强电干扰背景下的电法找水方法_鲁杏

第27卷第5期2013年10月资源环境与工程

Ｒesources Environment ＆Engineering Vol.27，No.5Oct．，2013

收稿日期：2012－09－03；改回日期：2012－09－12

作者简介：鲁杏（1988－），男，在读研究生，地球探测与信息技术专业，研究方向为固体矿产。E －mail ：lu．xing@

强电干扰背景下的电法找水方法

鲁

杏

（中国地质大学资源学院，湖北武汉430074）

摘

要：为查明武汉某特高压试验基地场区地下水分布特征，运用直流电法电测深和中间梯度法，对场区

电磁等干扰进行有效压制和处理，从而采集到有用的电测数据，取得了相应的物探找水效果。关键词：电测深;电干扰;有效中图分类号：P631．3;P641

文献标识码：B

文章编号：1671－1211(2013)05－0698－03

0引言

武汉特高压变电试验站位于武汉市江夏区凤凰山，地表全部为第四系浮土覆盖，地下基岩分布特征不明。该单位之前分别在场区南北部曾施工两口水井，结果在北部见到砂岩，水量少，且补给难以为继；南边

钻孔虽全孔灰岩，

但完全无水。物探工作正是在先期探水失败的背景上进行的，其具体地质任务是：运用直

流电法中的电测深和中间梯度法，

发现可能存在的富水构造，为水井井位选择提供地球物理依据。本次电法找水工作开展时该实验基地已投入运

行，工作电压高达100万V ，场区存在强大的电性干扰。由于施工时有针对性采取了抗干扰措施，从而取得了有用的电测数据。在进一步分析、认识异常信息的基础上，

较客观、合理地作出了异常解释，最终为钻探施工所查实，成功解决了该试验站的水源问题，取得了较好的找水地质效果。

1

地质及地球物理特征简述

1．1

水文地质概况

工区位于武汉市江夏区凤凰山南麓，地表全部为

第四系浮土覆盖。但北边凤凰山山头见有泥盆系五通组石英砂岩地层出露。据武汉市1ʒ5万水文地质资料分析，

场区构造部位属背斜与向斜之间的过渡部位，下伏基岩有可能是二叠系—三叠系地层，具体岩性有待物探工作判定。

先期施工的两口探水孔提供了相应的水文地质先导信息：工区地表第四系覆盖层以粘土为主，基本上不含水；场区北部为碎屑岩分布区，

属于基本不含水或赋水条件很差的地层；南部为灰岩分布区，虽属含水地层

但富水特征变化甚大，其中完整、致密的灰岩也不含

水，基岩富水条件受控于灰岩中发育的岩溶裂隙构造和断裂破碎带。

1．2地球物理特征分析

为满足武汉城市规划、建设的需要，多年来开展了

大量的物探工作，

也积累了较丰富的物性资料，现将测区不同地层（岩性）的电性成果资料归纳列于表1。

表1

武汉地区部分岩石电性成果表

Table 1

Ｒock electrical results in part area of Wuhan

岩性名称

ρ值（Ω·m ）变化范围

备注

第四系土层30 50石英砂岩＞800灰岩＞150泥岩50 70砂页岩60 80岩溶裂隙带

40 80

与岩溶发育程度密切相关

由上表可知，武汉市第四系土层的电性具有最低阻特征，一般为30 50Ω·m 。石英砂岩为最高阻；灰岩基岩为高阻；泥质碎屑岩以及炭质地层为低阻。当基岩中存在岩溶裂隙和断裂破碎带时会产生相应的低阻变异，它们是我们找水工作的主要目标。综上所述，本次物探找水对象之灰岩及其中发育的岩溶现象与其它围岩电性差异明显，物探找水具备地球物理前提。

2

电干扰特征分析

2．1

工业游散电流干扰

［1，2］

工业游散电流干扰主要由各类电气设备的接地端

所泄露入地电流引起。此类电干扰最为常见，通常在仪器表头上就能够直接观察到干扰电位。

国内在用的电法仪器，针对50Hz 工频干扰，都设计了基于滤波原理的抗干扰线路，如50周陷波器等，

认为其抗50周工频干扰可达60 80dB。实际上，当测点离干扰源过近（10m以内）时，仪器读数就完全不可信。近年来，随着都市化进程加快，中国城镇用电负荷大幅增长，电干扰源的密度和干扰强度相应也大幅攀升，对仪器的抗干扰性能也提出了更高要求。

本次在场区观测到几十到几百毫伏（变压器旁）的干扰电位，且幅值和极性会毫无规律的跳动变化，对数据的正常采集影响非常大，造成仪器读数不准、重复性很差。

2．2场区接地保护层干扰

众所周知，变电站和各类电气设备均配置有接地保护装置，该变电站于地下5m深度设了一定厚度的降阻层（降阻至nˑ10－1Ω·m），造成的干扰是采集到的视电阻率数据大幅值下降。针对第四系土层厚度约十米、下伏灰岩基岩的地电断面结构，武汉市区正常数据约在100 150Ω·m左右，但本次在灰岩分布区所测得的ρs仅数欧姆·米，场值明显畸变失真。

2．3空中超高压电线电磁感应干扰

在各类电性干扰因素中，架空电线的感应干扰影响最弱，但由于该实验站运行电压高达100万V，场区线下感应干扰强度也是前所未有，其在导线—电极间感生的干扰电位飘忽变化，造成仪器读数变化较大，取数困难。

3抗干扰措施及效果分析

3．1抗干扰措施

（1）由于试验站带电运行时工业游散电流和高压线电磁感应干扰过于强大，要求甲方作临时停电处理。限于管理权限，该站自主停电每次不能超过5h。

停电间歇中，我们选用施工效率较高、进程较快的中间梯度法观测，从而较有效地避开了干扰。

（2）布线方向为南北向，垂直于东西走向的高压架空线，以削弱干扰。

（3）针对甚低阻的降阻层干扰则首先选择场区东缘围墙脚下蔬菜地布线（3线）观测，因该线处于场区边缘，受降阻层影响最小。

（4）加强重复观测，每个测点（极距）均采取不少于四次重复读数，在删去明显的干扰数据后最终取多次读数的平均值作为最终观测结果。

采取上述措施后，最终采集到了三条测线（1线、2线、3线）基本合乎要求的视电阻率数据。

3．2效果分析

（1）图1、图2分别为3线和1线的中梯实测曲线。由图可见ρs曲线较为圆滑，基本显示了场区沿南北向的地质—电性特征。只是各测点视电阻率数值偏低，表明不同程度存在降阻层的低阻干扰

。

图1武汉市超高压实验基地3线中梯ρ

s

曲线图Fig.1ρs curve of line3intermediate gradient about ultrahigh

pressure experimental

base

图2武汉市超高压实验基地1线中梯ρ

s

曲线图Fig.2ρs curve of line1intermediate gradient about ultrahigh

pressure experimental base

（2）对比3线、1线中梯观测效果不难发现，相对

1线中梯曲线（图2），3线中梯曲线（图1）之ρ

s

曲线更为圆滑，幅值也基本正常，显然受到的畸变干扰较小，它所内涵不同地质体的地球物理信息也更易为我们识别。理所当然，3线的成果资料对全区资料的解释能发挥一定的指导作用。

（3）综合三条测线资料分析认为，场区南北两翼分布地层为高阻之灰岩（已施工的无水灰岩探孔位于470点/1线一带），中间的中低阻段为碎屑岩反映。值得注意的是南部（小号点）从高阻异常向低阻段的过渡部位，诸如550点 570点/3线、530点 550点/1线等，它们既反映了灰岩与碎屑岩的接触关系，同时也指示了接触带附近灰岩中的岩溶裂隙发育带。

（4）在中梯资料所圈定的低阻异常部位进一步布置了直流电测深工作，结果在570点/3线和570点/1线均获得了较清晰的凹陷状局部低阻异常，明显指示了灰岩中的岩溶裂隙发育带的赋存特征，产状近于直立，在东西方向上有一定展布延伸。

钻探验证结果，首先施工于570点/3线的ZK1孔，从70多米即见到岩溶，终孔于103m，获得了＞400m3/d的产水量；随后施工的ZK2孔（570点/3线）

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