联合剖面法在山区找水中的应用
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[ 关键词 ] 联合剖面; 电阻率; 山区找水; 断层破碎带
[ 中图分类号 ] P63113+ 22 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 1004- 1184 (2007) 05- 0112- 02
0 前言
联合剖面是电阻率剖面测量的一种变种, 从其物 理性质及电法分析, 该方法受体积勘察效应影响较小, 可提供电阻率剖面测量对直立电阻率接触面或含水构 造等所引起的视电阻率异常的分辨率。因此, 联合剖面 法更能满足山区电法找水的特点。
4 结束语
笔者曾多次运用联合剖面法在山区寻找岩层裂隙 水, 其找水效果相当显著, 成功率很高, 在低阻薄层上 或断裂破碎带上, 联合剖面曲线最大特点是在其上方 曲线“低阻正交点”。 这也是辨别地下低阻薄层或破碎 带存在的明显标志, 根据实测资料, 查明岩层断层破碎 带, 提供准确的水源井成井位置, 不盲目成井, 降低风 险, 减少资金投入, 起到了积极的作用, 因此, 这一方法 可以广泛运用于山区找水中。
( 上接第 51 页) 农田作物对降雨的调节作用与作物 的覆盖情况有着密切的关系, 当作物处在幼苗期时, 作 物覆盖度较小, 对降雨的调节作用也小, 大部分降雨将 直接到达地面; 当作物处在生长旺盛期时, 特别对高秆 作物 (如玉米、高粱) , 此时作物覆盖度较大, 对降雨的 调节作用增大, 大部分降雨将通过作物截留后, 顺作物 叶、茎到达地表。经试验, 当作物覆盖度较大时, 这种调 节作用将使降雨相对集中, 到达作物根部的雨水将成 倍增加。 因此, 作物覆盖度与产流的关系表现为: 当降 雨小于作物截留容量时, 除穿透雨量外, 大部分降雨将 被作物截留, 不会形成产流; 当降雨大于作物截留容量
经笔者对该区进行了实地考察后, 决定采用联合 剖面法的进行勘探, 使用的主机是 D ZD —4 多功能直
流电法仪, AO = OB = 300 m ,M N = 20 m , C 置垂直于 AB 联线 1 200 m 处, 使用 360 v 直流电源供电, 能有 效地压制外界因素的干扰, 实测获得其中一条剖面曲 线如图 3 所示。
图 3 淮北某企业区内联合剖面图
313 资料解释 曲线在 10～ 15 号点之间出现正交点, 解释在该区
间存在断层破碎带, 在 15 号为该处凹斗异常的最低 点, 定为成井的位置, 后经钻探证实, 地层段 180～ 210 m 之间岩石破碎含水, 终孔 240 m , 水量为 60 m 3 h, 缓 解了该区的供水问题。
[ 收稿日期 ] 2007- 07- 02 [ 作者简介 ] 吴占华 (1962- ) , 男, 安徽贵池人, 工程师, 主要从事地球物理测井工作。
112 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 29 卷 第 5 期 地下水 2007 年 9 月
相应位置上 ΘsA 出现极小而 ΘsB 出现极大, 如图 2 所示。
2 野外工作方法
211 供电极距的选择 联合剖面法极距的选择必须考虑到覆盖层的厚度
或地下水的埋深 (H ) 来 确 定, 一 般 AO = OB ≥3～ 5 (H )。 212 测量极距 M N 的选择
3 应用实例
311 地层情况 淮北某山区有一大型企业依山而建, 该区地形较
为平缓, 没有较大的沟谷和陡坡, 该区上覆土层平均厚 度约 20 m , 电极接地条件较好, 易于该方法的开展, 下 伏为奥陶系灰岩, 一直缺水。曾多次找几家打井队在未 做电法勘探的情况下盲目打井, 结果钻至 300 m 还无 出水迹象, 只得放弃, 使人力、物力造成了很大的浪费。 312 实测方法
2007 年 9 月 第 29 卷 第 5
期
G
地下水 round w a
te r
Sep 1, 2007 V o l129 NO 15
联合剖面法在山区找水中的应用
吴占华
(安徽省煤田地质局水文勘探队, 安徽 宿州 234000)
[ 摘 要 ] 联合剖面把四极对称视电阻率剖面分裂为两支, 两支曲线在低阻断层破碎带处由于电流 受低阻“吸引”的作用, 两支曲线经常出现交叉点 (正交点) , 是来辨别地下低阻薄层或断层破碎带的重要 标志, 是山区物探找水的重要手段。
山区找水实质上是寻找构造破碎带, 一般断层破 碎带的宽度不是很大, 如果 M N 过大, 则断层反映不明 显, 过小则信号较弱, 容易受地形条件的干扰, 根据实 践,M N 的距离取 20 m , 测点距离取 M N 2 的距离, 效 果较好。 213 测线方向的选择
测线方向即为布极线方向, 其方向的选取应尽量 垂直于预计断层破碎带的走向。
1 工作原理
联合剖面法装置是由两个三极排列装置 AM N ∞ 和 ∞M NB 联合组成, 如图 1 所示。
ΘsA =
KA
△U
I
A
(A
M
N
∞装置)
ΘsB =
KB
△U
IHale Waihona Puke Baidu
B
(∞M
N
B
装置)
式中: K A =
KB=
2Π
ΧA
M ·ΧA ΧM N
N
当装置 AM N ∞, ∞M NB 远离破碎带, 可视为点源
每个测点观测结果是用下列公式分别计算 Θs值:
图 2 低阻带对电极电流场“吸引”作用
当装置移近破碎带 Θ2 时, 低阻层 Θ2 对电场开始产 生影响, 对电极A 和B 的电流场产生“吸引”作用, 于是 在 M N 处的电源密度有 JMA N 上升及 JMB N 下降。 故 ΘsA 开 始增加, 而 ΘsB 开始减少。当 B 极进入 Θ2低阻带上方时, ΘsA 两线由极大开始下降, 而 ΘsB 由极小开始上升。 这是 由于后面的高阻 Θ1 介质对电源的“排斥”作用的结果。 使 JMA N 开始下降, JMB N 开始上升。当M N 进入低阻层 Θ2上 方的中间部位时, 此时 A , B 电极分别位于低阻带 Θ2的 两侧, A , B 电源受低阻带 Θ2同等程度的“吸引”作用。即 在 M N 处有 JMA N = JMB N , 所以 ΘsA = ΘsB。于是在低阻破碎 带 Θ2的上方两条 Θs曲线有一交点。 即低阻交点 (正交 点)。 当装置继续向前移动时, 两曲线又开始分离并在
A 和 B 形成的电场不受低阻破碎带 (Θs) 的影响。 其观
测结果 ΘsA = ΘsB →Θ。
图 1 联合剖面测量的电极排列
AM N 和 M NB 相对观测点“0”对称而置, 公共电 极 C 垂直于 A、B 联线置于无穷远 (实际上是垂直于 A 、B 联线的 3～ 5 倍 OA 的距离) , 在测量过程中, 假定 C 极对 M , N 点之间产生的电位差不起作用, 当移动整 个装置逐点测量, 在每一个测量点上进行两次视电阻 率观测, 一次 A、C 供电,M 、N 观测得 ΘsA , 另一次 B、C 供电,M 、N 观测得 ΘsB。以测线方向为横轴, 以垂直方向 表示 Θs值, 则在同一测线上得到 ΘsA 和 ΘsB 两条视电阻率 曲线。
时, 由于作物覆盖度影响, 将使到达作物根部的降雨强 度增大, 作物根部有利于形成产流。
3 结论
影响平原区降雨产流的各项因素中, 降雨强度、降 雨历时、土壤含水量、地面覆盖是主要因素, 植物截留、 填洼、雨期蒸发对产流也有一定影响。
参考文献 [ 1 ] 岑国平, 等 1 城市地面产流的试验研究 1 水利学报, 1997—
101
113 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
[ 中图分类号 ] P63113+ 22 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 1004- 1184 (2007) 05- 0112- 02
0 前言
联合剖面是电阻率剖面测量的一种变种, 从其物 理性质及电法分析, 该方法受体积勘察效应影响较小, 可提供电阻率剖面测量对直立电阻率接触面或含水构 造等所引起的视电阻率异常的分辨率。因此, 联合剖面 法更能满足山区电法找水的特点。
4 结束语
笔者曾多次运用联合剖面法在山区寻找岩层裂隙 水, 其找水效果相当显著, 成功率很高, 在低阻薄层上 或断裂破碎带上, 联合剖面曲线最大特点是在其上方 曲线“低阻正交点”。 这也是辨别地下低阻薄层或破碎 带存在的明显标志, 根据实测资料, 查明岩层断层破碎 带, 提供准确的水源井成井位置, 不盲目成井, 降低风 险, 减少资金投入, 起到了积极的作用, 因此, 这一方法 可以广泛运用于山区找水中。
( 上接第 51 页) 农田作物对降雨的调节作用与作物 的覆盖情况有着密切的关系, 当作物处在幼苗期时, 作 物覆盖度较小, 对降雨的调节作用也小, 大部分降雨将 直接到达地面; 当作物处在生长旺盛期时, 特别对高秆 作物 (如玉米、高粱) , 此时作物覆盖度较大, 对降雨的 调节作用增大, 大部分降雨将通过作物截留后, 顺作物 叶、茎到达地表。经试验, 当作物覆盖度较大时, 这种调 节作用将使降雨相对集中, 到达作物根部的雨水将成 倍增加。 因此, 作物覆盖度与产流的关系表现为: 当降 雨小于作物截留容量时, 除穿透雨量外, 大部分降雨将 被作物截留, 不会形成产流; 当降雨大于作物截留容量
经笔者对该区进行了实地考察后, 决定采用联合 剖面法的进行勘探, 使用的主机是 D ZD —4 多功能直
流电法仪, AO = OB = 300 m ,M N = 20 m , C 置垂直于 AB 联线 1 200 m 处, 使用 360 v 直流电源供电, 能有 效地压制外界因素的干扰, 实测获得其中一条剖面曲 线如图 3 所示。
图 3 淮北某企业区内联合剖面图
313 资料解释 曲线在 10～ 15 号点之间出现正交点, 解释在该区
间存在断层破碎带, 在 15 号为该处凹斗异常的最低 点, 定为成井的位置, 后经钻探证实, 地层段 180～ 210 m 之间岩石破碎含水, 终孔 240 m , 水量为 60 m 3 h, 缓 解了该区的供水问题。
[ 收稿日期 ] 2007- 07- 02 [ 作者简介 ] 吴占华 (1962- ) , 男, 安徽贵池人, 工程师, 主要从事地球物理测井工作。
112 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 29 卷 第 5 期 地下水 2007 年 9 月
相应位置上 ΘsA 出现极小而 ΘsB 出现极大, 如图 2 所示。
2 野外工作方法
211 供电极距的选择 联合剖面法极距的选择必须考虑到覆盖层的厚度
或地下水的埋深 (H ) 来 确 定, 一 般 AO = OB ≥3～ 5 (H )。 212 测量极距 M N 的选择
3 应用实例
311 地层情况 淮北某山区有一大型企业依山而建, 该区地形较
为平缓, 没有较大的沟谷和陡坡, 该区上覆土层平均厚 度约 20 m , 电极接地条件较好, 易于该方法的开展, 下 伏为奥陶系灰岩, 一直缺水。曾多次找几家打井队在未 做电法勘探的情况下盲目打井, 结果钻至 300 m 还无 出水迹象, 只得放弃, 使人力、物力造成了很大的浪费。 312 实测方法
2007 年 9 月 第 29 卷 第 5
期
G
地下水 round w a
te r
Sep 1, 2007 V o l129 NO 15
联合剖面法在山区找水中的应用
吴占华
(安徽省煤田地质局水文勘探队, 安徽 宿州 234000)
[ 摘 要 ] 联合剖面把四极对称视电阻率剖面分裂为两支, 两支曲线在低阻断层破碎带处由于电流 受低阻“吸引”的作用, 两支曲线经常出现交叉点 (正交点) , 是来辨别地下低阻薄层或断层破碎带的重要 标志, 是山区物探找水的重要手段。
山区找水实质上是寻找构造破碎带, 一般断层破 碎带的宽度不是很大, 如果 M N 过大, 则断层反映不明 显, 过小则信号较弱, 容易受地形条件的干扰, 根据实 践,M N 的距离取 20 m , 测点距离取 M N 2 的距离, 效 果较好。 213 测线方向的选择
测线方向即为布极线方向, 其方向的选取应尽量 垂直于预计断层破碎带的走向。
1 工作原理
联合剖面法装置是由两个三极排列装置 AM N ∞ 和 ∞M NB 联合组成, 如图 1 所示。
ΘsA =
KA
△U
I
A
(A
M
N
∞装置)
ΘsB =
KB
△U
IHale Waihona Puke Baidu
B
(∞M
N
B
装置)
式中: K A =
KB=
2Π
ΧA
M ·ΧA ΧM N
N
当装置 AM N ∞, ∞M NB 远离破碎带, 可视为点源
每个测点观测结果是用下列公式分别计算 Θs值:
图 2 低阻带对电极电流场“吸引”作用
当装置移近破碎带 Θ2 时, 低阻层 Θ2 对电场开始产 生影响, 对电极A 和B 的电流场产生“吸引”作用, 于是 在 M N 处的电源密度有 JMA N 上升及 JMB N 下降。 故 ΘsA 开 始增加, 而 ΘsB 开始减少。当 B 极进入 Θ2低阻带上方时, ΘsA 两线由极大开始下降, 而 ΘsB 由极小开始上升。 这是 由于后面的高阻 Θ1 介质对电源的“排斥”作用的结果。 使 JMA N 开始下降, JMB N 开始上升。当M N 进入低阻层 Θ2上 方的中间部位时, 此时 A , B 电极分别位于低阻带 Θ2的 两侧, A , B 电源受低阻带 Θ2同等程度的“吸引”作用。即 在 M N 处有 JMA N = JMB N , 所以 ΘsA = ΘsB。于是在低阻破碎 带 Θ2的上方两条 Θs曲线有一交点。 即低阻交点 (正交 点)。 当装置继续向前移动时, 两曲线又开始分离并在
A 和 B 形成的电场不受低阻破碎带 (Θs) 的影响。 其观
测结果 ΘsA = ΘsB →Θ。
图 1 联合剖面测量的电极排列
AM N 和 M NB 相对观测点“0”对称而置, 公共电 极 C 垂直于 A、B 联线置于无穷远 (实际上是垂直于 A 、B 联线的 3～ 5 倍 OA 的距离) , 在测量过程中, 假定 C 极对 M , N 点之间产生的电位差不起作用, 当移动整 个装置逐点测量, 在每一个测量点上进行两次视电阻 率观测, 一次 A、C 供电,M 、N 观测得 ΘsA , 另一次 B、C 供电,M 、N 观测得 ΘsB。以测线方向为横轴, 以垂直方向 表示 Θs值, 则在同一测线上得到 ΘsA 和 ΘsB 两条视电阻率 曲线。
时, 由于作物覆盖度影响, 将使到达作物根部的降雨强 度增大, 作物根部有利于形成产流。
3 结论
影响平原区降雨产流的各项因素中, 降雨强度、降 雨历时、土壤含水量、地面覆盖是主要因素, 植物截留、 填洼、雨期蒸发对产流也有一定影响。
参考文献 [ 1 ] 岑国平, 等 1 城市地面产流的试验研究 1 水利学报, 1997—
101
113 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net