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1、电阻率法在阿联酋沙漠地区 地下水勘探中的应用张保祥 ? 刘春华 ? 迟明春 ? 李道真( 山东省水利科学研究院, 济南 ? 250013)摘? 要? 通过对测区的水文地质条件和地球物理特征进行分析及判断, 总结出在沙漠地区找水较为有效的方法。实践表明, 利用电阻率法在该地区找水的成功率可达 70% 以上。关键词? 电阻率法; 沙漠; 地下水阿拉伯联合酋长国位于阿拉伯半岛东部。国内除东部和东北部有少量低山丘陵外, 绝大 部分地区是海拔 200 m 以下的沙漠平原, 属热带沙漠气候。夏季炎热潮湿, 气温高达 40 50? , 多年平均降雨量不足 100 mm, 主要集中于冬季。全国河流和湖泊干枯,
2、 供水主要依靠海水淡化和开采地下水, 是世界上最干旱的国家之一。近年来, 随着该国工农业生产的发展和人口的增多, 需水量不断增加, 地下水位逐年下降, 供需矛盾日渐突出。艾因地区是阿联酋地下 水资源最丰富的地区, 由于地表水资源非常缺乏, 因此地下水有着重要的供水意义。该地区利用浅井开发地下水已有很长的历史, 是地下水开发工程最集中的地区, 也是本次物探找水工作的重点区( 见图 1) 。图 1? 测区平面位置1? 区域地质及水文地质概况艾因地区位于阿曼山脉西侧, 属山前冲积平原, 地势东高西低, 上部是第四系沙漠。冲积 层的厚度一般不大于 90 m, 岩性以砾卵石、 砂和砾质或砂质粘土组成,
3、偶有钙质胶结。砾卵石粒径在中下游地区一般约 5 12 mm, 砾石成分主要是阿曼山脉的火成岩碎屑。第四系以下为 新第三系基岩, 岩性以泥质页岩、 粘土岩、 泥岩、砾质砂岩和泥灰岩为主。第四系沉积物层是地下水重要的贮存和补给主体, 古河床是公认的 最具潜力的含水层, 厚度一般不大于 20 m。第三系砾质砂岩也具有一定的富水性, 埋深一般小于 200 m。另外, 可供利用的地下水类型还有山前平原孔隙水、 承压水盆地地下水及干河谷中的地下水。由于当地降雨量较小, 地下水主要来自东部阿曼山脉降雨入渗的侧向补给。地下水流向大致为由东西向, 水质在补给和径流条件较好的地区为淡水, 在艾因市西部, 局部有咸
4、水出现。地下水资源主要用于居民生活和农业灌溉, 目前该地区的区域地下水水位埋深在 30 m 左1999 年 6 月 16 日收稿。第 23 卷第 5 期物? 探? 与? 化? 探Vol. 23, No. 5 1999 年 10月GEOPHYSICAL 下伏黄色杂色粘土及中细砂和砾石层, 电阻率在 10 80 ?m之间, 其下部为本区的主要含水层; 基岩为新第三系海相沉积地层, 主要以灰绿色粘土页岩和泥岩为主, 电阻率为一般小于 10 ?m, 在某些地方, 由于深部为咸水, 其电阻率值更小。 利用电阻率法在湿润地区的第四系地层中找水, 主要是寻找高阻的砂及砾石层, 曲线多为K 型。但是在干旱沙漠
5、地区, 由于地表干燥, 情况变得非常复杂。在艾因地区, 含水曲线主要有以下几种类型: ( 1) A 型, 主要分布在有水浇条件的各农场内。首支为表层粘土层, 中部为高 阻值的砂砾石或卵石层, 尾支是第三系硬质粘土页岩或泥岩; ( 2) HA 型, 主要分布在沙漠及农场内无水浇条件的地区。它与 A 型曲线的区别在于粘土层以上覆盖一层干燥砂层或砂砾石层; ( 3)HK 型, 此类曲线与HA 型曲线相似, 其主要区别在于尾支为低阻的第三系泥岩; ( 4) Q型, 主要分布在沙漠区及山前冲、 洪积扇及现代干河谷内。首支为干燥砂层或卵砾石层, 中间 层为砂砾石层, 尾支是第三系泥岩。3? 工程实例根据水
6、文地质条件, 在该地区找水的首要任务是寻找第四系古河床的位置, 确定含水层的 岩性及厚度, 然后进行布井。电阻率法是最有效的方法。但是, 由于沙漠地区地表干燥, 接地电阻过大, 给测量带来不利影响。因此, 采取了加长电极、 在电极处浇水以及使用先进电法仪器等措施, 采用剖面对比方法, 结合地质分析, 取得了较好的效果。 3. 1? 王储农场工地图 2? 王储农场?10 点测深曲线? ? ? ? ? ? ? 图 3? 王储农业顾问农场?5 点测深曲线该农场位于艾因市中心, 面积约 460 m ? 370 m, 缺水严重。在院内以中心为基点布置南? 北、 东? 西 2 条剖面, 共 17 个测点。
7、分析测量结果认为: 该农场内东部及中北部具有一定的赋水条件, 其中最具有代表性的是东西剖面的 ? 10 点, 该点测深曲线为A 型, 如图 2 所示。其中 0 25 m 为粘土层, 32 60 m 为细砂夹小砾石, 是本区的含水层, 70 m 以下为第三系粘土页岩, 不含水。打井结果与分析基本一致, 出水量大于 20 m3/ h。?348?物?探 ? 与 ? 化 ? 探23 卷3. 2? 王储农业顾问农场工地该农场位于艾因市区东部, 与阿曼苏丹国 BRAIMI 市毗邻。该农场面积较小, 从 1969 年建成至今已打井 20 多眼, 现只有 6 眼井能用, 水量大都在 8 m3/ h 左右, 不
8、能满足要求。 在农场内沿四周布置剖面, 布极方式为三极, 共测量 17 个点。对测量结果对比分析认为南侧剖面的成井条件较好。该处曲线类型为 HA 型, 分析尾支的上升段是由于第三系岩层电阻率较高所致。选择该剖面的 ?5 测点( 如图 3 所示) 进行打井验证。该井打到 75 m 深, 出水量约为 25 m3/ h。其中 66 m 以后为灰绿色硬质粘土页岩夹砾石, 与分析结果基本一致。此 井成为该农场内出水量最大的井。3. 3? 市长农场工地该农场位于艾因市区西南部, 属阿曼山脉冲积平原下游。农场内原有水井 2 眼, 出水量都 很小, 不能满足要求, 用水主要从农场外围水井输水。该区域面积约为
9、560 m ? 240 m, 地表为干燥的砂砾石及粉砂土, 接地电阻很大。采取浇水测量的方法, 共测量 19 个点。通过测量对比, 认为北侧剖面比南侧剖面赋水条件好, 为 HK 型曲线, 应是古河床的通过区。在加密测点的基础上, 选择了? 6 测点进行了验证, 测深曲线如图 4。井深 180 m, 出水 量约 30 m3/ h, 效果很好。图 4? 市长农场?6 点测深曲线? ? ? ? ? ? ? ? 图 5? 总统私人秘书农场?5 点测深曲线3. 4? 总统私人秘书农场工地该农场位于艾因市以北约 25 km, 是在将沙丘推平的基础上建造起来的新建农场, 地表异常干燥。面积约 200 m ?
10、 400 m。院内还未打井, 周围农场内水井较少, 出水量在 10 m3/ h 左右的已算好井。我们布置了 4 条剖面, 采用三极方式布极, 共测量了 26 个点。类型全是 Q型, 地表电阻率值很高, 尾支为第三系粘土页岩, 较松软, 电阻率值极低。因此, 中间层反映不明显, 利用以往的方法分析这类曲线较为困难。最后采用了计算机正反演拟合的办法, 结合地质分析, 选择中间层电阻率较高的测点作为异常点, 其中 ? 5 测点最具有代表性, 如图 5。该 井深 210 m, 出水量在 18 m3/ h 左右。3. 5? 总统农场工地该农场位于市长农场西南约 1. 5 km 处, 面积较大, 约 2
11、km2, 农场内原有机井 80 多眼, 深 度大都在 300 m 左右, 地下水位从 30 m 至 90 m 不等。绝大多数机井出水量很少且为咸水,?349?5 期张保祥等: 电阻率法在阿联酋沙漠地区地下水勘探中的应用图 6? 总统农场? ?13 点测深曲线只有 4 眼井能够以出水量 10 m3/ h 的速度保持昼夜不间断抽水, 其中位于农场东侧中部门口处的一眼井井深较小且为淡水。采用多 种电剖面方法在农场内进行了剖面普查和重点地段的测深测量, 共测量剖面19 条, 测深点200 多个, 测量深度为 170 320 m 不等。由于地表干燥, 曲线类型多为 Q 型, 只在 农场中部偏东处的少数测
12、点表现为HK 型, 分析该处为地下水相对集中的赋水区。选择 4号剖面的第 13 号测点进行打井验证( 图 6) , 该井浅部为粘土夹砾石; 50 72 m 区间为砂砾石层, 较松散; 下部为粘土页岩。井深 150m, 出水量大于 20 m3/ h。4? 结语电阻率法具有成本低、 速度快、 能估测水质及水量等优点, 已广泛应用于多种类型的地下水勘探中, 但利用其在沙漠地区找水的资料还比较少见。在约半年的时间里, 利用电阻率法共定井十余眼, 成井率在 70% 以上, 其出水量都 大于或等于当地出水量最大的井。这表明, 物探找水技术在该地区是可行的。虽然经验还不足, 但只要认真总结, 紧密结合当地具
13、体情况, 根据实际问题采取相应措施,就会将沙漠地区找水的工作做好。THE APPLICATION OF RESISTIVITY METHOD TO GROUNDWATER EXPLORATION IN DESERT AREA OF THE UNITED ARAB EMIRATESZhang Baoxiang, Liu Chunhua, Chi Mingchun, Li Daozhen(Shandong Institute of Water Resources Research, Jinan? 250013)Abstract? ? Based on the analysis and judgme
14、nt of hydrogeological conditions and geophysical characteristics of thesurveyed area, this paper has summed up a fairly effective method for water exploration in this desert area. Practiceshows that the successfulness rate of resistivity method in water exploration of this desert area is higher than 70% .Key words? ? resistivity method; desert; groundwater第一作者简介? 张保祥, 男, 工程师, 1966年 3月出生, 山东寿光市人, 1988 年毕业于河海大学水文地质工程地质专业, 学士学位, 现从事水资源开发及水工物探工作, 发表相关领域论文 10 篇, 译文 7 篇。?350?物?探 ? 与 ? 化 ? 探23 卷
