激发极化法探寻地下水

[摘要]充分利用激发极化法，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，提高解释精度，达到寻找地下水的目的。

[关键词]一次场 视电阻率 二次场 极化率 半衰时 衰减度 偏离度

[中图分类号] P641.7 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-9-229-3

0前言

目前，探寻地下水所使用方法很多，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。

以往物探专业技术人员，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，对于探寻地下水起到重要作用。

文章主要以本人多年来运用激发极化法找水，在不同岩性（灰岩、板岩、花岗岩等）中选取几种具有代表性成功实例及初浅认识加以介绍，以便给从事水文物探工作者作起到一个抛砖引玉作用。

1工作方法、剖面及测点布置

（1）工作方法：在工程中根据被探测对象所处地理位置、场地范围和埋深来选择装置类型、极距大小等。如野外工作场地地形较平缓，植被稀疏、障碍物少，通视条件好，一般采用四极对称测深法；反之，则采用三极测深法。供电极距AB的选择，要使分布的电场足以延伸到被探测对象并产生影响后反馈到地面仪器所能接受为前提，决定AB大小，测量电极MN的选择应满足AB/30

（2）剖面及测点布置：工作场地均为变电站用地，且范围已选定好，原则上只能在圈定范围内寻找地下水，其面积一般为30～60亩，在这相对狭小场地内探寻地下水的确难度大，剖面的布置就显得尤为重要。首先从收集区域地质资料出发，结合现场地质调查，再进行水文井点探测剖面的布置。剖面应尽量选在构造断裂带上或靠近断裂带附近，如不具备上述条件，可根据地形地貌特点，在站内冲沟及低洼地带布置剖面。点距10～20m，遇异常点加密至2～5m，同时结合周边已有的民用水井，进行井旁测深，采集相关水文地质数据，引用借鉴现场采集含水地层数据，从已知推广到未知，为站内找水提供有力依据。

2多种参数在含水地层中表现特征

r随岩石含水量的增加而减小，即含水量加大时，衰减曲线的“直线性”变强。r用来衡量实测衰减曲线与“理想直线”的偏差。

（5）半衰时TH单位为秒。

在含水岩体中，半衰时TH通常都多以高值异常形式出现。

3工程实例

（1）郴州500kV变电站（灰岩地层）：

站址位于湖南南部、南岭北缘，为剥蚀切割作用形成的丘陵及剥蚀残丘地貌景观，由一个地势较高的山包及四周低的旱土组成，自然标高为265～290m之间，高差为25m，植被稀疏，主要有茶树。

站址属新华夏第二复式沉降地带湘东早～晚期褶断带之茶陵～桂阳断陷带南端，南岭纬向构造带之桂阳～郴县拗陷带北缘，区内规模较大者主要有茶陵～临武断裂带，其中次一级断裂带距站址最近大于1km。站址地层上覆第四系残坡积粘土，基底为石炭系壶天群厚层状白云质灰岩。

在站址内北面靠近围墙地势较低平缓地段布置一条点距10～20m、长90m水文井点探测剖面，即1---1’共计9个点，运用surfer软件将采集的数据绘成剖面图。

见多种参数成果剖面图：

从剖面图可知，6号点一次场在AB/2=6.81～215m ρS呈现相对较低值，二次场M、TH、D参数呈现高值及r呈现低值，与围岩背景值存在明显差异，含水特征明显。

6号点位置钻探揭露：成孔深度60m， 孔内岩体从上至下均比较破碎，裂隙发育，张开度好，抽水试验静水位15m，动水位16.53m，单孔涌水量每天大于100m3。

（2）星沙500kV变电站（板岩地层）：

位于长沙县安沙镇，站区属剥蚀残丘地貌，场地整体地势中间高四周低，地形较破碎，自然标高为33.80～94.79m之间，最大相对高差60.99m，站内植被茂密，主要为荆刺及灌木丛，零星杉树。

站区周围分布的主要区域性大断裂有：公田～宁乡～新宁、连云山～衡阳～零陵断裂，但均距站址较远，大于10km。规模相对较小的朝阳～崇毛大山～金坑冲正断裂，从站址东2 km以外通过。站址地层上覆残积粘土，基底为淡紫红～青灰色下元古界板岩层。

在站址内西南及东南地势低洼地段分别布置了一条点距10～30m、长40～60m水文地质井点探测剖面，（1---1’）～〔2---2’〕，共计12个点。其中以东南地势低洼地段含水特征明显的〔2---2’〕 剖面作为实例。

见多种参数成果剖面图：

从剖面图可知，4、5号点一次场在OB=6.81～215m ρS呈现相对较低值，而4号点二次场M、TH、D参数呈现高值及r呈现低值比5号点更显著，与围岩背景值存在明显差异，含水特征明显，因此水文孔定在4号点位置。

4号点钻探揭露：成孔深度60.80m， 地下水类型为基岩裂隙水，其中在32～36m、51.5～57.0m处基岩裂隙发育及局部破碎。抽水试验静水位3.7m，经48小时稳定流量抽水试验其稳定水位26.55m，单孔涌水量每天大于80m3。

（3）炎陵220kV变电站（花岗岩地层）：

位于株洲炎陵县，站址区为丘陵地貌，中部被山体侵占约1/2场地面积，将站址南北分开。北、南及西侧为较平缓水田。场地地形起伏较大，自然标高为242.77～280.26m，高差为37.49m，站内植被发育，主要为灌木及杂草。

站区构造位置处于新华夏系第二沉降带内酃县～汝城南北向隆起带西北部。本带最主要的是一系列复式岩体，主要有加里东期万洋山二长花岗岩，黄家洲二云母花岗岩，邓阜仙花岗岩等。站区所在地构造较为简单，距隆起带大于5km。站址地层为花岗岩及其风化残积土，上覆粘质砂土、粘质砾砂，基底为花岗岩。

在站址内西侧及南侧较平缓水田地段分别布置了一条点距5～10m、长60～120m水文地质井点探测剖面，即（1---1’）～〔22’〕，共计16个点。其中以西侧地段含水特征明显的〔1---1’〕剖面作为实例。

见多种参数成果剖面图：

从剖面图可知，2号点一次场在OB=3.16～100m ρS呈现相对较低值，二次场M、TH、D参数呈现高值及r呈现低值，与围岩背景值存在明显差异，含水特征明显，因此水文孔定在2号点位置。

2号点钻探揭露：成孔深度19.80m， 上部0～7.2m为残积粘质砂土及粘质砾砂，7.2下为全风化花岗岩，地下水类型为风化裂隙水。抽水试验静水位2.8m，稳定水位5.50m，水位稳定后持续抽水24小时，单孔涌水量每天65.52m3。

4结语

综合上述，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，采用多钟参数配合使用，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。本人根据以往众多找水工程成功实例中，发现只要地下岩体富含水，r参数在对应的深度与围岩背景值相比，均呈现出低值。

总之，激发极化法探寻地下水，在排除地下岩性影响（如无电性差异岩层、含碳量高或金属矿等地层）外，一次场ρS呈现低值，而二次场M、TH、D、TH呈现高值及r呈现低值，它们与围岩背景值存在较大的差异，且对应又吻合较好，则基本可以肯定地下含水。本文上述几个典型实例已充分证明了这点。当然找水工作是一项十分复杂的工程，地下的情况千变万化，它们即有共性，也有个性，必须针对不同地区、不同情况，分别对待，应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，然而得出准确的判断和结论，最终达到找水的目的。