地下水，從儲存介質(zhì)方面可分為孔隙水、裂隙構(gòu)造水、巖溶構(gòu)造水。無論哪種類型的地下水，其勘查步驟一般有以下兩個方面：首先判斷地下水儲存體的空間分布特征，包括松散含水層埋深、厚度及其巖性，蓄水構(gòu)造產(chǎn)狀、性質(zhì)及其規(guī)模等；其次，要分析判斷地下水儲存體的富水性，進(jìn)而確定宜井孔位。地下水地球物理勘查技術(shù)方法較多，包括重、磁、電、震等幾十種方法，尋求一種有效、快速的勘查技術(shù)模式是提高地下水勘查工作效率的重要保障。從地下水勘查要解決的具體問題出發(fā)，選用音頻大地電磁測深法（ ＥＨ４電導(dǎo)率成像系統(tǒng)）和激發(fā)極化法組合，形成一種有效、快速的地下水勘查技術(shù)模式，具有理論依據(jù)和實現(xiàn)的可行性，前者可精細(xì)查明地下水儲存體的空間分布特征，后者可分析判斷地下水儲存體的富水性。

 

  １ 技術(shù)方法原理簡介

 

  ＥＨ４電導(dǎo)率成像系統(tǒng)是由美國ＧＥＯＭＥＴＲＩＣＳ和ＥＭＩ公司聯(lián)合生產(chǎn)的。該系統(tǒng)屬于部分可控源與天然場源相結(jié)合的一種大地電磁測深系統(tǒng)，觀測的基本參數(shù)為時間域正交的電場分量Ｅｘ、Ｅｙ和磁場分量Ｈｘ、Ｈｙ，通過頻譜分析及一系列運算，求得不同頻率的視電阻率，通過改變頻率可以達(dá)到測深的目的。該系統(tǒng)由于配置不同而具有不同的勘探深度，其基本配置（頻率為１０～１００Ｈｚ）的勘探深度為幾十至一千多米，低頻配置（頻率０．１Ｈｚ～１ｋＨｚ）的勘探深度達(dá)３０００多米。在地下水勘查方面主要用于劃分地層巖性，確定含水體埋深、厚度，查明構(gòu)造規(guī)模、性質(zhì)、產(chǎn)狀及其裂隙發(fā)育程度等。

 

  激發(fā)極化法找水通常被人們認(rèn)為是一種直接找水方法，其基本原理是：利用人工場（稱之為一次場），激發(fā)地質(zhì)體，產(chǎn)生極化場（稱之為二次場），通過測量反映二次場振幅大小及衰減快慢的視電阻率、半衰時、極化率、綜合參數(shù)等物理參數(shù)，來判斷含水體富水性。

 

  ２ 組合模式

 

  ２．１ 組合原則

 

  音頻大地電磁測深法（ＥＨ４電導(dǎo)率成像系統(tǒng)）工作效率高，是一種快速有效的、可連續(xù)勘查較大深度地質(zhì)體的技術(shù)方法，而激發(fā)極化法相對來說工作繁瑣，效率低，因此，二者組合原則是：首先用ＥＨ４電導(dǎo)率儀器快速進(jìn)行剖面勘查工作，查明地下含水體的空間分布特征，圈定異常區(qū)，然后在異常點進(jìn)行激發(fā)極化測量，從而判定含水體富水性。

 

  ２．２ 工作原則

 

  音頻大地電磁測深剖面垂直地質(zhì)構(gòu)造走向，選擇不同極距（ＭＮ分別為１５、２５、３０、５０ｍ等）工作方式。為準(zhǔn)確確定斷層走向、傾斜和孔位定位，點距應(yīng)根據(jù)不同地下水類型而確定，孔隙類地下水的測量點距可適當(dāng)大些，一般可為５０～１００ｍ，構(gòu)造類地下水的點距要小，一般１ ０～３０ｍ較好。激發(fā)極化法要選用合理有效的工作方式，其裝置類型應(yīng)結(jié)合實際情況而確定，一般可采用等比裝置。關(guān)健技術(shù)之一是采用不極化電極，電極極差穩(wěn)定且小。

 

  ２．３ 資料解釋原則與孔位的確定

 

  在進(jìn)行資料解釋之前，應(yīng)做好以下幾個方面的工作：①熟悉和了解工作區(qū)的地質(zhì)、 水文地質(zhì)條件，首先了解地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造的分布情況，還要分析水文地質(zhì)條件，地下水的補給、排泄、徑流條件以及尋找地下水儲存最好的場所；②分析判斷ＥＨ４電導(dǎo)率圖像的電阻率曲線的異常性質(zhì)，在不同巖性體反映的視電阻率數(shù)值是不同的，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料，分析判別引起電阻率數(shù)值變化的主要原因；③認(rèn)真分析激電異常，去假存真，尤其是多個激電參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，若各個參數(shù)都在相應(yīng)部位存在異常，說明其可靠性好，結(jié)合地質(zhì)資料，就可以確定孔位。 音頻大地電磁測深法的資料解釋是以測量的地層電阻率值為依據(jù)。對于松散含水體，以尋找顆粒較粗的細(xì)砂、中細(xì)砂、粗砂等為主要目標(biāo)體，反映電阻率值為高值特征；而對于裂隙構(gòu)造水、巖溶水，以尋找裂隙發(fā)育程度高、斷層破損程度高的低電阻率值為主要目標(biāo)體。

 

  判斷電阻率值的高低要考慮以下因素：一是區(qū)域地層巖性背景電阻率值的大小，所謂的高低只是相對背景值而言；二是區(qū)域地下水礦化度值，礦化度大小也是決定地層電阻率高低的重要影響因素之一，必須加以綜合分析與判斷；三是區(qū)域環(huán)境影響因素，如地形起伏、電力線、游散電流、地下金屬管道等，都會造成電阻率值具有較大誤差。因此，對所得資料必須加以綜合判斷，采用相應(yīng)的資料處理手段，以保證所測電阻率的真實性。 對于含水巖層（帶），激發(fā)極化法的各個參數(shù)中，視電阻率反映為低值異常，而極化率、半衰時、衰減度、綜合參數(shù)均反映為高值。若某些參數(shù)反映為高值，另一部分反映為低值，則說明含水巖層（體）充填泥質(zhì)成分，出水量將會降低。

 

  孔位的確定以ＥＨ４電導(dǎo)率圖像曲線為主，結(jié)合激電異常參數(shù)綜合考慮。對于松散孔隙類地下水，孔位一般布置在埋深相對較小、富水性好的地段，對于構(gòu)造類地下水，孔位一般布置在裂隙發(fā)育、破損程度高以及富水性好的地段，包括張性斷層的上盤或者逆性斷層的迎水盤（或影響帶）等。一些大的斷層，往往富水性并不好，一般次級構(gòu)造較為富水。因此，孔位的確定要依據(jù)水文地質(zhì)條件，結(jié)合物探成果綜合考慮。

 

  ３ 應(yīng)用實例

 

  西南滿村位于保定市西部順平縣，該村坐落于灰?guī)r分布區(qū)，地形大致平坦，第四系覆蓋為１００～１５０ｍ，主要巖性為震旦系白云巖。由于受多次構(gòu)造的影響，存在一條規(guī)模較大（稱之為山前大斷層）的斷層，斷層寬度約１００ｍ且延伸遠(yuǎn)，走向為北東向，大部分被黏土或風(fēng)化物充填。從水文地質(zhì)條件判斷，該區(qū)域有比較豐富的地下水，但從地表無法判斷斷層的位置，不能確定具體孔位。本次采用上述勘查技術(shù)模式進(jìn)行野外勘查，取得了成功。 圖１的電阻率剖面為ＥＨ４電導(dǎo)率成像系統(tǒng)勘查數(shù)據(jù)經(jīng)隨機附帶的反演軟件進(jìn)行擬反演后的結(jié)果。圖中可以看出，在埋深１００ｍ、水平位置１００m處存在高值電阻率與低阻電阻率拐點，反映為斷層影響帶，推斷該處斷層破碎帶發(fā)育良好。 從激發(fā)極化勘查結(jié)果（圖２）可見，視電阻率ρｓ在ＡＢ／２為１３０～１７０ｍ范圍內(nèi)，激化率ηｓ分別在ＡＢ／２為５０、６５、１００、１３０ｍ附近存在３處高值異常，而半衰時Ｓｔ和綜合參數(shù)ｍ分別為１７０～２００ｍ的范圍出現(xiàn)高值異常。綜合３個激電參數(shù)高值異常分析，推斷剖面１００ｍ處斷層富水性好。因此，在ＥＨ４電導(dǎo)率成像圖１００ｍ處布設(shè)１個孔位。鉆探表明０～６５ｍ為第四系，７０～９０ｍ為第三系，１３０～２２０ｍ為震旦系白云巖裂隙發(fā)育，終孔２２０ｍ，出水量達(dá) １００ｍ３／ｈ，水量豐富，解決了該村農(nóng)田用水問題。

 

  ４ 結(jié)語

 

  通過理論和實踐表明，音頻大地電磁測深法與 激發(fā)極化法組合勘查地下水技術(shù)模式是一種可行有效的技術(shù)手段。發(fā)揮音頻大地電磁測深法具有的快速高效、準(zhǔn)確查明地下水儲存體的空間分布特征、圈定異常范圍的優(yōu)勢，再利用激發(fā)極化法綜合參數(shù)可定量判斷富水性的特點，結(jié)合水文地質(zhì)條件，即可確定宜井孔位。二者組合是一種行之有效的地下水勘查技術(shù)模式。