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多线多点多层密集探测采样是精准找水定井的关键
——简评多种电磁物探法仪器的探测过程与耗时
富士达公司寇伟
一、一般电磁物探方法的探测过程与耗时
国内外电磁物探方法用于找水定井，以400米探测深度为准，且不讨论探测数据的精准程度，只比较探测的点数、深度层数及耗费的时间，以了解它们的探测方法、操作过程及工作效率。

1、普通电阻率法
在一个探测点上进行探测工作时，需要以探测点为基点，将两个探测电极沿探测线路的插在基点两边10米处；然后将电瓶的两极沿探测线路插在两边要探测深度处（探测400米深度时，两边个引线400米将电源引出端插埋入地下），一切准备好后，按键放电、读表、记录。

从10米到400米深度供需由近到远重复40次，探测到每下降10米的深度层的40个电阻率数据。

3个人探测一个点、40个层深，大约需要1小时才能完成。

2、激化电极法（激电法）
操作过程与电阻率法类似，只不过探测的指标更多，不仅有视电阻率，还有视激化率、半衰时、累加和、偏离度、自然电位、供电电流、一次场等几项指标。

由于与电阻率法相比增加了探测的指标，同时还需要增加不极化电极，探测耗时更长、操作更麻烦、耗电量更大。

3个人探测一个点、40个层深，大约需要2个多小时才能完成。

3、瞬变电磁法(TEM)
瞬变电磁法是利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式一次电磁场，用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流而产生的二次电磁场的空间和时间分布，从而解决有关地质问题的时间域电磁法。

每个测点可测量X、Y、Z 三个磁场分量的变化信息。

由于探测深度与发送线圈的匝数和周长、发送电流的大小、发送脉冲频率有关，且不存在与深度的一一对应关系，但要在一个点上得到基本描述出400米深度以上含水层情况的必要数据，几个人操作最少也要探测2个小时。

4、天然电场选频法
天然电场选频法可以说是频率域大地电磁MT方法的超简化版，顾名思义就是选择几个固定的频率点、探测其对应几个层深的天然电场电位值。

一般以三频点找水仪为多，最多的为一次单点探测30个频点（300米以上层深）。

使用时需要沿探测线路在基点两边10米处插埋入探测电极，调整适当的档位显示一个电位值信息、记录后，再换一个档位探测、
记录。

因大多数选频仪在一个点只能探测3-6个频点（层深）的数据，单点探测时两个电极不需要移动，探测一个物理点只需要10分钟，但得到的探测层深数据有限。

在目前常用找水定井方法中，如不考虑定井成功率，天然电场选频法是相对较快的。

假设是选频法可以探测40个频点的话，一个探测点最少也需要30分钟，这样来算也就不快了。

5、可控源大地电磁法（CSAMT）
基于电磁波的趋肤深度原理，利用改变频率进行不同深度的电测深。

一次发射电磁场，可同时完成多个（5—8个）探测点、每点7（V6）—40（V8）个测深点的探测。

在探测前需要在远离探测剖面线以外6-12公里的地方安放发电机和发射电机，然后在5—8个探测点上安放接收机、4个电极、2个磁极，才能进行探测。

在地形条件允许的情况下, 完成一个400米深度、间隔10米的视电阻率频率测深, 平均需要20分钟（V8）—1小时（V6）的探测时间。

由于需要8—10人配合、在6公里以外进行大功率放电，使用200万元左右的高端进口设备，使用时耗资较大，用于400米以上深度找水可谓是高射炮打蚊子。

二、VCT大地电磁场成像探水仪的特点和探测过程
1、具有可在任何地形地面环境探测的高灵敏度电磁感应探头
由于采用了高导磁率磁芯材料、特殊的的线圈结构和磁反馈前置放大电路，显著提高了对微弱磁场电磁感应的性能，磁场噪声降低、热稳定性和信噪比均有明显提高。

由于只需要用一个电磁感应探头探测，无论是土地、水泥地、石块、野外、或室内，仅三公斤多的探头可随手提起在任何地形地势进行探测。

2、单点探测简单、采集数据量大
探测一个物理点时只需要手提探头虚放在地面上，按一下采样键、等待三秒钟即可实现32—1000个频点（深度层）数据的采样工作。

由于探测数据自动存储在存储器内，最后统一处理，在探测点上等待3秒钟、液晶屏上显示下一个探测点时，即可手提探头移动到下一物理点进行探测。

方便、快捷、高效。

3、可一次设定多条线路、进行多点探测
在一个目标区域内进行勘探工作时，一次最多可以设定探测99条线路、每条线路探测99个物理点。

由于富士达VCT成像探水仪使用的是手提式高精度磁探头，可以手提探头边走边探测，为充分发挥VCT探水仪方便快捷的优势，可以设定在一条剖面线上间隔1
米1个物理点进行密集性探测，从而实现细密采样、大数据成像、高精度分析。

三、多线、多点、多层探测定井的思路及实现
1、多线、多点、多层探测定井的思路
一般使用现有物探设备进行探测定井时，探测人员要先根据自己的经验观测地形，判定哪个区块、沿哪个方向在地下可能会有含水层，就会在选定区块上确定一个剖面线，在线上隔10米、或隔20米一个点，探测几个或十几个点，每个点也只是按照自己的推断测取几个层深的数据，即使这样也要折腾半天或一天时间才能完成。

由于地下地质情况复杂、岩层构造各异，仅凭几个或十几个相隔10米或20米的探测点、纵深相隔几十米一层，怎么能枉自猜测地下的水文地质状况呢。

就像瞎子摸大象一样，只有从头到尾细细的摸一遍，才能描绘出大象的模样；若仅凭摸到的几个部位就去猜测大象的模样，肯定会得到似是而非的结果。

富士达VCT成像探水仪的探测思路，就是像构造三维立体图一样，每个探测点下可以分成32、64、或多达1000个深度层，每条线最大可以有99个探测点，由线上各物理点、每点纵深向下各深度层形成的二维图像就是一条探测线路的垂直剖面分析图；由于一次最多可以设定99条探测线路，由99个垂直剖面图就可以组合成一个地下地质结构的三维立体成像图。

就像显示器一样，扫描的行数和列数越多、组成图像的点数越密，显示出来的图像就越清晰、越逼真。

2、实现多线、多点、多层探测的技术支撑
根据实际探测需要和设定操作方便，富士达VCT探水仪一次最多可以设定99条探测线路，每条线最大可以有99个物理探测点。

根据不同的机型设计，每个物理探测点下可以分成32、64、或多达1000个深度层。

如：VCT-32TS型探水仪，最大探测深度为400米，从20米开始每隔10米探测采样一个数据；VCT-64TS探水仪，探测深度700米以上、探测深度层为64层；目前实际可辨识的探测深度可以达到3000米、中间由密到疏可细分为1000个深度层。

3、多线、多点、多层探测定井的意义
不少人错误地把“找水定井”误解为“找出地下哪里有水”，其实绝大多数地方的地下都有水的存在，无非是水多水少、或深或浅不同而已。

我的理解“找水定井定义”应该是：“在特定区域内找出含水量相对最大、能够满足用水需求的最佳位置确定井位”。

即使是经验丰富的水文地质专家，最多可以根据地质资料和地面情况综合分析，判断目标区域内的哪个地块地下会有聚水构造，进而缩小找水定井的勘探范围。

然而，毕竟是专家有限、其作用有限，定井还是离不开科学的探测仪器。

不论是多么精准的仪器，在地面某物理点上探测的信息，只能是代表向下纵深有限层点岩石的电性信息，而不可能代表周围一片，仅仅依靠几个或几十个探测点的数据，来表征整个区域的地质结构和含水层分布情况，显然是不全面、不科学、也是不可能的。

西瓜熟不熟从针孔里看不出来，一刀切成两半肯定就一清二楚了。

无论运用什么方法找水定井，
最有效的做法就是在目标区域内多探测一些线路并形成剖面图，东西、南北、横切、竖切、平切，探测的线路剖面越多、探测点越密集、层深间隔越小，对地下的地质结构描绘的就越清晰。

这样做的话，即使没有专家在地面上的观测和判断，没有专业知识和定井经验的外行人，也能清楚了解地下水系的分布和积聚情况，找到水源丰富的最佳位置确定井位。

4、进行多线、多点、多层探测定井的方案设计
在没有地形限制的情况下，若要在目标区域内找水定井，可视区域的大小先设计初测线路，一般可以5米或10米一个物理点、按照井字形沿东西、南北各探测两条线路，从剖面图上综合分析富水区所在的目标区块，然后在这一小范围内设计点间距为1米或2米的多条精细探测线路，分成东西、南北两个探测项目进行详探，相当于把目标区块切成有很多分层的小块块来观察，通过观测不同线、点、层的电性数据和图表，加以综合分析论证，就能够确定地下地质结构、断层构造断裂的位置、走向分布，破碎带的宽度与含水性，了解地层的垂向和横向变化以及与地下水的关系，这样才能精准无误地找到最佳打井位置。

5、进行多线、多点、多层精准探测的案例
在此以2014年3月在包头市固阳县铁矿石选矿厂区找水定井案例来说明。

探测地点为距磁铁矿几公里远的浅山区，选矿厂建在进山几百米的山坡上，坡下是一条宽20—40米的老河床。

固阳县本身就是一个缺水县，选矿厂周围更是难以打成水井。

这里考虑到用水方便、节省输水管路，我们先选择选矿厂东边沟里自南向北沟上方向初步探测了两条线路，两线之间距为20—30米，共设计每条线探测50点，点间距5米，每条线探测长度为250米。

先进行长距离、大间距初探的目的，是要先探明目标区域内地下的基本水文地质结构，找出相对富水区域。

通过分析，确定在初探线路的北段地下潜水层含水相对较好，便在这一目标区域进行精细探测。

先是选择偏东边进行了南北3线×35点、点间距2米的探测，从剖面图上看最西边的第3线（在沟的中间位置）含水量较大。

为精准起见，又自西向东排列3线进行了3线×35点、西东3线×25点两个项目，点间距都是1米。

经过综合分析，选择潜水层水源较多、低电位值层点连接情况较好、含水层相对较深（75米）的位置确定了井位。

由于使用潜孔锤设备打井，第二天中午井便打成了：打到35米开始有水，最后一层水在70多米深度，因20米以下没有下管，终孔深度为90米，出水量大于10吨/小时。

因地质结构复杂，富水区块少且连续性不好，该井的定井探测次数和点数比以往一般找水定井探测的多些。

初步探测一次，2线×50点=100个探测点；精细探测三次，两个项目为探测3线×35点=105个探测点、一个项目为探测3线×25点=75个探测点，合计共探测了11条线路、385个探测点，32个层深总共取得了12320个数据。

因选矿厂用水量大，又接着探测第二口井。

先在初探2线的南端显示含水量相对多点
的地方，南北探测了3线×40点（点间距1米），东西探测了5线×20点（点间距1米），分析了各线剖面图后，含水层点之间连接情况感觉都不是太理想，就舍弃了这块地方，再往山坡下（南）探测。

先自北向南粗探了1线×60点（点间距3米），找到潜水层水量较丰富的区域进行了3线×12点东西向、点间距2米的定位探测；选定了富水区域位置，又进行了北南向4线×35点、西东向3×25点的点间距为1米的精细探测，感觉井位应该定在偏东一点，就又在北南向的第4点附近探测了3线×30点（点间距1米），终于确定了井位。

定完了之后客户还是不放心，又以井位为中心隔一米一点探测了3线×7点进行了印证，结果与前面分析相符，感觉东1线的中间点似乎更能兼顾连接四方一些，就把井位又向东移动了1米，至此才算功德圆满。

第2口井探测线路多达26条、计642个探测点，按32个层深计算合计取得了20544个数据。

由于固阳购机客户是先给自己定2口井，所以特别细致，正好也多实践学习一下，上午定好的井正在施工，下午就很有耐心地探测了8个项目才定下第2口井，出水量为15
吨以上。

可以说这是我们发明了VCT成像探水仪以来找水定井用时最多（一天整）、探测点最多的一次。

两口井合计探测了1027物理探测点，取得了32864个探测数据，真正算得上大数据精准分析了。

这要是采用普通电阻率法仪，探测1027点、每点扯线放电探测32次，大约需要3个人干半年。

因客户要购买的是VCT-32TS浅密型探水仪，故按照32个层深分析软件计算探测点数据的，若是VCT-64TS型700米深层分析软件分析，数据量还要加倍。

即使是这样，分析软件计算列出供参考的数据图表就足称海量了：37条探测线路的垂直方向彩色剖面图，1027个探测点的纵深32层表征岩性的电位值柱形分析图，每条线路表征每个层深（37条线×32层）的1184个电位值柱形分析图（相当于其它方法形成的一个层深每个探测点的电性数据连线图，俗称剖面图）。

由此案例证明，探测线路如此之多、采样数据如此之巨、分析图表如此之详实、探测速度如此之快，可以说是目前国内外所有物探设备都不可能实现的。

只有富士达MT-VCT 大地电磁场成像探水仪，才有可能按照多线、多点、多层的方法进行探测定井，这就是VCT 成像探水仪找水定井的精髓之一。