利用高密度电法和音频大地电磁测深法探测岩溶地下水

2026-02-12
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在云南省会泽县这片充满挑战与机遇的西南岩溶地区,地下水的探寻与开发一直是关乎当地民生与发展的关键议题。复杂的地质条件,如强烈岩溶渗漏、季节性降雨差异,以及地形高差大、地下水埋藏深、岩溶发育不均等问题,让传统找水方法屡屡碰壁,供水勘探孔成功率长期低迷。但如今,我们凭借艾都高密度电法与音频大地电磁测深法的创新组合,成功打破了这一困局,为会泽县带来了稳定可靠的地下水资源。

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精准洞察:水文地质条件深度剖析


会泽地区地下水类型丰富多样,依据地层岩性、地质构造和水动力条件,可划分为四大类九个小类,涵盖松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩裂隙溶洞水以及玄武岩裂隙孔洞水。不同类型地下水赋存特征各异,与地层岩性和构造特征紧密相连。

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工作区出露地层多样,上泥盆统宰格组、中泥盆统海口组和下寒武统沧浪铺组乌龙箐段等各具特色。同时,区内发育的 NE 向桃园断层,作为主要控水断层,其走向、倾向和倾角等特征,对地下水分布产生深远影响。这些复杂的地质信息,为我们精准找水提供了重要线索,也凸显了采用先进物探方法的必要性。


科技赋能:方法适用性与组合优选


地层岩石的物性差异是物探方法应用的基础。通过对研究区 281 块岩石标本的电阻率测量统计,我们发现不同岩性岩石间电阻率差异显著,这为电法勘探提供了有力前提。

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在众多寻找地下水的电法方法中,每种都有其独特优势与局限。艾都高密度电法,作为兼具电阻率测深法与电阻率剖面法的先进阵列观测系统,具备高分辨率、多参数、高施工效率的突出特点。它能够精细刻画基岩界面、裂隙发育程度及地层含水情况,精准约束地下水补给通道,在有效范围内对断裂破碎带和构造裂隙水进行高效探测。然而,其探测深度有限,在面对深层地质结构时略显不足。


而音频大地电磁测深法,通过观测天然交变电磁场来研究地下介质电性结构特征,具有不受高阻屏蔽、对低阻体敏感的显著优势。其观测频率范围广,可探测 0 - 2000m 深度的断层破碎带和储水构造空间发育特征,但在分辨率方面存在一定局限。


综合考虑会泽地区地层分布特征、地下水类型及赋存特征,我们创新性地采用艾都高密度电法与音频大地电磁测深法相结合的探测方式。二者优势互补,从分辨率和探测深度上实现完美融合,同时利用高密度电法测量结果对音频大地电磁测深曲线进行静位移校正,大大提高了探测精度和可靠性。


实战检验:数据采集、处理与反演


在会泽县城北侧的拖姑村,我们精心布设了一条综合电法剖面。艾都高密度电法数据采集使用美国 AGI 公司生产的 Superstring R8 高密度电法仪,采集参数设置科学合理,采用温纳装置进行观测,并通过 EarthImager2D 软件进行反演,获得清晰的电阻率断面图。

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音频大地电磁剖面数据采集则使用加拿大凤凰地球物理公司生产的 MTU - 5A,测点布设合理,采集频率范围广泛。数据处理采用仪器配套的 SSMT2000 数据处理软件,对部分存在静态位移效应的测点,利用高密度电法测量结果进行校正,确保数据准确性。最后,采用 NLCG 二维反演算法对校正后的数据进行反演计算,获得沿剖面的地下电阻率分布模型,拟合误差低,结果可靠。


通过对比分析高密度电法剖面和音频大地电磁测深剖面的反演结果,我们发现二者在相同探测深度范围内电阻率结构特征存在显著差异,这进一步验证了两种方法相互补充的必要性和有效性。高密度电法弥补了音频大地电磁测深法对近地表地层结构识别能力不足的缺陷,而音频大地电磁测深法则弥补了高密度电法探测深度不足的问题,二者携手为地下水勘探提供了全面、精准的信息。


成果斐然:精准定位与钻孔验证


基于高密度电法剖面反演解释结果,我们准确识别出地下水的有利富集部位为低阻区 C1 和 C2。同时,音频大地电磁剖面结果为这些富集部位提供了更深层次的支撑,显示出桃园断层破碎带对应低阻范围更深,是更有利的地下水富集部位。

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综合两种方法的结果,我们科学地将钻孔布设在剖面上 600m 对应的地表位置。经钻孔验证,成功钻取到丰富地下水,含水层岩体破碎,裂隙发育,富水性良好,单孔最大涌水量达 20.76m³/d,有效解决了当地村民饮水困难的问题,为当地工农业发展提供了坚实的水资源保障。


引领未来:结论与展望


此次在会泽县的地下水探测实践,充分证明了充分理解和分析区域水文地质背景,并结合岩石物性进行综合分析,是提高找水成功率的关键环节。艾都高密度电法与音频大地电磁测深法的完美结合,从精度和深度上对地下水运移、存储和富集的空间赋存条件进行精准识别和约束,成为碳酸盐岩地区寻找地下水的优选方法。

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我们相信,这一创新性的探测方法组合不仅为会泽县的地下水开发利用提供了科学依据和技术支持,也将为类似地质条件地区的地下水勘探工作带来新的思路和启示。未来,我们将继续深耕物探技术领域,不断优化方法组合,为解决更多地区的水资源问题贡献力量,让地下水这一宝贵资源更好地造福人类。

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