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1、 基于高密度电法的浅层地下水储水系统研究 范小志摘 要:水是生命的源泉,而地下水作为人们最为重要的淡水资源,对生态环境具有重要的作用。受埋藏条件的影响,传统的检测方法,已经不能适应现代化技术的发展,传统的检测方法不能对地下储水资源进行直观的检测,随着科学技术的进步,高密度电法的出现,实现了对地质信息状态的检测,对此,笔者就高密度电法的浅层地下水储水系统,进行简要分析。关键词:高密度电法;浅层地下水;储水系统;研究分析:TU641.8 :A :1671-2064(2017)02-0230-02在很早以前,地表水受到污染的湿润区域,地下水成为最宝贵的资源,所以,在探索地下水资源状态,对地下水资源的
2、利用,具有重要的影响。但是怎样才能检测到地下水资源情况,成为科学研究的重点课题。而高密度电法的应用,能够根据地质特征,进行地下水资源勘查,并且无需钻探和人工开挖。1 高密度电法分析高密度电法与传统的电阻率勘测相同,但在勘察测点设置时,高密度电法和传统的电阻率不同。在进行实际勘测时,只需要把电极分布在间隔的测点上即可,进而勘测。受电极数量的影响,电极之间能够随意组合,进而勘测出数据信息。与传统的电法测量相比,高密度电法具有几种特点:第一,电极布置能够一次性完成,有效防止了受电极设置干扰而影响测量准确性;第二,能够勘测多种电极排列,进而得出地电结构中的地质信息;第三,现代化科学技术的进步,使用高密
3、度电法,完成了自动化检测,速度快,并且避免了受人工测量出现的误差;第四,资料实时处理和脱机处理,进而提升了电阻率智能化水平。高密度电法分为两种类型,第一,集中式检测系统,例如:WGMD-3、WGMD-4,它主要是通过WDJD系列的数字直流激电仪测量为主,进而通过WDZJ系列的转换器;第二,分布式测量系统,例如:WGMD-9超高密度系统,通过WDA超数字直流电法仪器为主,同时配有分布式电缆,进而实现勘察。高密度电法最早是通过集中式的转换方法,在进行测量,通过多芯电缆将每个电极转换至转换箱上。电极转换箱主要是通过微片机控制的转换设备,它能够通过电极装置形式、测点转换,进行自动化设置。电极转换箱的电
4、源,通过电测仪控制,使信号传输至电测仪中,进而将数据信息储存。伴随着社会科学技术的进步,高密度电法发展日渐完善。无论是在嵌入式控机还是实时处理上,有较大的提升。例如:系统通过嵌入式控制和处理,进而完成了多样化的方法,更适用于户外检测。理论上水平与纵向的分辨率与装置形式无关,但实践中发现具有较强的水平分辨能力,三极、四极装置的纵向分辨率好。经比较分析,其结果与地质资料吻合较好,这为推广应用高密度电法提供了科学合理的依据。综合物探方法是岩溶调查中的重要手段,高密度电法则是综合物探的有效方法之一,高密度电法兼具剖面法与电测深法的效果,并具点距小、数据采集密度大、能直接反映基岩起浮状态,高密度电法测量
5、的二维地电断面,能较直观地反映基岩界线基岩构造,能够了解与围岩存在电性差异的断裂构造。2 高密度电法实验2.1 实验原理高密度电法发展久远,它主要是根据物理方法,进而检测地球相关的信息状态,是一种物探方式。通常情况下,垂直高密度电法方法,在一维结构中较为常见,主要通过直流电阻方法的实验机理,作为直流电,通过A、B两个电流极,导入地下,这样一来,则形成了电场。根据地层间介质物体性和差异性,以及导电性上,也会有不同的效果,然后通过另一对电极M、N,进行测量,主要观察M、N之间的点位差,进而推算出地层视电阻率,最后,测算出地下层的导电性分布状态。当电性均质等向,并且电阻率为P的半无限空间介质时,电流
6、强度为I的电源通入地下,在距离R点的电位是:V=PI/2R (1)假设任意四级排列,将电极A、B极通电流I,那么,在点击M、N上得出电位差为V关系式:V=V(AM)-V(AN)-V(BM)+V(BN)= (2)其中:AM、BM、AN、BN是电流极到电位极的距离;将I导入电流中:P为介质电阻率;V是电位极间的电位差。K=2 (3)图一,直流电阻法单电流极、电位极在均质各向同性半空间图将(3)导入(2)中,进而(2)得出:P=K (4)其中:K为几何排列因子,参照电极间的对应位置制定。在实际地层勘察中发现,地层是由多层结合而形成的,并不是均质等向半空间介质,所以,参照公式(4)而得出电阻率,成为视
7、电阻率。在一般情况下,视电阻率不能代表地层的实际电阻率,视电阻率所表示的是:在电极排列后,全部在电极排列范围内的地层综合效应,而实际电阻率和厚度。需要根据相关数据信息,进而得出实际电阻率。2.2 实验设计以苏锡常区域的太湖平原(广东省新兴县城区)为例。该地区的经济发展较快,在地势上,隶属于长江三角洲南缘平原区,该地区地形较为平坦,地势起伏较小,在检测上较为容易,但是会受到住宅和道路的影响,因此,该检测通过高密度电阻率方法,通过温纳排列等方法,进行二维勘察,一共完成15条测线,其包含全部研究范围内,电流极半展距达到100米。受勘察目标的影响,只能进行小范围内的检测,通过二维电阻率成像剖面方法,进
8、行处理,借助侧向电阻率的变化特点,进而判断地层的区域和状态。3 实验结果3.1 电法成像剖面结果通過二维反演法,对电阻率成像剖面数据进行检测。数据处理流程的正演通过单元法得出数值。其中,数据的处理流程可以通过地形因子,一并进行计算,这样一来,有效的防止地表膜需要根据地形而修整繁琐,并且,进行迭代运算的方法,让计算结果更为稳定、可靠。 高密度电阻率找到相应的平稳区域,在地层剖面上视为含水层。在电阻率成像图示上,每个颜色所代表的电阻各不相同,因此在电阻率值上也各不相同,由此可见,电性的变化,从颜色分布上就能够展现出来。层状颜色的不同说明含水介质与非含水介质的变化。高阻向低阻的变化中,表现出含水性由
9、强至弱的变化规律。3.2 浅层水赋存条件寻找7个钻孔信息数据、施工10个勘测孔和高密度电法分布的15条测线,能够显示出地下50米范围的松散含水砂层中的厚度、埋深、岩心等状态,进而得出的地质状态,使之能够符合水文地质空间模型的要求。4 高密度电法的应用4.1 野外工作技术4.1.1 测网布置通常状态下,通过地质任务进行确定。在项目工程、环境地质调查上而言,根据项目工程的地质任务进行测量,具有一定的限制,因此,只能在需要的范围内,进行布线、测网,能够选择的范围较少,这是在项目工程中必然会遇到的问题。而测网不仅要建立在坐标系统之外,还要对网度和工作方法进行解决,这时就需要技术人员的工作技巧和经验。通
10、常状态下,高密度电法需要布置规则的测网线,进而获得更多的数据信息。4.1.2 装置的选择不同的测量系统通常有:温纳、三级等装置,每个装置各有特点。有时,高密度电法提供了较多的装置,而不同的装置也能够结合使用,也可以单独使用。高密度电法系统能够科学、有效的选择装置,在一定程度上,能够提升数据信息的敏感度、放大异常,进而提升分辨率。装置的选择可以从以下几个方面选择:第一,勘察目标的特点;第二,勘察深度;第三,探测范围;第四,信号强度等。4.2 电极距和排列长度的选择根据地质的大小,以及深埋程度,进而选择电极距和排列长度。确保横向分辨率充足,在探测目标横向上,需要有3根电极通过,并且,受高密度电法在实际测量中的二维测探剖面法影响,应该在确保最大极距能够勘察到地质对象的基础上,考量岩背景在二维断面的反映,若是探测目标较小,则需要电极间距较小,以及较多的电极数。5 结语众所周知,地下水的重要性。笔者以苏锡常区域的太湖平原为例,对高密度电阻法的浅层地下水进行了详细的分析,主要分析了该地区的地下水资源利用,进而实现地下水资源的开采。参考文献:1尹志清,刘福兴.浅层断层探测技术及工程应用J.科学技术与工程,2016(07).2程光贵.高密度电法在渝东南地区找水勘察中的应用J.地下水,2013(03).3張发明.高密度电法在贵州地下水勘查中的应用J.企业技术开发,2016(22). -全文完-