的开采量不断增加，地下水资源日趋紧张，因此，必须寻找更多的地下水资源，从而进一步满足工农业经济发展及人民生活水平不断提高的需求。而激发极化法电测深是重要的探测地下水资源地球物理探测方法之一，下文通过该方法在陕南某地地下水探测中的实际应用，总结出探测区地下水的激电特征，结合探测区水文地质资料，分析地下水补给、运移、富集、地层结构、构造等水文地质条件，分析含水地层的厚度变化及其水量等情况，以便对地下水资源作出正确评估，进一步为国家的经济建设服务。

2探寻地下水的方法概述

现阶段探寻地下水所使用方法较多，如：激发极化法、电阻率法、甚低频法、电磁法、α射线法、核磁共振法等。而激发极化法相对于其它方法来说，是一种比较简便、快捷、探测成果直观，精度高，采集参数多等特点，而被广泛运用于地下水的探测及其它地质勘探中。

传统物探专业技术人员，采用激发极化法找水，通常只注重一次场ρS、二次场的半衰时TH、衰减度D参数，而忽略了极化率M和偏离度r参数。因半衰时、衰减度对于判断地下水的存在的确起到重要作用，但如遇现场出现一些较微弱电磁场或游散电流的干扰等，则上述参数将会受到不同度的影响。而仅用的ρS、TH、D三个参数一旦受到干扰，对解释精度将会产生很大的影响，甚至有可能出现与实际情况截然相反的结果。激发极化法找水，除采用一次场ρS、二次场的TH、D参数外，而增加极化率M和偏离度r参数，特别是偏离度r作为找水新参数在近些年来，越来越被物探工程技术人员广泛使用，它即受微弱电磁场或游散电流的干扰影响因素小而且还受地表低电性覆盖层的影响小，对于探寻地下水发挥重要作用。

3激发极化法电测深方法原理分析

激发极化法电测深基本原理是基于岩石的激发极化效应，是岩石颗粒含水后在外电场作用下的一种电化学反映，因此，它必然和岩石中的水有关，如果没有水，也就没有激发极化效应。但激发极化效应也并非与岩石的含水量成正比，而是与一定的颗粒结构有关系，饱含水分的粘土就没有强的激发极化效应。实践表明，古河道、古洪积扇、岩溶溶洞水、砂岩裂隙水、粘土和充水的断层破碎带等有开采价值的含水层，都有明显的极发激化效应。

激发极化法电测深一般测量四个参数：视电阻率ρs、激化率ηs、激发激化比J、衰减度D等。其中ηs、J、D它们都是用来反映激发极化效应特征的参数。当激电测深未反映这些含水层时，激发极化参数值一般都有很小，而当反映含水层时，这些参数(ηs、J、D)往往相对背景值同时增大，增大倍数与水量大致成正比，因而进行激发极化法电测深时，综合考虑这些参数随极距变化，来判断地下有无地下水及地下水富集情况。

4应用实例

地上水探测区位于陕西省汉中盆地东北部，地处秦岭褶皱系南缘、康县－略阳华力西褶皱带内，地质条件简单，属内陆湖盆沉积及阶地冲积层；出露地层主要为第四系中下更新统（Q1-2）为洪积及湖泊沉积层，有砾石层及粉砂土和砂质粘土。第四系全新统（Q14）为一级阶地冲积层，主要为粉砂土夹砾石层。基底岩性为下石炭统略阳组中上部灰岩。

探测区属汉江三级阶地，地下水的形成受本区地质、水文、构造及地貌等因素控制。调查区水文地质分区属汉中盆地中等―弱富水的孔隙水区，根据地下水的赋存条件、补给、排泄形式及富水性，可划分为2个小区，即弱富水孔隙水区和中等富水孔隙水区，中等富水孔隙水区主要分布在汉江的一级阶地区，弱富水孔隙水区主要分布在汉江的二、三级阶地区。

弱富水孔隙水区含水层岩性主要为泥质砂砾层，地下水补给主要来自大气降水、水塘及北部山区地下水，向南排泄，地下水位3―15m，富水性差，单井出水量一般小于5m3/h。中等富水孔隙水区含水层岩性主要为卵石层及砂砾层，地下水潜水面约3―5m，地下水补给主要来自大气降水及河水，向河流及下游排泄，富水性较好，单井出水量可达10―20m3/h。

本次地下水探测使用国产WDJD―3多功能数字激电仪，采用对称四极等比电测深装置,供电极AB与测量电极MN按5:1极距比同时移动动。测量主要参数:视电阻率(ρs)、视极化率(ηs)、衰减度（D）、极发极化比（J）。

通过对本次激电测深数据分析整理，可以看出:

视电阻率(ρs)值变化范围一般为10―46Ω.m；ρs曲线较为平滑，曲线类型主要为KHA、KKA、HHA、KHH、QHA型；视极化率(ηs)值变化范围一般为0.2～4.6％，背景值约为1.4％。曲线局部不平滑，在地下水较富集区ηs较大；衰减度（D）值变化范围一般为0.1―0.8，背景值约为0.3，曲线平缓，在地下水较富集区局部有跳跃，但不明显；极发比（J）值变化范围一般为0.1―1.8，背景值约为0.4，曲线平缓近似直线，变化不大，但在富水地段，J值较大。

根据以上激电测深综合解释成果结合调查区的水文地质情况可以得知：调查区地层主要有第四系粘土层、砂质粘土层、砂砾层、卵石层、角砾层，基岩为石炭系灰岩，其中粘土层、砂质粘土层为浅部不均匀含水层，主要为地表滞水，含水量较小；砂砾层、卵石层、角砾层为主要含水层，同时也是地下水运移的主要通道，含水量相对较大，同时基岩的起伏变化所形成的局部凹陷构造为地下水富集提供了有利空间。

地下水较富集区位于剖面北部，平面位置包括01线测深点0102―0104，地表以下3m―30m为地表滞水，水量较小；30m―160m为主要含水层，水量较大。

通过对调查区所有激电测深点成果分析对比，选取出涌水量较大的点位作为建井井位，预计单井出水量在10m3/h以上，通过在0103号点位的钻探，成孔后出水量达到16m3/h，达到预期效果。

5结束语

通过激发极化法电测深在探测地下水中的实际应用可知，通过该方法对于查明探测区地下含水层激电特征、含水地层的厚度及地下水量等情况是非常有效的。结合探测区的水文地质资料，来综合判断地下水资源的分布规律，圈定地下水相对富集区段，分析有利于地下水富积的地层、地质构造及运移的通道，进而估算地下水资源富集量，作出以对探测区水资源状况评价。总之，运用激发极化法探寻地下水，在结合现场水文地质条件前提下，采用多种参数配合使用，对探寻地下的解释精度将会有大幅度的提升。特别是近些年来采用的新参数偏离度r，在找水解释分析中起到重要的作用。因此，必须针对不同地区、不同情况，分别对待，从地质和物探相结合角度出发，对采集数据进行综合分析、研究，得出准确的判断和结论，最终达到找水的目的。

参考文献

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