CN102338889A - 一种用于勘察地下水源的二维高密度电阻率法 - Google Patents

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颜廷旭
王文欣
于升凤
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Abstract

本发明的目的是为了改进已有的高密度电阻率法，提供一种用于勘察地下水源的二维高密度电阻率法，其采用二维平面内平行线布点的二维断面成像，在需勘察的场区选定四条测线，选定电极距，该四条测线上布置多芯电缆、电极、钻孔、导电性助剂，多芯电缆接入采用温纳四极装置的高密度电阻率仪。接收从各电极传导到高密度电阻率仪的信号，解析所得数据，以作图软件相辅助，将电阻率按照9种区域分色显示，形成探测目标体内地电阻率分级显示的二维断面图，与该场区已有地质资料相结合，得出该场区地下水源分布情况。

Description

一种用于勘察地下水源的二维高密度电阻率法
技术领域
本发明涉及一种用于勘察地下水源的二维高密度电阻率法，尤其是涉及一种采用二维平面内平行线布点的二维断面成像的二维高密度电阻率法。
背景技术
近年来电阻率法勘探在水文工程与环境地质调查中应用较为广泛，然而常规的电阻率法由于其观测方式的限制不仅测点密度较稀，而且也很难从电极排列的某种组合上去研究地电断面的结构与分布，因此其所提供的关于地电断面结构特征的地质信息较为贫乏，无法对其结果进行统计处理和对比解释。在工程与环境地质调查中，常规电阻率法已难以满足实际工作的要求，为此人们开始将一些新的思想应用于传统电法测量上，对其进行改进。高密度电阻率法就是阵列思想应用于电阻率法的产物，阵列电法勘探的思想在20世纪70年代末期就有人开始考虑实施，英国学者所设计的电测深偏置系统实际上就是高密度电法的最初模式，80年代中期日本地质计测株式会社曾借助电极转换板实现了野外高密度电阻率法的数据采集，只是由于整体设计的不完善性，这套设备没有充分发挥高密度电阻率法的优越性，所以并未引起人们的重视，直到年代随着电子计算机的普及和发展，高密度电阻率法的优点才被越来越多的人认识。
高密度电阻率法作为一种高效便捷的勘探手段，目前在工程与环境地球物理探查中得到了广泛的应用，特别是在地下水资源勘察，重大场地的工程地质调查，坝基及桥墩选址，采空区及地裂缝探测，矿井水害防治等众多工程勘察领域均取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。高密度电阻率法采用温纳三电位电极系，在可以布设无穷远电极时可采用温纳联合三极装置。因此它具有温纳四极装置(w-α)、温纳偶极装置(w-β)、温纳微分装置(w-γ)、三极装置(w-A)、三极装置(w-B)、二极装置等多种测量形式，同时根据电极距布置的差异还可形成多种对地下结构体成像的测试装置，这为现场数据采集提供了有效的布置方法。本发明利用高密度电法进行地下水源勘察实例，进一步阐述其应用效果。
发明内容
一种用于勘察地下水源的二维高密度电阻率法，其采用二维平面内平行线布点的二维断面成像，具体内容如下：
在需勘察的场区选定四条测线，分别为测线1、测线2、测线3、测线4，各条线均采用相同的N个电极，N为小于50大于10的自然数，电极距为4-10米，该四条测线两两相互平行，不平行的线的夹角为75度至105度，且从空中正上方俯视在同一平面内，测线上布置多芯电缆、每个电极连在一个空心导杆上，置于地上的钻孔内，空心导杆和电极、钻孔由导电性助剂粘结成一体，布设于四条测线的多芯电缆分别以两头接入采用温纳四极装置的高密度电阻率仪。
接收从各电极传导到高密度电阻率仪的信号，利用高密度电法反演软件ResInv进行解析所得数据，并以winsufer作图软件相辅助，将电阻率按照0-5欧姆·米、5-10欧姆·米、10-15欧姆·米、15-20欧姆·米、20-25欧姆·米、25-30欧姆·米、30-35欧姆·米、35-40欧姆·米、40欧姆·米以上共9种区域分色显示，形成探测目标体内地电阻率分级显示的二维断面图，并将上述数据与该场区已有地质资料相结合，从而得出该场区地下水源分布情况。
根据场区的实际需要，本发明测线也可以设定为两组，组内多于两条的测线，且组内是两两相互平行的，如三条、四条、或更多，不同组间的测线距离可以相同，也可以不同。
根据场区的实际需要，本发明中为了适合地质或测试的条件，及满足电极与多芯电缆的紧密电连接，可以使用多种辅助紧固方式，如接电盒、电线铰接、绝缘设备防护、导电胶等多种形式。
根据场区的实际需要，本发明中的高密度电阻率仪也可以采用温纳联合三极装置、温纳偶极装置(w-β)、温纳微分装置(w-γ)、三极装置(w-A)、三极装置(w-B)、二极装置等多种测量形式。
根据场区的实际需要，本发明中的按电阻率数值分区也可选择以从零开始每3-15欧姆·米(自然数)之范围的任意数为间隔分级显示。
具体实施方式
实施例1
山东郯城A养殖场位于沙质地形区，其取水必须打井获得地下水源，抽取地下水以供养殖用水。该地表层为松散粘土层，厚度为8～25m不等，下覆为松散砂砾层，主要为干旱地区的季节性不稳定河流形成的产物，是含有地下水的赋存层位，但其厚度及空间稳定性分布情况需用实地探查方法进一步查明。
现场调查结合场区位置及现场实际，共设计4条测线，分别为测线1、测线2、测线3、测线4。各条测线均采用48个电极、电极距5m的数据采集方式。四条测线长度均为189米，且两两相互平行，测线1与2平行，测线3与测线4平行，测线1与测线3之间夹角为85度，四条测线均穿过某水井或机井。
利用高密 度电法反演软件ResInv3.0解析软件，并以winsufer8.0作图软件相辅助，将电阻率按照0-5欧姆·米、5-10欧姆·米、10-15欧姆·米、15-20欧姆·米、20-25欧姆·米、25-30欧姆·米、30-35欧姆·米、35-40欧姆·米、40欧姆·米以上共9种区域分色显示，形成探测目标体内地电阻率分级显示的二维断面图，其成图效果清晰明了。并将其电法剖面资料与已有地质等其它资料相结合，从而得出科学、合理的地质解释结果。图中电阻率分层以冷色调到暖色调从大到小递变来代表阻值的由低到高。从整个剖面来看，电阻率值明显为两个为部分，即浅色的低阻区和深色的相对高阻区，此为依据来确定基岩界面的埋深和起伏形态。
进一步根据上述电阻率分级原则进行了基岩面和新地层的划分，可推断基岩段内赋水性差，含水少或不含水，在新老地层接触处阻值不均匀，反映受古冲沟起伏地貌约束，冲积而成的不同厚度的砂砾层。该砂砾层接受地表渗流补给，为本区主要地下含水层。通过综合分析，最终确定有利含水点。设计水井位于该异常点上。后经80m处钻探证实，其下砂砾层富水良好，为较为理想水源井地。

Claims (1)

1.一种用于勘察地下水源的二维高密度电阻率法，其采用二维平面内平行线布点的二维断面成像，具体内容如下：
在需勘察的场区选定四条测线，分别为测线1、测线2、测线3、测线4，各条线均采用相同的N个电极，N为小于50大于10的自然数，电极距为4-10米，该四条测线两两相互平行，不平行的线的夹角为75度至105度，且从空中正上方俯视在同一平面内，测线上布置多芯电缆、每个电极连在一个空心导杆上，置于地上的钻孔内，空心导杆和电极、钻孔由导电性助剂粘结成一体，布设于四条测线的多芯电缆分别以两头接入采用温纳四极装置的高密度电阻率仪。
接收从各电极传导到高密度电阻率仪的信号，利用高密度电法反演软件ResInv进行解析所得数据，并以winsufer作图软件相辅助，将电阻率按照0-5欧姆·米、5-10欧姆·米、10-15欧姆·米、15-20欧姆·米、20-25欧姆·米、25-30欧姆·米、30-35欧姆·米、35-40欧姆·米、40欧姆·米以上共9种区域分色显示，形成探测目标体内地电阻率分级显示的二维断面图，并将上述数据与该场区已有地质资料相结合，从而得出该场区地下水源分布情况。
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