找水的幾種方法

找水的幾種方法

中國(guó)中部的低山和丘陵是著名的貧水區(qū)，也經(jīng)歷了50年的特別干旱。當(dāng)?shù)鼐用竦那闆r復(fù)雜，需要飲用水。省級(jí)地質(zhì)勘察隊(duì)奉命進(jìn)行全面的應(yīng)急抗旱和水保護(hù)工作。在某縣西北部低山丘陵貧水區(qū),勘探人員利用綜合物探方法,線點(diǎn)結(jié)合,快速定井10口,在老干井旁打出地下水,成井率達(dá)到100%,及時(shí)有效地緩解了旱情。1低山丘陵地區(qū)含水層某縣出露地層代表多個(gè)不同時(shí)代特征,包括中下元古界、寒武系、石炭系、二疊系、新近系和第四系。工作區(qū)地下水類(lèi)型主要為松散巖類(lèi)孔隙水,低山丘陵地帶分布第四系坡洪積物,該區(qū)域比較好的含水層由中更新統(tǒng)(Q2)、下更新統(tǒng)(Q1)和新近系(N)的砂礫石層、砂層及半膠結(jié)砂礫巖組成,底板埋深一般在70~200m。砂(礫)層膠結(jié)差、孔隙發(fā)育時(shí)則含水,若膠結(jié)較好,則無(wú)水或弱含水。粘土、亞粘土具有低阻特征,砂礫石、中粗砂具有高阻特征,含水部位具有相對(duì)低阻特征,電性差異明顯,具備電法找水的地球物理前提。2視電阻率測(cè)深法資料查閱和當(dāng)?shù)刈咴L調(diào)查結(jié)果表明,工作區(qū)只有少量的水井,單井涌水量3~10m3/h,井深一般40~70m,大多數(shù)為干井。根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)、水文地質(zhì)的基本特征及快速定井的緊急要求,本次物探定井工作綜合選用簡(jiǎn)便快捷的天然電場(chǎng)選頻法和視電阻率測(cè)深法,先以天然電場(chǎng)選頻法剖面,找出含水地段,再以點(diǎn)上視電阻率測(cè)深曲線特征,推斷含水層的位置和埋深。方法有效性試驗(yàn)則選擇已知水井和干井,從井旁綜合物探曲線上確認(rèn)含水特征。天然電場(chǎng)選頻法是一種被動(dòng)源法,同其它物探方法相比,具有設(shè)備輕便簡(jiǎn)單、需用人工少、工作效率高、測(cè)線布設(shè)靈活、受施工場(chǎng)地限制小等特點(diǎn),在快速尋找含水低阻體方面有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。電阻率測(cè)深法觀測(cè)與研究同一測(cè)點(diǎn)下垂直方向不同深度范圍地質(zhì)體電阻率的變化規(guī)律,通過(guò)對(duì)電測(cè)深曲線所反映的地電斷面的分析,便可了解測(cè)點(diǎn)下部地質(zhì)情況的垂向變化。對(duì)于松散巖類(lèi)孔隙水來(lái)說(shuō),在一定范圍內(nèi)具有一定的成層性,因而有可能劃分出含水層的厚度、埋深等。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電測(cè)深數(shù)據(jù)利用斜率法進(jìn)行電性分層,省略常規(guī)的內(nèi)業(yè)工作,可以進(jìn)一步加快現(xiàn)場(chǎng)定井速度。3綜合物理方法的影響3.1井旁天然電場(chǎng)根據(jù)相關(guān)資料分析,本次確定的含水目標(biāo)層埋深為30~200m,設(shè)含水層平均電阻率變化范圍為10~150Ω·m,由電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)的趨膚深度理論,并參考探測(cè)深度的經(jīng)驗(yàn)公式,選定頻率為126Hz。其它工作參數(shù)為:測(cè)量電極距MN=20m,點(diǎn)距dX=20m。圖1為已知水井(實(shí)線)和干井(虛線)的井旁天然電場(chǎng)選頻法剖面曲線。從圖1可以看出,水井附近天然電場(chǎng)選頻曲線表現(xiàn)為低值,而干井的井旁曲線比較平直,沒(méi)有明顯的低值顯示。3.2電性分層測(cè)定電阻率測(cè)深法采用對(duì)稱(chēng)四極測(cè)深裝置,取AB:MN=5:1,工作過(guò)程中,當(dāng)MN達(dá)到一定值時(shí),MN不動(dòng),只將AB逐漸增大,以便加大勘探深度。電極距AB/2min=3m,AB/2max=300m。對(duì)獲得的視電阻率數(shù)據(jù),在形成視電阻率曲線基礎(chǔ)上,以AB/2為橫坐標(biāo),以(AB/2)/視電阻率ρs為縱坐標(biāo),生成新的曲線,并利用斜率法現(xiàn)場(chǎng)快速求出電性分層數(shù)據(jù)。水井和干井旁測(cè)深點(diǎn)的電性分層數(shù)據(jù)如表1和表2。從圖2和表1可以看出,水井旁測(cè)點(diǎn)電性分層大致為5層,電阻率值ρ1>ρ2<ρ3>ρ4<ρ5,電阻率曲線呈HKH型。結(jié)合已知地質(zhì)資料,判斷ρ1對(duì)應(yīng)表層粘土,ρ2對(duì)應(yīng)含水分較高粘土形成的隔水層,ρ3對(duì)應(yīng)中粗砂石,ρ4為含水砂礫層,ρ5為泥質(zhì)砂卵石和砂礫層。從圖2和表2可以看出,干井旁測(cè)點(diǎn)電性分層大致為4層,電阻率值ρ1>ρ2<ρ3<ρ4,電阻率曲線呈HA型。ρ1~ρ4分別對(duì)應(yīng)粘土/亞粘土、粘土隔水層、中粗砂層和砂礫層。從已知的水井和干井實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論:表層的粘土層、亞粘土層電阻率較低,但不是富水層位;中粗砂為中等電阻率值;砂礫層電阻率最高,但砂礫層中含水豐富時(shí),電阻率會(huì)相對(duì)降低,視電阻率曲線上表現(xiàn)為高阻值中出現(xiàn)低緩段。在該區(qū)的地質(zhì)條件下,富水時(shí)電阻率曲線大致呈HKH型,貧水時(shí)則為相對(duì)簡(jiǎn)單的H型或HA型。3.3鉆井工程進(jìn)尺在當(dāng)?shù)丶毙韫┧膸讉€(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)共做綜合電法30處,選取其中天然電場(chǎng)選頻曲線出現(xiàn)低值地段、電阻率測(cè)深曲線近于HKH型或AKH型,同時(shí)測(cè)點(diǎn)位置符合當(dāng)?shù)匦枨蟮?0個(gè)點(diǎn)位,提交鉆井工程施工。10口井總鉆探進(jìn)尺1369m。通過(guò)抽水試驗(yàn)、回復(fù)水位試驗(yàn)、水質(zhì)全分析試驗(yàn)等,確定10口井無(wú)一干井,每口井的單井出水量均達(dá)到設(shè)計(jì)要求,10口井總出水量為132m3/h,每天總出水量為3168m3/d,可以解決16500人的吃水問(wèn)題,解決200hm2灌溉問(wèn)題,極大地緩解了旱情,達(dá)到了預(yù)期目的。4綜合異物方法提高成井率技術(shù)低山丘陵等貧水區(qū)找水,水文地質(zhì)是基礎(chǔ),物探是先行,以物探成果為指導(dǎo),由已知推未知,可以避免打井的盲目性,提高成井率。由于物探方法