大地電磁法物探技術(shù)在供水源地水文地質(zhì)詳查中的應用

  1 項目背景

 

  阿拉善地處自治區西北邊疆其境內降雨量偏小,生態(tài)環(huán)境脆弱,其境內有騰格里沙漠,烏蘭布和沙漠和巴丹吉林沙漠,近幾年由于人口牲畜增多,造成植被破壞,草場(chǎng)沙化速度增加,引起沙塵暴頻繁發(fā)生,為了治理風(fēng)沙源改善生態(tài)環(huán)境,許多草場(chǎng)進(jìn)行了輪牧、休牧和圍封轉移,許多牧民遷移到其盟所在地巴彥浩特鎮,近年來(lái),由于阿盟近幾年經(jīng)濟不斷發(fā)展,城鎮建設也向前推進(jìn),吸引了許多外來(lái)人口,為了美化環(huán)境,搞好城鎮建設,提高巴彥浩特鎮人民群眾的生活質(zhì)量,搞好招商引資工作。巴彥浩特鎮的城市規模也在擴大,城鎮美麗了,人口增加了,起到了鞏固我國西北邊疆,提高人民生活水平的作用,但同時(shí)由于城市需水量增加原有的幾個(gè)地下水供水源地,由于長(cháng)期供水,造成地下水位持續下降,單井涌水量逐漸減少,已經(jīng)不滿(mǎn)足發(fā)展中的巴彥浩特鎮的需水量,因此城市供水任務(wù)相當緊迫,如不盡快解決,將嚴重影響巴彥浩特鎮的城鎮發(fā)展,和人民群眾的日常生活,這一問(wèn)題通過(guò)巴彥浩特鎮領(lǐng)導的反映,引起自治區政府的高重重視,水利廳領(lǐng)導組織有關(guān)技術(shù)部門(mén)開(kāi)展了巴彥浩特供水工程前期工作,在錫林高勒新井供水源地,水文地質(zhì)詳查工作中,為了彌補勘探孔控制范圍有限的情況,開(kāi)展了大地電磁法物探測量工作,通過(guò)物探電磁法測量,成果解釋分析,得出了工作區內400m深度范圍內的含水層結構,地層厚度及富水性分區等物探定量解釋成果,為水文地質(zhì)詳查工作中的空白地區,提供了可供參考利用的水文物探工作成果。

 

  2 大地電磁法物探技術(shù)的原理和優(yōu)勢

 

  在50年代我國物探工作中的直流電法技術(shù),在國民經(jīng)濟建設中發(fā)揮了重要作用,特別是在地質(zhì)礦產(chǎn)中的找礦,交通部門(mén)、鐵路、公路建設中的工程地質(zhì)探測,石油部門(mén)的尋找儲油構造,水利部門(mén)的水利工程物探,人畜飲水找水,煤炭部門(mén)的找煤 工作中,發(fā)揮了其設備輕便,工作成本低,提交成果快等優(yōu)點(diǎn)。

 

  物探工作者將直流電法技術(shù)稱(chēng)為物探工作中的一枝花。但隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展到今天為止,物探技術(shù)不斷發(fā)展提高,從儀器設備到方法技術(shù),都有了長(cháng)足的發(fā)展,由于交流電法物探技術(shù)有其固有的優(yōu)勢,比如設備更輕便,能夠克服直流電法需人工跑極,勞動(dòng)強度大的缺點(diǎn),以及具有采樣密度大,穿透能力強,解釋速度快,精度高等優(yōu)點(diǎn),因此被認為是物探工作中新的一枝花。大地電磁法是屬于物探技術(shù)中的交流電法技術(shù),大地電磁法,又稱(chēng)大地電磁測深法,主要是通過(guò)接收不同頻率的大地電磁場(chǎng)信號,來(lái)探測地下地質(zhì)體的特征。大地電磁測深法,在水利行業(yè)中的代表性?xún)x器為,美國產(chǎn)EH-4型連續電導率剖面儀,大地電磁測深法的工作原理是,通過(guò)儀器接收不同頻率的大地電磁場(chǎng)信號,來(lái)探測不同深度地質(zhì)體的埋深、厚度、產(chǎn)狀等地質(zhì)參數,通過(guò)用專(zhuān)用軟件對探測數據解釋,得出地下地層的巖性、厚度、顆粒大小,地質(zhì)構造的產(chǎn)狀等物探成果資料。進(jìn)一步對物探成果資料進(jìn)行分析解釋,可以推斷地下不同地層的富水性、厚度、埋深、分布范圍,或者推斷出地下礦體的厚度、產(chǎn)狀、品位,以及地質(zhì)構造的分布范圍、深度及產(chǎn)狀。EH4-4連續電導率剖面儀,有其優(yōu)點(diǎn)如下:

 

  (1)設備輕便由于是測量大地電磁場(chǎng),為天然場(chǎng)測量,因此一般情況下,不需人工激發(fā)源,免除了大型、沉重的供電設備,只需12v小電瓶給儀器供電就行,在特殊情況下,需要人工發(fā)射源時(shí),有備用的發(fā)射機很輕便,1個(gè)人也能移動(dòng),使用12v小電瓶。 其測量電極采用20多m長(cháng)的細電纜,連接4個(gè)不銹鋼小電極和2個(gè)小磁棒,測1個(gè)測點(diǎn)時(shí)只布設1次,不用跑極工,因其工作原理是,通過(guò)不同頻率的信號來(lái)探測不同深度,而不是象直流電法那樣,用增加供電導線(xiàn)的長(cháng)度來(lái)測深的,這樣就大大的減小了勞動(dòng)強度。

 

  (2)能在冬季施工,由于電磁波的穿透能力強,不受高阻屏蔽層的影響。因此能夠穿透凍土層,探測凍層以下的地層,而直流電法由于凍土層影響,在冬季無(wú)法施工。能在沙漠地區開(kāi)展工作,直流電法,在沙漠地區,由于接地條件不好造成信號微弱,有時(shí)無(wú)法開(kāi)展工作,而EH-4儀器,由于備有人工發(fā)射源來(lái)增強信號,因此在沙漠地區也可以開(kāi)展工作。 (3)成果資料解釋自動(dòng)化程度高,由于EH-4型儀器的數據采集和成圖,采用計算機技術(shù),有EMAGEM-2D和SUFER繪圖軟件,處理數據方便,出圖快,而且儀器主機能顯示和打印物探初步成果,給物探工作帶來(lái)很大的方便。

 

  3 技術(shù)方案和質(zhì)量控制

 

  在巴彥浩特鎮供水源地的物探工作中,在已知勘探線(xiàn)的外圍共布置4條大地電磁測深法剖面,測點(diǎn)170個(gè),采用在工作布置圖上先繪制測線(xiàn)、測點(diǎn),然后用GPS實(shí)地找點(diǎn)放線(xiàn),在質(zhì)量控制方面,嚴格按物探規范開(kāi)展工作,特別對于影響測量數據的干擾因素,盡量避免,比如高壓線(xiàn)、公路,通訊發(fā)射塔等應遠離,由于沙漠地區接地電阻大,盡量采用深打電極,或用人工發(fā)射機來(lái)增強信號,保證測量數據的準確可靠。另外在內業(yè)資料處理時(shí),對數據嚴格篩選,刪除誤差大的數據,對所成圖件反復對比修改,使其盡量符合實(shí)際情況。將誤差限制到最低限度。

 

  4 探測效果評價(jià)

 

  該鎮供水源地水文地質(zhì)詳查物探工作,結合已知鉆孔資料 本著(zhù)從已知到未知的解釋原則,作出了4條電性—地質(zhì)綜合剖面圖,圖中反映出了區內400m深部范圍內的地層厚度,巖性,地質(zhì)構造的形態(tài)產(chǎn)狀等地質(zhì)情況,在分析電性—地質(zhì)綜合剖面圖的基礎上,又做了物探測區范圍內的物探工作平面圖,圖中主要反映物探測區內,不同時(shí)代地層厚度、埋深,巖性及富水性分區,不同分區內的單井涌水量,推斷地質(zhì)構造的位置,走向,物探測線(xiàn),測點(diǎn)及質(zhì)量檢查點(diǎn),孔旁測深點(diǎn)等,這些圖件可做為水源地布置供水井的參考依據,為水源地的下一步工作服務(wù)。

 

  5 結語(yǔ)

 

  物探大地電磁測深法具有設備輕便,采集數據點(diǎn)多,測量深度大,可測1000多m深,儀器靈敏度高,解釋分析自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),另外可不受高阻屏蔽層影響,能測量高阻地層以下巖層,特別是不用跑極,勞動(dòng)強度小,探作簡(jiǎn)單可在車(chē)內操作等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)受到國土資源,水利行業(yè)的重視,相信在今后的工作中將更好的發(fā)揮其探礦、找水的功能。