CN101373220B - 地下水双联电测法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下水双联电测法，该方法能在贫水基岩地区，准确无误地将曲线畸变的性质鉴定出来，通过对电测曲线畸变的分析确定定井位，克服了在基岩地区找水，用四极对称电测深法存在的问题，有效地排除了旁侧影响，且电测方法简单，误判率低，大大提高了成井率。

Description

地下水双联电测法

技术领域

本发明涉及一种水文地质勘查的物探方法，具体地说，是一种探测地下水的双联电测法，主要适用于在基岩地区，用于查明地下地质构造及岩石性质，寻找地下水。

背景技术

电法勘探简称电探或电测是地球物理勘探的一种，经常用于地下水或其他矿产的勘测。电阻率测深法有四极对称电测深，以下简称SD法电测深，偶极电测深、三极电测深等。其中应用最广的是SD电测深，它是前苏联在二十世纪三十年代研究出来的，几十年以来很少有所改进。使用此方法的前提是，各种岩层在地下都是成层状分布的，只是在垂向上，在不同深度发生变化，而在水平方向上都是不变的。各地的地质条件实际上都是千变万化的，不论在水平方向还是沿垂向都是不均匀的。尤其在基岩地区，由于在水平方向受地形、岩性、构造等诸因素的影响，各地的地下都是一种各个方向都不均匀的导电体，存在大量的不是探测目的的“干扰体”。

SD电测深法就是将测量电极M、N与供电电极A、B对称地布置在测点0两侧，M、N保持相对固定，A、B按一定规律同时向两侧挪动，测量A、B由近到远一系列视电阻率数值。再以AB/2为横坐标，以ρ_s值为纵坐标，绘制在双对数坐标纸上，联结成一条曲线，称为SD电测深曲线。借助该曲线可用一定的方法解析出地下的地质状况。

在基岩地区找水，用SD电测深主要存在以下问题：

一、在贫水基岩地区找水往往要找断层、裂隙带、岩脉等线状地质体，它 在电测深曲线上很容易被上述干扰体混淆或掩盖，因而用这些常规方法找水很难分析准确。

二、探测的岩体的体积主要是以AB为直径的地下的半球体。这个半球体也可以看作是以AO、BO为半径的两个四分之一球体。这两个四分之一球体内的岩性经常是差异较大的。一条曲线受到两个四分之一球体内岩性的共同影响，实际上就是一条混合型的曲线，必然会大大地降低其垂向探测的能力。

三、SD电测深曲线既受垂向地质条件变化的影响，又受AO、BO两个水平方向地质条件变化的影响，称旁侧影响。例如，挪动前A极(或B极)在硬岩层上，挪动后也许就到了软岩层之上。实践证明，旁侧影响对曲线造成的畸变比垂向影响对曲线造成的畸变要明显得多，在数量上也多得多。一条曲线中既有A方向旁侧影响造成的畸变，又有B方向旁侧影响造成的畸变，也有垂向影响造成的畸变，哪是真畸变，哪是假畸变是无法辨别的。在过去往往用“旁侧影响”来一言以蔽之，而不再深究。至于如何排除“旁侧影响”，如何分辨“真假畸变”，在该技术领域，从未解决，给电测找水工作造成了很大困难。

四、用常规的方法找水，由于受水平方向干扰体的影响，误判率高，越是在复盖层较薄的贫水地区，SD曲线越复杂，干扰体越是无处不在，大部分曲线都可能发生误判。在实际打井中，经常会遇到在SD上升曲线中有极明显的下降段或是下降曲线，而实际打井中什么低阻层也没有，越向下越硬，从而导致选定的井点打井成功率很低，普遍认为“测的不准”，极大地影响了电测找水的工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种地下水双联电测法，即在同一条直线上进行双向测量，将获得的两条曲线进行联合分析。克服了在基岩地区找 水，用四极对称电测深法存在的问题，有效地排除了旁侧影响，且易测，误判率低。

本发明所采用的技术方案为：

地下水双联电测法，步骤如下：

(1)、首先确定可能的富水地段，在该地段的任意一个测点作为测深点：

a、将测量电极M、N与供电电极A、B对称地布置在测点两侧，M、N保持相对固定，供电电极C位于A、B的中垂线上，同时也位于测量电极M、N的中垂线上，C极对M、N造成的电位差为0，供电电极A、B先后与电测仪的A接口相连接，测量电极M、N也分别与电测仪M、N接口相连接，供电电极C与电测仪B接口相连接，开启电测仪，进行测量。

本发明的技术方案依据的原理如下：

根据四极对称电测深法原理，AB同时供电进行测量时，它在MN之间形成的电位差用△∪^AB表示，电流强度用I表示，则测出的视电阻率

为：

${\mathrm{\ρ}}_S^{\mathrm{AB}}=\mathrm{\π}\frac{\mathrm{\Δ}{\∪}^{\mathrm{AB}}}{I}$ ——①

在M N的中垂线上设置一个无穷远C极，AC、BC分别供电，在M N之间形成的电位差分别用△∪^A和△∪^B表示，则测出的视电阻率分别为

和

${\mathrm{\ρ}}_S^{\mathrm{AB}}=2\mathrm{\π}\frac{\mathrm{\Δ}{\∪}^A}{I}$ $\frac{\mathrm{\Δ}{\∪}^A}{I}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_S^A}{2\mathrm{\π}}$ ——②

${\mathrm{\ρ}}_S^B=2\mathrm{\π}\frac{\mathrm{\Δ}{\∪}^B}{I}$ $\frac{\mathrm{\Δ}{\∪}^B}{I}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_S^B}{2\mathrm{\π}}$ ——③

又因为：△∪^AB＝△∪^A+△∪^B——④

将④式代入①式得：

${\mathrm{\ρ}}_S^{\mathrm{AB}}=\mathrm{\π}\frac{\mathrm{\Δ}{\∪}^A+\mathrm{\Δ}{\∪}^B}{I}=\mathrm{\π}(\frac{\mathrm{\Δ}{\∪}^A}{I}+\frac{\mathrm{\Δ}{\∪}^B}{I})$ ——⑤

再将②、③式代入⑤式，得：

${\mathrm{\ρ}}_S^{\mathrm{AB}}=\mathrm{\π}(\frac{{\mathrm{\ρ}}_S^A}{2\mathrm{\π}}+\frac{{\mathrm{\ρ}}_S^B}{2\mathrm{\π}})=\frac{1}{2}({\mathrm{\ρ}}_S^A+{\mathrm{\ρ}}_S^B)$ ——⑥

从⑥式得出，一条四极对称电测深曲线从理论上完全可以证明能分解成两条三极装置的电测深曲线。曲线A是垂向地质条件与A方向横向地质条件共同影响的综合反映。曲线B是垂向地质条件与B方向横向地质条件共同影响的综合反映。

b、在同一个测点分别测量与C极垂直的两个方向的视电阻率，绘制出

和 

两条电测深曲线。

(2)、对

和和

曲线中出现的畸变进行分析：

a、

和

两条曲线的线型和斜率大体一致，斜率无明显的负向变化，说明此地的地电条件在水平方向比较稳定，再用常规方法进行分析，以辨别富水性。

b、

和

两条曲线的线型一致，斜率差异较大或不大，其中一条或两条曲线上有畸变，再进行平移鉴定其性质。

c、

和两条曲线的线型一致，斜率差异较大，无明显畸变，说明两个方向的岩性条件差异较大，应根据当地不同岩性富水性的差异，重新布设测点，再进行电测。

d、其中一条曲线为上升曲线，另一条为下降曲线，或有较长的下降段，说明此地的地电条件十分不利，旁侧影响非常严重，其中的下降曲线或线段与该点的垂向变化无关。在上升曲线上出现畸变，再进行平移鉴定其性质。

所述的畸变，就是在测量曲线上出现的斜率发生明显的负向变化的线段。

(3)、对有畸变的曲线进行平移鉴定：

将测点向左或右平行移动一个极距，其极距为等距离，前后两条测线方向不能改变，C极方向不能改变的条件下，再另测出一条曲线，与平移前所测的曲线对比，判定其曲线畸变的性质及确定含水层的井位。

平移鉴定前后测出的两条曲线相比较，按以下进行判别：

a、测点向右移动一个极距，则新测的 曲线上的畸变拐点比原先的 

曲线上的同一个拐点向靠近测点的一端移动了一个极距；或测点右移后新的 

曲线上的畸变拐点比原 曲线上的畸变拐点向远离测点的一端移动了一个极距，该畸变为旁侧畸变；

测点向左移动一个极距，则新测的 

曲线上的畸变拐点比原先的 

曲线上的同一个拐点向靠近测点的一端移动了一个极距；或测点左移后新的 曲线上的畸变拐点比原 

曲线上的畸变拐点向远离测点的一端移动了一个极距，该畸变为旁侧畸变。

b、测点向左或向右移动后，在某一曲线上出现的畸变拐点的极距不发生平移，该畸变在这两个测点都是垂向畸变。

c、测点向左或向右移动后，在某一曲线上出现的畸变段消失，该畸变不是旁侧畸变，是在垂向上前一个测点有垂向畸变，后一个测点无垂向畸变；测点向左或向右移动后，原畸变段向相反方向移动，说明也不是旁侧畸变。这两种情况都是含水层的反映，都可以定井。

所述的垂向畸变，由测点下方的断层、裂隙等含水层的影响造成，在曲线上出现的负向变化，垂向畸变绝大部分是含水层的反映，极少数是岩性变化造成的。

所述的横向畸变，由A方向或B方向的干扰体所造成，在曲线上出现的负向变化又称旁侧畸变，而旁侧畸变的拐点处所在的位置或再向后一点，往往就是脉状体的位置。

本发明的地下水双联电测法，能在贫水基岩地区，准确无误地将曲线畸变的性质鉴定出来，同时也在垂向上存在的含水层准确无误地寻找了出来，大大提高了成井率。

附图说明

图1为本发明地下水双联电测法的布置方式示意图；

图2一图5为曲线中出现的畸变实例；

图6为平移鉴定实例，旁侧畸变；

图7为平移鉴定实例1，垂向畸变；

图8为平移鉴定实例2，垂向畸变；

图9为片麻岩电测找水实例；

图10为砂页岩电测找水实例。

具体实施方式

下面结合附图详述本发明最佳实施方式：

(1)、首先根据地质分析确定可能的富水地段，在该地段的任意一个测点O作为测深点：

a、如图1所示，将测量电极M、N与供电电极A、B对称地布置在测点O两侧，M、N保持相对固定，供电电极C位于A、B的中垂线上，同时也位于测量电极M、N的中垂线上，C极对M、N造成的电位差为O，供电电极A、B先后与电测仪的A接口相连接，测量电极M、N也分别与电测仪M、N接口相连接，供电电极C与电测仪B接口相连接，开启电测仪，进行测量。

b、在同一个测点分别测量与C极垂直的两个方向的视电阻率，绘制出 

和 

两条电测深曲线。

(2)、对 

和和 

曲线中出现的畸变进行分析：

a、如图2所示： 

和 

两条曲线的线型和斜率大体一致，斜率无明显的负向变化，说明此地的地电条件在水平方向比较稳定，再用常规方法进行分析。

b、如图3中O1点所示： 

和 

两条曲线的线型一致，斜率差异较大或不大，其中一条或两条曲线上有畸变，再进行平移鉴定其性质。

c、如图4所示： 和 两条曲线的线型一致，斜率差异较大，无明显畸变，说明两个方向的岩性条件差异较大，应根据当地不同岩性富水性的差异，重新布设测点，再进行电测。

d、如图5所示：其中一条曲线为上升曲线，另一条为下降曲线，或有较长的下降段，说明此地的地电条件十分不利，旁侧影响非常严重，其中的下降曲线或线段与该点的垂向变化无关。在上升曲线上出现畸变，再进行平移鉴定其性质。

(3)、对有畸变的曲线进行平移鉴定：

将测点向左或右平行移动一个极距，其AO极距要等距离，在前后两条AO曲线方向不能改变，C极方向不能改变的条件下，再另测出一条AO曲线，与平移前所测的曲线对比，进行判别。

a、如附图6，测点O1曲线南线上，拐点g坐标为(25，240)，将测点O1向北移动一个极距5米，新测的测点O2曲线南线上，畸变拐点g坐标为(30，190)，O1曲线拐点比O2曲线拐点向远离测点的一端移动了一个极距5米，可判定该畸变为旁侧畸变。

b、测点向左移动一个极距，新测的 

曲线上的畸变拐点比原先的 

曲线上的同一个拐点向靠近测点的一端移动了一个极距；或测点左移后新的 

曲线上的畸变拐点比原 曲线上的畸变拐点向远离测点的一端移动了一个极距，可判定该畸变为旁侧畸变。

c、如附图7，测点O1曲线上，拐点g坐标为(30，210)，测点O1向南移动一个极距5米后，新测的测点O2曲线上，拐点g坐标为(30，200)，出现的畸变拐点的极距未平移，仍在30米，说明该畸变在这两个测点都是垂向畸变，是含水层的反映，可在测点定井。

d、如附图8，测点O1曲线上，拐点g坐标为(30，68)，测点O1向东移动一个极距5米，新测的测点O2曲线上，畸变段消失，该畸变不是旁侧畸变，只是在垂向上前一个测点有垂向畸变，后一个测点无垂向畸变；如果测点移动后，原畸变段向相反方向移动，表明也不是旁侧畸变，两种情况都是含水层的反映，都可以定井。

实例1、

莱州市朱桥镇柞阳村属石英岩地区，其岩石坚硬，含水较少，静水位16米，现有十几眼大口井，井深皆30米以上，出水量20方/天左右，采用本发明方法，布设6个测点，进行电测，如附图3所示，测点1，测出的 

曲线在20-25米有畸变，然后将测点向A方向平移5米，测点2，测出的 

曲线畸变消失，鉴定说明平移前的测点 

线的畸变为垂向畸变。

经实际打井验证：26米以上岩石较破碎，出水量每昼夜达100方。继续用本发明方法进行电测，在该村找到一个井深53.5米，出水量21方/时的井位。

实例2

如附图9，首先根据地质分析确定出含水好的片麻岩地段，在该地段的任意一个测点1作为测深点，进行电测，在该点东线25米处的g点为畸变拐点，将测点O1向W移5米，测出O1曲线，确定此拐点为旁侧畸变拐点。将测点2布置在O1电测曲线上的g点处，测出了东西两支曲线，在E线25米-30米表现为畸变段。又将测点O2向东移了一个极距5米，在O2电测曲线发现该畸变段 已消失，证明其性质为垂向畸变，遂定井于测点2处。

经实际打井验证：井深50米，0-45米为粗粒片麻岩，无岩芯，出水量30方/时。

实例3：

如附图10，首先根据地质分析确定为砂页岩，以红色泥质砂岩为主。其中有一地段为青色砂岩较多，偏脆性。在该地段的任意一个测点O1作为测深点，进行电测，测出W、E二条曲线，E曲线向东30米有一旁侧畸变，推测为一条断层。将测点移至畸变拐点O₂处，重新进行电测，测出S、N二条曲线，其拐点皆为18米。再进行平移鉴定，将测点向北移极距3m，在O3电测曲线上发现畸变段消失，确定该畸变为垂向畸变，遂将井位定于测点O2处。

经实际打井验证：井深50米，出水量60方/时。

实例4

临朐县冶源镇栗沟村是一个石灰岩地区，常年缺水，曾用常规方法测定，打6眼二百多米深的机井，认为该地区无水。通过本发明电测方法，测定两眼井位，井深分别为150米和127米，出水量分别达到56方/时和60方/时。

实例5

莱州市朱桥镇庄头村属花岗岩地区，地处丘岭地带，用常规方法测定出的井点，钻井深度100米成了干井。通过本发明电测方法，测定6眼井，打成功了五眼，其中测定的一眼井，钻井深度99米，出水量每小时30方以上。另外四眼为大口井，井深30-35米，出水量200-500方以上。

Claims (2)

1.地下水双联电测法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、首先确定可能的富水地段，在该地段的任意一个测点作为测深点：

a、将测量电极M、N与供电电极A、B对称地布置在测点两侧，M、N保持相对固定，供电电极C位于A、B的中垂线上，同时也位于测量电极M、N的中垂线上，C极对M、N造成的电位差为0，供电电极A、B先后与电测仪的A接口相连接，测量电极M、N也分别与电测仪M、N接口相连接，供电电极C与电测仪B接口相连接，开启电测仪，进行测量；

b、在同一个测点分别测量与C极垂直的两个方向的视电阻率，绘制出

和

两条电测深曲线；

(2)、对

和

曲线中出现的畸变进行分析：

a、

和两条曲线的线型和斜率一致，斜率无明显的负向变化，说明此地的地电条件在水平方向比较稳定，再用常规方法进行分析，以辨别富水性；

b、

和

两条曲线的线型一致，斜率差异较大或不大，其中一条或两条曲线上有畸变，再进行平移鉴定其性质；

c、

和

两条曲线的线型一致，斜率差异较大，无明显畸变，说明两个方向的岩性条件差异较大，应根据当地不同岩性富水性的差异，重新布设测点，再进行电测；

d、其中一条曲线为上升曲线，另一条为下降曲线，或有较长的下降段，说明此地的地电条件十分不利，旁侧影响非常严重，其中的下降曲线或线段与该点的垂向变化无关，在上升曲线上出现畸变，再进行平移鉴定其性质；

(3)、对有畸变的曲线进行平移鉴定其性质：

将测点向左或右平行移动一个极距，其极距为等距离，前后两条曲线方向不能改变，C极方向不能改变的条件下，再另测出一条曲线，与平移前所测的曲线对比，判定平移鉴定前后测出的两条曲线畸变的性质及确定含水层的井位。

2.根据权利要求1所述的地下水双联电测法，其特征在于：所述判定平移鉴定前后测出的两条曲线畸变性质及确定含水层的井位，是按以下进行判别：

a、测点向右移动一个极距，则新测的

曲线上的畸变拐点比原先的

曲线上的同一个拐点向靠近测点的一端移动了一个极距；或测点右移后新的

曲线上的畸变拐点比原

曲线上的畸变拐点向远离测点的一端移动了一个极距，该畸变为旁侧畸变；

测点向左移动一个极距，则新测的

曲线上的畸变拐点比原先的

曲线上的同一个拐点向靠近测点的一端移动了一个极距；或测点左移后新的

曲线上的畸变拐点比原

曲线上的畸变拐点向远离测点的一端移动了一个极距，该畸变为旁侧畸变；

b、测点向左或向右移动后，在某一曲线上出现的畸变拐点的极距不发生平移，该畸变在这两个测点都是垂向畸变；

c、测点向左或向右移动后，在某一曲线上出现的畸变段消失，该畸变不是旁侧畸变，是在垂向上前一个测点有垂向畸变，后一个测点无垂向畸变；测点向左或向右移动后，原畸变段向相反方向移动，说明也不是旁侧畸变，这两种情况都是含水层的反映，都可以定井。

Images