电法勘探在张家口宣化区后备地下水水源地勘查中的应用.pdf

18陕西建筑2023年9 月总第3 3 9 期电法勘探在张家口宣化区后备地下水水源地勘查中的应用黄文龙，彭飞，王海峰，邢小杰，张永泽1，姚文永，张建池1（1.河北省地质矿产勘查开发局国土资源勘查中心（河北省矿山和地质灾害应急救援中心）石家庄0 5 0 0 8 112.中冶一局城市安全与地下空间研究院有限公司宣化0 7 5 1 0 0）摘要：为了解决重点城镇、村庄水资源短缺问题，我国在地下水资源勘查方面投入了大量的人力物力和技术手段，其中地球物理方法在地下水的勘查中起着重要作用。本文论述了电阻率测深和激电测深两种方法在张家口宣化区区后备地下水水源地勘查中的应用，基本查明了该区的地层岩性、富水构造、富水层位空间分布与富水性，为该区后期的钻探工作和水资源评价提供依据。关键词：地下水资源；地球物理方法；电阻率测深；激电测深中图分类号：P3文献标识码：AApplication of electric exploration in reserve groundwater source exploration inZhangjiakou Xuanhua DistrictHUANG Wenlong PENG Fei WANG Haifeng XING Xiaojie ZHANG YongzeYAO Wenyong ZHANG Jianchil(1.Land and Resources Exploration Center of Hebei Bureau of Geology and Mineral Resources Breau,Shijiazhuang 050081,China,2.CMGB BU-1,Xuanhua 075100,China)Abstract:In order to solve the shortage of water resources in key urben and villages,we have invested a lot ofmanpower,material resources and technical means the in the exploration of groundwater resources,geophysicalmethod plays an important role in groundwater exploration.In this paper,we discusses the application ofresistivity sounding and IP sounding in the exploration of reserve groundwater source in Xuanhua District,Zhangjiakou.The formation lithology,water-rich structure,spatial distribution of water-rich horizon and water-rich water content in this area are basically identified,which provides a basis for the later drilling work and waterresources evaluation in this area.Keywords:water resources,geophysical method,resistivity sounding,IP soundingDocumentcode:A作者简介：黄文龙，本科，工程师，主要从事地球物理和水文地质方面工作。Email:。2023年9 月总第3 3 9 期陕西建筑191研究区地质条件研究区位于柴宣盆地中东部，柴宣盆地是典型的山间河谷断裂坳陷盆地，呈西北至东南方向展布，地势东北高，西南低，逐渐倾斜。区内地貌类型为以碎屑岩为主的侵蚀构造中山、山前洪积坡地及河流冲积带状平原。水源地所处地貌单元为河流冲积带状平原区。研究区第四系堆积物形成了盆地内的洋河带状平原，山前冲洪积扇（裙）与山前黄土斜地。最新地层是上更新统一全新统（Q p 一Qh）地层，为一套冲洪积、坡洪积碎屑沉积物。在洋河冲积带状平原及冲洪积扇部位，其主要岩性为巨厚砾卵石层，单层厚度一般1 0 3 0 m。其间夹薄层粉土、粉质粘土，且多呈透镜体状。砾卵石主要成份为石英岩、白云岩、凝灰岩、砂岩、花岗岩、流纹岩等。砾石直径0.20.5cm，卵石直径5 8 cm,最大1 0 cm左右。磨圆较好，透水性强，为本区主要含水层。2研究区水文地质条件水源地评价范围内主要为该第四系松散岩类孔隙水，分布于盆地中部一洋河冲积带状平原及洋河两侧各大支流在山前形成的规模不等的冲洪积扇（裙）地带。按其形成的相对时代、含水层的富集程度可将不同成因的主要含水层划分为上部浅层水（相当Qp+Qh）和下部深层水（Q p*+Q p ）两个含水层。地下水水力特征 2 浅层水一般为潜水类型，局部承压，含水层厚度一般为3 5 6 0 m，岩性以粗砂、砾卵石为主，多呈厚层状结构，含水层富水性强，底板埋深一般508 0 m，是该区的主要供水含水层。深层水为承压水，埋藏于100m以下，但含水层不发育，厚度变化剧烈，该段地层基本由粘性土及泥砾组成，可视为上部浅层水的隔水底板。3数据采集本次工作采用电阻率测深和激电测深两种方法配合使用2 1先通过电阻率测深法大致圈定异常地段，再用激电测深法辅助勘查 2，主要目的是根据各参数的特征与参数间的对应关系1 4，识别赋水层位、判定富水性的强弱，为后续的钻探工作和水资源评价提供依据。3.1仪器选用本次工作仪器选用重庆地质仪器厂生产的DZD-6A型多功能直流电法仪，采用干电池进行工作供电，以军用被覆线进行连接，供电电极采用铜电极，测量电极采用不极化电极。3.2测线布设本次工作共布设电测深法测线5 条，点距2 5 0 m，测线垂直于河道布置4 条，平行河道布置1条，测线敷设范围覆盖拟选后备水源地，激电测深点在电阻率测深异常范围内布设 5，本次一共布设了8 0 个激电测深点，各测线具体布设分述如下，见图7。XH-1号线：布线方向东北-西南，方位角为3 6 度，该测线垂直于洋河，测线剖面反映河流冲积平原的岩性渐变情况。布设视电阻率测深点1 1 个。XH-2号线：布线方向东北-西南，方位角为3 2 度，该测线垂直于洋河，测线剖面反映河流冲积平原的岩性渐变情况。布设视电阻率测深点1 2 个。XH-3号线：布线方向东北-西南，方位角为3 1 度，该测线垂直于洋河，测线剖面反映河流冲积平原的岩性渐变情况。布设视电阻率测深点1 3 个。XH-4号线：布线方向东北-西南，方位角为4 3 度，该测线垂直于洋河，测线剖面反映河流冲积平原的岩性渐变情况。布设视电阻率测深点1 2 个。XH-5号线：布线方向为东南-西北，方位角为1 2 4 度，该测20陕西建筑2023年9 月总第3 3 9 期线平行于洋河布设，布设视电阻率测深点3 2 个。3.3工作装置本次电测深法野外工作采用对称四极装置，（AB/2）mi n=3m，（A B/2）m a x=2 5 0 m,MN/2取值为AB/2的1/3 1/5 0。激电测深法野外工作采用等比测量装置，（AB/2）m i n=3 m,（A B/2）m a x=2 5 0 m，MN/2 取值为AB/2的1/3 4成果解译工作区内不同岩层或地质体间存在较明显的电阻率差异，为利用电法推测不同深度地层的电性特征提供了地球物理勘探的前提条件。当不同地层岩石或地质体间富水性存在差异时，表现为视电阻率、视极化率的差异。本次物探勘查项目根据已知井位的井旁测深所得数据，对照岩心编录记录进行综合分析，以确定该地区不同地层岩性和含水层的参数值，依此推断未知区域的地层概况，本地区涉及的岩性物测参数值如下：卵石的电阻率相对最大，一般介于6 0 0-7 0 0 QM；砾石电阻率较高，一般介于5 0 0-600QM；砂的电阻率一般介于150-300QM；粉质粘土的电阻率一般介于3 0-1 0 0 QM。通过对已知井位柱状图与实测激电测深曲线对比，在该地区主要为河流沉积中的砂卵砾石层，在激电测深上的数据反映为半衰时TH一般值在0.7 5 一0.8，异常值在0.8 以上；衰减度背景值在0.35一0.4，有水值在0.4 以上；对于视极化率异常极大值与正常场值的比值应大于等于1.3 才可以认为富水异常；偏离度随水量增大而变小，即曲线的直线性变强时认为富水异常。图1 为XH-1测线视电阻率等值线剖面图，0-1 2 5 0 m（测点1-6）之间埋深5-1 5 m范围内，通过量板分析真电阻率p=50110M，推测为粘土层，富水性较差；1 2 5 0-2500m（测点6-1 1）之间埋深7-2 0 m范围内，真电阻率p=250650QM，表现为高阻异常，推测为卵砾石层，富水性较好；随着埋深增加，出现一层2 5-4 0 m厚含土砂砾石层，倾向北东，倾角较缓，真电阻率p=180250QM，厚度变化不明显，推测富水性一般；此层以下为贯穿整条测线的粘土夹砂砾石层，电阻率为p=110180QM，该层厚度为1 0-2 0 m，倾向北东，倾角较含土砂砾石层有所增大，推测富水性一般；剖面最下部为粘土层，电阻率p100QM，富水性较差。图2 是XH-2号线视电阻率等值线剖面图，埋深0-1 5 m范深度（m）-1.5-2.5-3.5-5-7.5-12.5-17.5-25-37.5630高程（）暖店湾620610600590580570560550540-530520510500电话书（0）图例490250500=1000m粉土层0=1802500含土砂砾石层D=1000m粘土层75010092506500砂卵砾石层g=180250Q含土砂砾石层D=1101800粘土夹砂砾石层P=10002粘土层12501500175020022502500离(m)图1剖面XH-1视电阻率等值线剖面图及地质剖面图2023年9 月总第3 3 9 期陕西建筑21围内，通过量板分析最大真电阻率p=200270QM，推测为砂夹砾石层，富水性一般；埋深1 5-7 0 m范围内，真电阻率p=180250QM，推测为含土砂砾石层，富水性一般，并在此层的1 5 0 0-2 5 0 0 m（测点7-1 2）之间为一层砂卵砾石层，真电阻率p=250650QM，厚度为25-50m，推测其具强富水性；埋深7 0-1 1 0 m范围内，真电阻率p=100150QM，推测为粘土夹细砂层，厚度变化均匀，富水性较差；剖面最下部为粘土层，电阻率p100QM，富水性较差。图3 为XH-3号线视电阻率直线剖面图，该剖面位于拟选水源地范围的边缘，埋深0-3 m范围内，通过量板分析最大真电阻率p=3050QM，推测为第四系覆盖层，富水性较差；埋深3-4 0 m范围内，真电阻率p=200270QM，推测为砂夹砾石层，富水性较好，并在此层1 5 0 0-2 5 0 0 m（测点7-1 3）之间为一层砂卵砾石层，真电阻率p=250650QM，厚度为2 5-3 5 m，推测其具强富水性；在这两层以下为贯穿整条线的砂卵砾石夹粘土层，电阻率1501 8 0 Q M，推测富水性一般，厚度为1 0-4 0 m且变化较大；下0-2 5 0 0 m（测点1-1 3）地层为厚度较大的粘土夹细砂层，电阻率p=100150QM，在测线的中部1 0 0 0-1 5 0 0 m范围该层没有被测穿。剖面最下部为粘土层，电阻率p100QM，富水性较差。图4 为XH-4号线视电阻率直线剖面图，该剖面位于拟选水源地范围的边缘，埋深0-3 m范围内，通过量板分析最大真电阻率p=3050QM，推测为第四系覆盖层，富水性较差；埋深2-1 0 m，5 0 0-2 0 0 0 m（测点3-9）之间，真电阻率p100QM，推测为粉土层，富水性差；埋深1 0-6 0 m，真电阻率1 5 0 1 8 0 QM，推测为1.52.53.567.5-12.517.5南新村1.80舍土砂陈石层粘土夹细砂层-1500新建庄6=2002700砂大陈石舍土砂砾石层*180砂卵陈石层-6500/车250750粘土夹细砂层1000125015001750202502002750此高（m)图2剖面XH-2视电阻率等值线剖面图-1:5253.5-5T：5-12.5-17.5-37.525TOoc33图例10015020图3部面XH-3视电阻率等值线剖面图230022陕西建筑2023年9 月总第3 3 9 期砂砾石夹粘土，富水性一般，厚度变化较大，其间有两个富水性较好的砂砾石层，一为砂夹砾石层，位于0-1 0 0 0 m（测点1-5）之间，埋深3 0-5 0 m，电阻率为p=200270QM,富水性一般，二为砂卵石层，位于1 5 0 0-2 5 0 0 m（测点7-1 2）之间，埋深3 0-5 0 m，电阻率p=250650QM，推测有较好富水性；该层以下地层为厚度较大的粘土夹细砂层，电阻率p=100 1 5 0 Q M，富水性一般；剖面最下部为粘土层，电阻率p100QM，富水性较差。图5 为XH-5号线视电阻率直线剖面图，该剖面位于拟选水源地范围的边缘，埋深0-3 m范围内，通过量板分析最大真电阻率p=3050QM，推测为第四系覆盖层，富水性较差；埋深2-1 0 m，5 0 0-2 0 0 0 m（测点3-9）之间，真电阻率p100QM，推测为粉土层，富水性差；埋深1 0-6 0 m，真电阻率1 5 0 1 8 0 M，推测为砂砾石夹粘土，富水性一般，厚度变化较大，其间有两个富水性较好的砂砾石层，一为砂夹砾石层，位于0-1 0 0 0 m（测点1-5）之间，埋深3 0-5 0 m，电阻率为p=200270QM，富水性一般，二为砂卵石层，位于1 5 0 0-2 0 0 0 m（测点7-1 2）之间，埋深3 0-5 0 m，电阻率p=250650QM，推测有较好富水性；该层以下地层为厚度较大的粘土夹细砂层，电阻率p=100 1 5 0 Q M，富水性一般；剖面最下部为粘土层，电阻率p100QM，富水性较差。位于拟选水源地中部，沿着洋河布设，走向SE-NW。该条测线视电阻率值西北方向（小号点，较东南方向（大号点）整体偏高，本剖面的2 5 0 0 米XH-1号线的2 0 0 0 米相交，从剖面图上可以看出，两条剖面的交点处电阻率变化一致，通过相互印证证明在本剖面2 5 0 0 m附近相对高阻的正确性。埋深0-3 m，视电阻率p=3050QM，推测为第四系覆盖层；0-2 5 0 0 m、4 0 0 0-4750m、6 0 0 0-7 7 5 0 m 之间，真电阻率p=250650QM，推测为砂卵砾石透镜体，厚度1 0-25m，推测具有较好的富水性；此层以下2 0-7 0 m，电阻率为p=180250QM，推测为含土砂砾石层，富水性一般；含土砂砾石层以下1 5-8 5 m，电阻率为p=100150QM，推测为粘土夹细砂层，富水性较差；剖面最下部为粘土层，视电阻率p100QM，富水性较差。在电阻率测深有异常的地段设置了4 0 个激电测深点，其中JD-2,JD-19,JD-20,JD-1,JD-9，JD-1 0 五个激电测深点出现异常，利用这几个点成激电测深视极化率等值线图如图6 所-1.5-2.5-3.5-5-7.5-12.5-17.5-25-37.5-507图例250500秒石爽新士上大砂75010012501801750图4面XH-4视电阻率等值线剖面图200225025002750#南（m)2023年9 月总第3 3 9 期陕西建筑23示，从图6 可以看出在深度1 5-9 0-1.5米范围内为砂卵砾石层和砂卵砾地下水水源地富水性较好的区域-2.5-3.5-5-7.5-125-17.5-25-37.5深度（m）0-1.5-2.5-3.5-5-7.5-12.5-17.5-2537.5-50-75198JD-2XH-51+63JD-33XH-1图例和选木源地芯用图7研究区后备地下水水源地综合解释平面图石夹粘土层，在JD-1，JD-9,JD-10三个点上电阻率较高，而图例2507501001250 15001750200225025002750300032508500375040004250450047505000525055057506000625085006750图5部面XH-5视电阻率等值线剖面图0.95JD-19JD-20图6激电测深视极化率等值线图4沙节2X10JPJD-5JDJH-9VD20JD-1850探制面线及线号7000725075007750离（m)1514141.25121.151.051.20.9508.25极化率（）图例JD-1JD-9台府工JD-XH-TD-1022-80JD-8131446XH秒邮石辉度等值线佳州就水区城且极化率一般在1.2-1.4 范围内，表明在这三个点的位置上地层富水性较好。由极化率高值所对应的极距乘以修正系数可以得到剖面线的含水层位置约为地下9 0 米左右，但在JD-9，JD-1 0 号点上含水层位置变浅。通过对电阻率测深和激电测深综合分析，确定了研究区后备JD-10点号宣花县XH-29D-26香建庄.XH+3光电用率测保点及编号用黄线圈定，并筛选出一个井位JD-1,如图7 所示。5结语在收集、分析已有地质资料的基础上，本次物探勘查先后开展了电阻率测深法、激电测深法工作基本查明了研究区的含水层特点O，结论如下：（1）整个研究区共完成电13XH-3阻率测深测线5 条，测线布置在洋河南岸，1 条测线沿河布置，其余测线均垂直于河流走向布5置，测区位置在洋河南镇附近。（2）从本测区各测线成果综合分析可知，各测线覆盖层厚微电调除红及编号D-1及推择井位度变化不大。大部分地区表层为第四系黄土层及种植土覆盖。（3）在拟建水源地测区24陕西建筑2023年9 月总第3 3 9 期内，从本测区5 条测线物探成果综合分析可知，在各剖面靠近洋河一端视电阻率相对最高，推断为砂卵砾石层，厚度较大，约为40-65m，为本区主要的含水层，其中在XH-1线的2 0 0 0-2 2 5 0 m砂卵砾石层厚度为最厚，砂卵砾石层下为含土砂卵砾石层，富水性较砂卵砾石层稍差。剖面的深层为粘土夹砂砾石层和粘土层，赋水性较差。（4）研究区砂层厚度总体趋势为靠近河道较厚，远离河道越来越薄，解译成果符合河流沉积的规律8。（5）通过对比分析各测点的物探解释成果，选取含水量可能较丰富及方便钻井施工的物探测点作为钻探推荐井位，推荐井位编号JD-1，推荐井深1 2 0 m左右，主要含水层为：深度1 0-20m，以砂砾石为主；深度4 0-100m，以含土砂砾石为主，推测水量1 4 0-1 9 0 m/hl9。参考文献1长春地质学院水文物探编写组.水文地质工程地质物探教程M.北京：地质出版社，1 9 8 0.2王振兴，李向全，侯新伟，刘玲霞，刘德玉.太行山前严重缺水地区地下水勘查实践-以灵寿县丘陵区为例 J南水北调与水利科技，2 0 1 2.0 3:1 2 7.1 3 2.3刘国辉，张献民，贾学民.地下水资源电法新技术.2 0 0 7.4傅良魁.应用地球物理教程-电法勘探，地质出版社，1 9 9 1.5王宇.电法勘探在地下水资源勘查中的应用 J.科学技术创新,2 0 1 9(1 6):3 4-3 5.6卜永宁.电法勘探方法在水文和工程地质中的应用 J.世界有色金属，2 0 2 2(2 4):1 7 8-1 8 0.7曹光奇，周彦勇，赵健，刘雷，王新营.综合电法在西宇庄村地下水勘探中的应用 J.西部探矿工程,2 0 1 8,3 0(0 4):1 5 0-1 5 3.8姬广柱，周强，侯国强.综合多种物探方法在贫水山区找水的实践 J.地下水.2 0 0 1(0 4):2 0 8-210.9李能勇.普通电法在广德县寻找地下水工作中的运用J.地质灾害与环境保护.2 0 1 8，29(01):93-96.10刘俊伯，张建.水文和工程地质中电法勘探应用实践 J.冶金管理.2 0 2 3(0 5).11哈连金，李海龙.电法勘探方法在水文和工程地质中的应用分析 J.世界有色金属.2 0 1 9(24).12朱超杰.电法勘探方法在水文和工程地质中的应用 J.中国石油和化工标准与质量.2 0 1 2,3 3(09).13侯海丽.电法勘探方法在水文和工程地质中的应用 J.内蒙古煤炭经济.2 0 1 8(0 9)14刘叶，欧东新.电法勘探方法在水文和工程地质中的应用探析 J.世界有色金属.2 0 2 2(1 3).