对称四极电测深法在九寨沟县沙坝村找水工作中的应用

摘要： 九寨沟县地区地下水资源丰富，自2008年汶川地震以来，受地震影响，多处存在山体滑坡和泥石流灾害，导致地表水源被滑坡体覆盖，地表水常年浑浊，难以满足山区日常用水需求。因此，在当地打井取水成了目前必要的工作。本次工作的任务是：配合传统地质勘查手段查明工作区内地下的含水层，储水层、储水点的分布、埋深、位置和地下水位情况，为布钻打井提供重要依据。结合工区地质情况、实际环境及工作任务综合分析，确定采用对称四极电测深法在工作区内进行勘探。通过对该区的勘探，基本查明了其地下水的含水层，储水层的分布、埋深等情况，为后续的布钻打井提供了重要的地球物理依据。

Abstract： The groundwater resource is abundant in Jiuzhaigou county area. Science Wenchuan earthquake in 2008， because of the influence of the earthquake， there are landslides and debris flow disasters in many places， surface water is covered by the landslides， surface water is turbid throughout the year. All of these cannot meet the requirements of the daily water in the mountain. So， it is necessary to dig wells for water there. The tasks of this work are finding out the distribution， buried depth， location and the underground water level of the underground aquifer， reservoir and water points in the workspace by the traditional geological prospecting means to provide important references of digging wells. Combined with the geological situation of the work area， the actual environment and the comprehensive analysis of the work tasks， the method of electrical symmetrical four-pole sounding is determined to prospect in the work area. The distribution and buried depth of the underground aquifer and reservoir are primitively found out by the exploration in this area. It provides important geophysics references to the subsequent digging.

关键词： 地下水；含水层；地球物理

Key words： groundwater；aquifer；geophysics

中图分类号：P631.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）01-0287-03

1 地理位置与交通

九寨沟县原为南坪县（1998年更名为九寨沟县），位于四川省北部，阿坝藏族羌自治州东北部，东临甘肃文县舟曲、迭部二县连界，西接四川省若尔盖县，南部同四川省平武、松潘接壤。地处东经103°27′-104°26′，北纬32°53′-33°43′之间，县城海拔1，405m，平均海拔在3，000～4，000m之间。本次勘探工区位于九寨沟县沙坝沟，沙坝沟于白河右岸一级阶地和中高山区沟谷地带，距离九寨沟县城约30km，紧邻九寨沟景区的九环线公路，交通方便。

2 对称四极电测深法

2.1 对称四极电测深法工作原理

不同岩层或同一岩层由于成分或结构等因素的不同，而具有不同的电阻率，通过接地电极将直流电供入地下，建立稳定的人工电场在地表观测某点在垂直方向的电阻率变化，从而了解岩层的分布特点。均质各向同性岩层中电流的分布如图3所示，AB为供电电极，MN为测量电极，当AB供电时用仪器测出供电电流I和MN处的电位差ΔV，则岩层的电阻率用下式计算

ρ= KΔV/I（1）

式中：ρ———岩层的电阻率，Ω·m；

ΔV———测量电极间的电位差，mV；

I———供电回路的电流强度，mA；

K———装置系数，m，与供电和测量电极间距有关，

按下式计算：

K=πAM·AN/MN（2）

但实际工作中所遇到的地层既不同性又不均匀，所测到的电阻率为视电阻率ρs值。

对称四极电测深法的装置如图3所示。AMNB四个电极布置在同一条直线上，测量电极布置在供电电极AB中间，测量时MN不动（当AB增大到一定值后，MN按规定要求增大），对称式增大AB，每移动一次AB测得一次ρs值。

2.2 资料处理与解释

按电极距不同所测得的ρs值，在双对数坐标纸上绘制ρs-AB/2关系曲线，电测深ρs-AB/2关系曲线的解释有定性解释和定量解释，定量解释中的量板法是比较常用的一种方法，对称电测深二层量板有D型和G型理论曲线两张。辅助量板有Q型、A型、H型、K型辅助曲线4张，分析所要解释的曲线类型，对于地层为两层的岩性，反映出来的曲线有2类：当ρ1>ρ2时为D型曲线；当ρ1<ρ2时为G型曲线。对于地层为三层的岩性，反映出来的曲线有4类：当ρ1>ρ2>ρ3时为Q型；当ρ1<ρ2<ρ3时为A型；当ρ1>ρ2<ρ3时为H型；当ρ1<ρ2>ρ3时为K型。此外还有AK、HK、HA等4层断面类型和HAK、HKQ、AKQ等5层断面类型。同时将本次位于同一直线上的测点数据进行了数据反演处理，得出了电测深反演断面图用于资料解释。

3 找水工程的应用

3.1 工区地质概况

工区距九寨沟县城约30km，距九寨沟口（景区）约15km，位于沙坝村沟谷地带，其南侧约40m远处有山体，北侧约100m处有山体。工区夹于两山体之间，山体出露片状碳酸盐岩，岩层产状直立。由于工区位于沟谷地势低段，泥石流、滑坡等冲积物大量堆积于此，使其地表覆盖层厚度增大。地表有大量砾石、巨型石块和沙土。地下浅部0-1.5m主要是砾石、巨石和沙。地下浅部1.5-2m段出现黑泥和沙，石块减少。附近出露剖面可见地下2-4m段含有卵石。

3.2 地球物理前提

九寨沟县工区的地层（岩性）结构，给物探提供了良好的地球物理条件。在前人对该区的工作资料中查明区内表层第四系内部因为其物质成份、颗粒大小、含水量多少和密度等不同，在其电性和波速上也会有不同显示。第四系强风化钙华层中含水性强，九寨沟区域范围内并且广泛分布的灰岩、白云岩等可溶性岩石，发育的溶蚀破碎带及溶洞等岩溶带成为地下水渗漏的主要通道。灰岩及白云岩的电阻率和波速变化都很大，而且其中发育的溶隙、溶蚀破碎带因蓄水而呈低阻低速。因此使用电测深法、高密度电法解决工区垂向上的电性分布特征，再结合地质资料，最后综合对比分析两种物探方法结果，推断出地下低阻层、地下水位和第四系松散层等分布情况。

工区内常见的各种岩性的物性参数如图4所示。

3.3 成果解释与分析

利用对称四极电测深法在工区测量了3个电测深断面，对本次测量结果分别绘制了单点测深曲线图、电测深拟断面图和电测深反演断面图。由于文章篇幅有限，就不一一解释分析，在此仅对其中部分资料进行详细解释与分析。

3.3.1 单点测深曲线图

从单点测深曲线图分析：①本次测量得到的主要是“K”型曲线。工区浅部0-8m深度范围呈高阻电性特征，1000-3000？赘·m随着深度增大，电阻率逐渐降低。②在深度20m以下电阻率变化缓慢，400-1000？赘·m，趋于稳定，在曲线尾支趋于水平。由此推测勘探深部层位电性趋于均匀，可能达到地下基岩层（见图5）。

3.3.2 电测深拟断面图

从电测深拟断面图分析：①浅部0-8m深度范围，呈高阻电性特征，视电阻率值在1500-3000？赘·m。②中部8-20m深度范围，呈相对低阻电性特征，视电阻率值在700-1200？赘·m。③深部20-56m深度范围，电性均匀，呈相对低阻电性特征，视电阻率300-700？赘·m通过电测深拟断面图可以增大，在该区的电性分层比较明显，浅部的高阻特征与地表为大量砾石、巨型石块和沙土堆积情况相吻合（见图6）。

3.3.3 电测深反演断面图

从电测深反演图分析：反演结果图显示本次勘探深度达到56m，电性层位可初步分三层，“高阻，低阻，相对高阻”层（见图7）。

第一层：深度0-6m，视电阻率在1000-数千欧姆·米，高阻电性层。

第二层：深度6-14m，视电阻率在200-800？赘·m，低阻电性层。

第三层：深度14-56m，视电阻率在800-1200？赘·m，相对高阻层。

4 结论

结合野外踏勘情况和现场物探测量，通过分析得出以下几点认识：

①浅部0-6m高阻电性层与现场情况吻合，地表出现大量的砾石、块石和沙。甚至有不少的巨型石块被埋在地下，露出部分可见。因此，将浅部的高阻层初步推测为滑坡、泥石流等从上游或者山坡冲下的砾石、块石、沙混合堆积层。

②在6-14m深度段出现低阻电性层，视电阻率在200-800？赘·m。结合地形和附近基岩出露情况分析，工区位于峡谷口，且地势较低。水流从地势高处冲下石块、沙等覆盖于工区上，则推测地下水可能在地表堆积层之下运移，该层含水可能性很大。

③在深部14-56m相对高阻层，视电阻率在800-1200？赘·m，电性均匀、稳定。工区南侧约40m出露基岩，北侧约100m出露基岩，且均是山体基岩隆升使基岩出露地表，再结合电测深曲线和附近基岩出露分析，可推测工区基岩埋深不会太大，14-56m深度段初步推测为基岩。

④本次工作初步圈定了3个低阻异常区，见图8矩形框，结合测线布置的位置分析可以初步推测这3个异常区应属于连通的低阻含水层。在其中2处低阻异常区进行打井验证后，2处异常区分别在地下9.2m处和23.4m处见地下水量丰富，水质良好，能满足居民生活用水和旅游商业用水的需求。

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