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              貴州打井案例


              • 貴州打井案例

              貴州黔東地區是典型的巖溶山區,受自然條件的影響,居民缺水問題十分嚴重,因此開發利用地下水資源是解決該區缺水長期而有效的重要途徑之一。在黔東山區尋找地下水首先要根據水文地質條件圈定有利的地下水匯集區,然后再采用地球物理方法在有利的靶區內勘查含水斷裂構造破碎帶、裂隙帶(低阻帶),最后綜合分析水文地質資料、物探資料,確定成井最有利的鉆井位置。筆者通過參加近幾年黔東地區的抗旱找水物探測量工作認為:在結合水文地質資料基礎上,充分考慮山區地形起伏大、村莊電磁干擾強等因素,合理運用直流電法進行勘探,是巖溶山區尋找地下水資源最快捷有效的手段[1]。

                  2 黔東地區水文地質、地球物理特征

                  2.1 水文地質特征

                  貴州打井黔東地區地層以碳酸鹽巖為主,主要有三疊系、二疊系、奧陶系、寒武系灰巖、白云質灰巖、泥灰巖、白云巖、泥質白云巖、粉砂巖及頁巖等。區內巖溶作用非常強烈,溶孔、溶隙、溶洞及地下暗河十分發育,地表水常通過裂隙、斷裂、地表硝坑儲存運移于地下,根據賦存形式和水動力特征將巖溶水分為溶孔—溶隙水、溶隙—溶洞水、溶洞—管道水三種[2]。在巖溶山區尋找地下水就是尋找埋藏較淺(0~150 m)、儲存于表層巖溶帶中的巖溶水。

                  2.2 不同巖石、水的地球物理特征

                  絕大多數巖石的電阻率與其成分、結構、所含水分、所處外界溫度、壓力等關系有關,在其他條件相同的情況下,一般含水量大的巖石電阻率較低,而含水量小或干燥巖石的電阻率較高[3]。通過在黔東地區采用特定電法裝置實測可知:完整灰巖的電阻率在800~9 000 Ω·m之間,為中高阻電性特征;風化灰巖的電阻率在300~800 Ω·m之間,為中阻電性特征;白云巖的電阻率在600~6 000 Ω·m之間,為中高阻電性特征;覆蓋黏土層的電阻率在80~200 Ω·m之間,為低阻電性特征;含水巖溶及含水破碎帶的電阻率在50~500 Ω·m之間,為相對低阻電性特征;地下水的電阻率值在20~100 Ω·m之間,為低阻電性特征。

                  根據筆者近幾年收集的資料并結合實測成果分析,可將巖溶水的儲藏形式大體分為含地下水構造裂隙帶和破碎帶、含地下水的巖溶、含地下水的管道(網)三種類型。不同類型巖溶水的地球物理響應特征也不盡相同,故在勘查過程中可采用不同的地球物理方法組合來相互驗證。

                  3 貴州打井工作方法及原理

                  直流電法通過電極向地下供直流電以建立穩定電場,然后測量電極附近的電場分布,從而研究地下介質的分布狀態及變化規律[3],主要可分為人工場源的電阻率法、激發極化法、充電法和天然場源的自然電場法。在抗旱找水打井工程中,采用貴州地質儀器廠生產的DZD-6A多功能直流電法儀,以電阻率法為基礎,結合充電法開展工作,不僅提高了定孔的效率,同時也保證了機井的成功率。

                  3.1 電阻率法

                  直流電法中以巖石、礦石電阻率差異為基礎,通過改變供電電極與測量電極之間相對應的極距變化方法,測量不同深度介質電性變化,從而研究穩定電場在地下半空間的分布規律化[3,4]。在抗旱找水打井工程中,以高密度電阻率法和聯合剖面法為手段,效果顯著。

                  高密度電法具備采集信息量大,數據觀測精度高[5],可組合使用多種裝置形式的特點。其中溫納裝置(WN)最為常用,測量時,AM=MN=NB=a為一個電極距,探測深度隨著電極間距的增大而增大,主要適用于固定斷面掃面測量工作。

                  聯合剖面法裝置由兩個三極裝置聯合組成,其中電源的負極置于無窮遠處,電源的正極接向A極或B極,通過記錄供電時的視電阻率和研究地下一定深度范圍內的橫向電性變化情況,推測地下不均勻地質體的傾向,尤其在探測低阻板狀體或構造破碎帶方面有明顯的分辨能力。

                  3.2 充電法

                  通過向天然或人工露頭充電,并觀測研究充電電場的空間分布,從而推斷整個地下良導電地質體(礦體或者高礦化度地下水)及其圍巖的電性分布情況,主要有電位法、電位梯度法和直接追索等位線法3種觀測方式。特別是電位梯度法裝置操作方便,即是使電源負極B置于無窮遠,電源正極A位于充電體中,測量電極M和N保持1~2個測點距沿測線一起移動,逐點觀測電位差ΔU和供電電流I,然后計算歸一化電位梯度值,繪制歸一化梯度曲線,其分辨能力高,在充電法中最常用[3]。

                  3.3 組合原則

                  通過系統收集工作區的水文地質資料,初步了解工作區的巖石特征及斷裂、裂隙空間展布特征,以及地下水類型和對應的地球物理模型,再根據地球物理模型選擇適當的物探方法組合(如高密度電法和充電法組合、聯合剖面法和充電法組合等),既有時空尺度和方法上的組合, 也有同一方法不同裝置和數據的組合[6]。利用多種方法和多種裝置組合測量,以確定含水構造的空間展布特征,為確定鉆孔提供參考依據。


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