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(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065)

高密度電法在貴州巖溶地區(qū)找水中的應用研究

梁海，鐘建平，胡向陽

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065)

高密度電法具有效率高、效果好、經(jīng)濟實用等優(yōu)點，在巖溶地區(qū)找水工作中得到廣泛應用。以貴州某變電站找水實例，詳細闡述高密度電法在巖溶地區(qū)找水的原理、工作布置、數(shù)據(jù)處理、解譯和探測效果，說明高密度電法在巖溶地區(qū)尋找含水構造是可行的。其具有效率高、效果好、經(jīng)濟實用等優(yōu)點，可作為巖溶地區(qū)找水的主要方法。

高密度電法；巖溶；找水

貴州是我國喀斯特地貌典型代表，溶洞、落水洞等巖溶現(xiàn)象極為發(fā)育，且發(fā)育不均勻，從而巖溶地區(qū)地下水分布也極不規(guī)律，給巖溶地區(qū)找水工作帶來了很大難度。僅僅依靠鉆探手段找水既費時費力又不經(jīng)濟，而且往往還達不到要求。因此，利用物探手段，能迅速有效解決找水問題。本文通過貴州某變電站找水實例，分析和總結(jié)了高密度電法在巖溶地區(qū)的找水經(jīng)驗，供類似工程借鑒。

圖1 某變電站地質(zhì)略圖

1 研究區(qū)地質(zhì)

變電站場址位于貴州省興義市，地貌為石牙殘丘，落水洞、溶洞等巖溶現(xiàn)象很發(fā)育，地層巖性主要為三疊系中統(tǒng)關嶺組(T2g)灰?guī)r。地質(zhì)構造屬揚子準地臺之黔北臺隆西南域、4級構造單元之普安旋扭構造變形區(qū)，地處北東東向民主旋扭型背斜之西北翼，該區(qū)域的東面和南面與黔南臺陷相鄰，西面跨入云南，居于威寧北西構造變形區(qū)的西南側(cè)。區(qū)內(nèi)非活動性斷層較發(fā)育(見圖1)。

工程區(qū)地下水類型主要為巖溶水，地表水不發(fā)育。大氣降水是巖溶地下水的主要補給來源，巖溶水的運動規(guī)律和排泄條件主要受地質(zhì)構造、地形地貌、地層巖性、巖溶發(fā)育程度、侵蝕基準面等因素控制，巖溶水沿巖溶通道、裂隙運移，從河谷、低洼處排泄，總體上沿區(qū)內(nèi)最低侵蝕基準面排泄。

2 高密度電法勘探

2.1 工作原理

高密度電法是指支流高密度電阻率法，是一種陣列勘探方法，具有電剖面和電測深雙重功效。采用電剖面法在平面上大致查明低阻異常帯(可能的儲水構造)的分布情況，為進一步的電測深法明確工作重點。采用電測深法查出的ρS重點低阻異常點的空間位置及形態(tài)。高密度電法原理是通過AB兩個電極向地面以下發(fā)射電流，電流產(chǎn)生等位線分布，再利用另外MN兩個電極測量其電位差，從而得到中心點作為目標點位的視電阻率值(見圖2)[1][2]。

圖2 高密度電阻率法測點示意圖

2.2 地球物理特征

物探找水工作的目的主要是查明地下儲水構造。場區(qū)出露地層主要為三疊系灰?guī)r和第四系黏土，地下水類型主要為巖溶水。場地較為開闊，地形呈起伏狀。地表多出露灰?guī)r，溶隙發(fā)育，溶溝、溶槽較發(fā)育，溝槽內(nèi)多充填灰褐色和紅褐色硬塑～可塑狀黏土。由于地下水具有較好的導電性，因此地下水與圍巖(灰?guī)r)具有明顯的電性差異，黏土層和灰?guī)r也具有明顯的電性差異，從而具有開展高密度電阻率法的物理前提。

2.3 工作布置

工程區(qū)地質(zhì)構造多呈北東東向，巖溶水通道沿地質(zhì)構造線發(fā)育。物探工作的目的是尋找地下暗河的平面位置和埋深，然后根據(jù)物探成果確定鉆孔位置。因此，在大致垂直于構造線方向布置物探測線，共布置3條測線(見圖3)，測線長度600 m。

圖3 物探測線布置圖

3 數(shù)據(jù)處理

高密度電法資料整理與成圖分別在2DRES專用軟件上進行。2DRES軟件對原始觀測數(shù)據(jù)進行編輯后，采用最小二乘法進行反演，反演結(jié)果為反演電阻率剖面圖。成圖深度為0.5倍的電極距×剖面觀測層數(shù)。反演電阻率剖面圖為具有高程標注和地形線的電阻率色標圖。

反演程序是利用二維模型把地下空間分成許多子塊，通過確定子塊的電阻率，使正演計算的視電阻率擬斷面值與實測的擬斷面值相吻合，然后再通過調(diào)節(jié)子塊的電阻率來減少正演與實測之間的差異。

4 探測成果及解譯

4.1 測線1電阻率斷面特征及解譯

從圖4可以看到，斷面圖表層低阻區(qū)域分布較多，多為溶溝溶槽內(nèi)充填的黏土。在228～348 m段，埋深約100 m左右為低阻異常區(qū)，推測可能為破碎的含水帶或低阻巖體。

圖4 測線1物探反演圖

4.2 測線2電阻率斷面特征及解譯

從圖5可以看到，在490～520 m段，深度約15～43 m為低阻異常區(qū)，推測為溶洞充填黏土。在250～290 m段，埋深約75 m以下為低阻異常區(qū)，推測可能為破碎的含水帶或低阻巖體。

圖5 測線2物探反演圖

4.3 測線3電阻率斷面特征及解譯

圖6 測線3物探反演圖

從圖6可以看到，表部低阻帶發(fā)育，為黏土及耕植土。在240～300 m段，深度約68 m以下為低阻異常區(qū)，推測可能為破碎的含水帶或低阻巖體。

從3個測線剖面分析，測線2和測線3在240～260 m相交區(qū)域深度100 m處均為低阻異常區(qū)，因此對測線3的240(24號點)、250(25號點)、260 m(26號點)進行對稱四極測深，根據(jù)測深資料，3個測深點均在AB/2=200 m時，視電阻率才開始變小，說明下臥含水帶或低阻巖體埋深大，推測埋深大于100 m。

4.4 成果驗證

根據(jù)物探資料，在測線3的250 m處布置鉆孔。根據(jù)鉆探揭露，0～2 m為第四系紅黏土，2 m以下為灰?guī)r。鉆探在90 m深度時出現(xiàn)地下水，經(jīng)量測，水量為3 m3/d，水量小，不能滿足變電站建設所需用水。鉆探繼續(xù)進行，在120 m深度時，出現(xiàn)第2層地下水，經(jīng)量測，水量為100 m3/d，滿足變電站建設和生活用水。

5 結(jié)語

通過貴州某變電站利用高密度電法在巖溶地區(qū)的找水實踐，有效地揭示了物探測線區(qū)域巖溶發(fā)育型態(tài)和位置，物探解譯成果與鉆孔揭露基本一致，說明高密度電法在巖溶地區(qū)尋找含水構造是可行的。高密度電法具有效率高、效果好、經(jīng)濟實用等優(yōu)點，可作為巖溶地區(qū)找水的主要方法。

[1]程光貴.高密度電法在渝東南地區(qū)找水勘察中的應用[J].地下水.2013.35(3):106,108.

[2]李發(fā)源.高密度電法在桂西南巖溶地區(qū)找水中的應用[J].云南地質(zhì).2015.34(1):133.

P631.3

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1004-1184(2017)06-0096-02

2017-08-18

梁海(1982-)，男，陜西戶縣人，工程師，主要從事巖土工程勘察工作。