三维直流电阻率法在水源井探测中的应用研究

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1、第39卷第5期2012年10月中国地质GEoLoGYINCHINAV01．39．No．5oct．．2012三维直流电阻率法在水源井探测中的应用研究刘向红，张平松z孙林华，陈松·f1．宿州学院地球科学与工程学院，安徽宿州234000；2．安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南232001)提要：水是人类生存不可缺少的重要资源，也是制约区域经济发展的瓶颈。研究区域的主要供水层为灰岩裂隙水，利用直流电阻率法寻找地下水资源，布置了2个测站，共长610m，借助网络并行电法仪器设备wBD—GD采集数据，运用三维反演软件立体成像．根据实际需求选取了6个不同深度的水平切片，立体确定了水源井的大体位置，即既确

2、定了水源井的平面位置．还确定了水源井的合理深度，后经验证效果显著，为山区石料厂的生产及生活提供了保障。关键词：网络并行电法；视电阻率；三维反演；拟断面图；含水岩层中图分类号：P641．7文献标志码：A文章编号：1000—3657(2012)05—142卜061引言我国目前的水资源还是比较缺乏的．特别是一些山区．水的因素严重限制着当地经济的发展．是人民生活与生产的瓶颈。因此．山区找水是促进当地经济发展的关键因素。以往，为了满足某些单位、地区的用水需要．常采取水文地质找水法，主要依据地貌来寻找构造破碎带．该方法简单方便，但准确率不高。为了提高找到地下水的效率及准确率．近年来涌现了一些新兴方法【

3、1]．地下含水地层与围岩的电阻率存在极大差异，于地层是高阻，含水层是低阻，基于这种典型差异为前提．可联合使用cs√蝴T与高密度电阻率法寻找不同深度的地下水【2】：激电法是利用激电二次场的大小与衰减快慢地不同推断岩体的含水情况．其最大的优点是受地形影响小．对岩溶裂隙水的水位埋深和相对富水带反映都比较直观：电测深法是研究垂向地质构造的地球物理方法．该方法主要用于探测地层、岩性在垂直方向的电性变化．解决与深度有关的地质问题．可寻找位移稳定的含水层，确定其顶底板埋深；放射性侥法是利用地质体的放射性特征．通过收集氡的oc辐射体．并根据收集量值的大小．推断地下构造及岩体的富水情况嘲；当然，目前应用的方

4、法还有核磁共振法【4_5】、瞬变电磁法【q等。本文利用新的电法仪器设备(网络并行电法仪wBD—Gd)，对上窑森林公园附近的石料厂水源井工程进行探测，借助三维反演技术对采集的数据做了处理．并取得了一定的成果。2网络并行电法探测技术及三维反演原理直流电法探测是以探测区域的电性差异为基础的．由于被探测介质与其围岩介质存在较大的电性差异．因此可以采用电法探测技术划分出异常情况。传统电法勘探有电测深、电剖面和高密度电法技术．本次探测中采用的是网络并行电法技术嗍。网络并行电法是在高密度电法勘探基础之上发展起来的一种新技术。它既具有集电测深和电剖面法于一体的多装置、多极距的高密度组合功能：同时．还具有多

5、次覆盖叠加的优势．大侧向探测距离为电极控制段的长度。由于采用网络并行技术．在数据采集时具有同时性和瞬时性．使得电法图像更加真收稿日期：2012—03—25：改回日期：2012一06—20基金项目：安徽省煤矿勘探工程技术研究中心开放课题(2012YKFl4)资助。作者简介：刘向红，男，1983年生，硕士，助教；E—mail：huXianghon酊0@163．com。中国地质实合理．大大提高了视电阻率的时间分辨率。本次探测使用的网络并行电法仪．目前仪器有64道电极。传统的高密度电法仪器均为一次供电．有两个测量电极测一次电位值．电极间的转换依靠电极转换器实现，即为串行采集数据。网络并行电法，最大

6、优势在于任一电极供电．可在其余所有电极同时进行电位测量．即并行采集电位．同时可清楚地反映探测区域的自然电位、一次场电位和二次场电位的变化情况．采集数据效率比传统的高密度电法仪大大提高．是电法勘探技术的新发展．是国内外率先使用的方法。传统的高密度电法仪采集方式分为二极、三极、偶极、对称四极、微分等多种温纳装置，每次采集选用某一种。而网络并行电法仪数据采集方式仅两种：AM法和ABM法(图1)。AM法：如测线上布置64个电极．则任一单电极(A极)供电时。其余63个电极(M极)同时采集电位，一次采集的数据可进行所有点电源场的电阻率反演，包括二极、三极等装置：ABM法：由任两个电极组成偶极供电(AB

7、极)，其余62个电极(M极)同时采集电位数据，一次采集的数据可进行所有双点电源场的电阻率反演．包括偶极、对称四极、微分装置。这样网络并行电法仪数据采集效率与串联采集相比．不仅采集效率大大提高．而且可进行多种装置电阻率反演．包括目前广泛使用的高密度电法和高分辨地电阻率法””。电阻率三维反问题的一般形式可表示为厶舀=G△卅式中：G为Tacobi矩阵：△(f为观测数据d和正演理论值磊的残差向量；△晰为初始模型m的修改向量。对于