大地电磁法物探技术在供水源地水文地质详查中的应用

  1 项目背景

 

  阿拉善地处自治区西北边疆其境内降雨量偏小,生态环境脆弱,其境内有腾格里沙漠,乌兰布和沙漠和巴丹吉林沙漠,近几年由于人口牲畜增多,造成植被破坏,草场沙化速度增加,引起沙尘暴频繁发生,为了治理风沙源改善生态环境,许多草场进行了轮牧、休牧和围封转移,许多牧民迁移到其盟所在地巴彦浩特镇,近年来,由于阿盟近几年经济不断发展,城镇建设也向前推进,吸引了许多外来人口,为了美化环境,搞好城镇建设,提高巴彦浩特镇人民群众的生活质量,搞好招商引资工作。巴彦浩特镇的城市规模也在扩大,城镇美丽了,人口增加了,起到了巩固我国西北边疆,提高人民生活水平的作用,但同时由于城市需水量增加原有的几个地下水供水源地,由于长期供水,造成地下水位持续下降,单井涌水量逐渐减少,已经不满足发展中的巴彦浩特镇的需水量,因此城市供水任务相当紧迫,如不尽快解决,将严重影响巴彦浩特镇的城镇发展,和人民群众的日常生活,这一问题通过巴彦浩特镇领导的反映,引起自治区政府的高重重视,水利厅领导组织有关技术部门开展了巴彦浩特供水工程前期工作,在锡林高勒新井供水源地,水文地质详查工作中,为了弥补勘探孔控制范围有限的情况,开展了大地电磁法物探测量工作,通过物探电磁法测量,成果解释分析,得出了工作区内400m深度范围内的含水层结构,地层厚度及富水性分区等物探定量解释成果,为水文地质详查工作中的空白地区,提供了可供参考利用的水文物探工作成果。

 

  2 大地电磁法物探技术的原理和优势

 

  在50年代我国物探工作中的直流电法技术,在国民经济建设中发挥了重要作用,特别是在地质矿产中的找矿,交通部门、铁路、公路建设中的工程地质探测,石油部门的寻找储油构造,水利部门的水利工程物探,人畜饮水找水,煤炭部门的找煤 工作中,发挥了其设备轻便,工作成本低,提交成果快等优点。

 

  物探工作者将直流电法技术称为物探工作中的一枝花。但随着国民经济的发展到今天为止,物探技术不断发展提高,从仪器设备到方法技术,都有了长足的发展,由于交流电法物探技术有其固有的优势,比如设备更轻便,能够克服直流电法需人工跑极,劳动强度大的缺点,以及具有采样密度大,穿透能力强,解释速度快,精度高等优点,因此被认为是物探工作中新的一枝花。大地电磁法是属于物探技术中的交流电法技术,大地电磁法,又称大地电磁测深法,主要是通过接收不同频率的大地电磁场信号,来探测地下地质体的特征。大地电磁测深法,在水利行业中的代表性仪器为,美国产EH-4型连续电导率剖面仪,大地电磁测深法的工作原理是,通过仪器接收不同频率的大地电磁场信号,来探测不同深度地质体的埋深、厚度、产状等地质参数,通过用专用软件对探测数据解释,得出地下地层的岩性、厚度、颗粒大小,地质构造的产状等物探成果资料。进一步对物探成果资料进行分析解释,可以推断地下不同地层的富水性、厚度、埋深、分布范围,或者推断出地下矿体的厚度、产状、品位,以及地质构造的分布范围、深度及产状。EH4-4连续电导率剖面仪,有其优点如下:

 

  (1)设备轻便由于是测量大地电磁场,为天然场测量,因此一般情况下,不需人工激发源,免除了大型、沉重的供电设备,只需12v小电瓶给仪器供电就行,在特殊情况下,需要人工发射源时,有备用的发射机很轻便,1个人也能移动,使用12v小电瓶。 其测量电极采用20多m长的细电缆,连接4个不锈钢小电极和2个小磁棒,测1个测点时只布设1次,不用跑极工,因其工作原理是,通过不同频率的信号来探测不同深度,而不是象直流电法那样,用增加供电导线的长度来测深的,这样就大大的减小了劳动强度。

 

  (2)能在冬季施工,由于电磁波的穿透能力强,不受高阻屏蔽层的影响。因此能够穿透冻土层,探测冻层以下的地层,而直流电法由于冻土层影响,在冬季无法施工。能在沙漠地区开展工作,直流电法,在沙漠地区,由于接地条件不好造成信号微弱,有时无法开展工作,而EH-4仪器,由于备有人工发射源来增强信号,因此在沙漠地区也可以开展工作。 (3)成果资料解释自动化程度高,由于EH-4型仪器的数据采集和成图,采用计算机技术,有EMAGEM-2D和SUFER绘图软件,处理数据方便,出图快,而且仪器主机能显示和打印物探初步成果,给物探工作带来很大的方便。

 

  3 技术方案和质量控制

 

  在巴彦浩特镇供水源地的物探工作中,在已知勘探线的外围共布置4条大地电磁测深法剖面,测点170个,采用在工作布置图上先绘制测线、测点,然后用GPS实地找点放线,在质量控制方面,严格按物探规范开展工作,特别对于影响测量数据的干扰因素,尽量避免,比如高压线、公路,通讯发射塔等应远离,由于沙漠地区接地电阻大,尽量采用深打电极,或用人工发射机来增强信号,保证测量数据的准确可靠。另外在内业资料处理时,对数据严格筛选,删除误差大的数据,对所成图件反复对比修改,使其尽量符合实际情况。将误差限制到最低限度。

 

  4 探测效果评价

 

  该镇供水源地水文地质详查物探工作,结合已知钻孔资料 本着从已知到未知的解释原则,作出了4条电性—地质综合剖面图,图中反映出了区内400m深部范围内的地层厚度,岩性,地质构造的形态产状等地质情况,在分析电性—地质综合剖面图的基础上,又做了物探测区范围内的物探工作平面图,图中主要反映物探测区内,不同时代地层厚度、埋深,岩性及富水性分区,不同分区内的单井涌水量,推断地质构造的位置,走向,物探测线,测点及质量检查点,孔旁测深点等,这些图件可做为水源地布置供水井的参考依据,为水源地的下一步工作服务。

 

  5 结语

 

  物探大地电磁测深法具有设备轻便,采集数据点多,测量深度大,可测1000多m深,仪器灵敏度高,解释分析自动化程度高等优点,另外可不受高阻屏蔽层影响,能测量高阻地层以下岩层,特别是不用跑极,劳动强度小,探作简单可在车内操作等优点,近年来受到国土资源,水利行业的重视,相信在今后的工作中将更好的发挥其探矿、找水的功能。