地下水，從儲存介質方面可分為孔隙水、裂隙構造水、巖溶構造水。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，蓄水構造產狀、性質及其規模等；其次，要分析判斷地下水儲存體的富水性，進而確定宜井孔位。地下水地球物理勘查技術方法較多，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，選用音頻大地電磁測深法（ ＥＨ４電導率成像系統）和激發極化法組合，形成一種有效、快速的地下水勘查技術模式，具有理論依據和實現的可行性，前者可精細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 技術方法原理簡介

 

  ＥＨ４電導率成像系統是由美國ＧＥＯＭＥＴＲＩＣＳ和ＥＭＩ公司聯合生產的。該系統屬于部分可控源與天然場源相結合的一種大地電磁測深系統，觀測的基本參數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到測深的目的。該系統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，查明構造規模、性質、產狀及其裂隙發育程度等。

 

  激發極化法找水通常被人們認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），激發地質體，產生極化場（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、綜合參數等物理參數，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電導率成像系統）工作效率高，是一種快速有效的、可連續勘查較大深度地質體的技術方法，而激發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電導率儀器快速進行剖面勘查工作，查明地下含水體的空間分布特征，圈定異常區，然后在異常點進行激發極化測量，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構造走向，選擇不同極距（ＭＮ分別為１５、２５、３０、５０ｍ等）工作方式。為準確確定斷層走向、傾斜和孔位定位，點距應根據不同地下水類型而確定，孔隙類地下水的測量點距可適當大些，一般可為５０～１００ｍ，構造類地下水的點距要小，一般１ ０～３０ｍ較好。激發極化法要選用合理有效的工作方式，其裝置類型應結合實際情況而確定，一般可采用等比裝置。關健技術之一是采用不極化電極，電極極差穩定且小。

 

  ２．３ 資料解釋原則與孔位的確定

 

  在進行資料解釋之前，應做好以下幾個方面的工作：①熟悉和了解工作區的地質、 水文地質條件，首先了解地層巖性、地質構造的分布情況，還要分析水文地質條件，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電導率圖像的電阻率曲線的異常性質，在不同巖性體反映的視電阻率數值是不同的，應結合地質資料，分析判別引起電阻率數值變化的主要原因；③認真分析激電異常，去假存真，尤其是多個激電參數的對應關系，若各個參數都在相應部位存在異常，說明其可靠性好，結合地質資料，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。對于松散含水體，以尋找顆粒較粗的細砂、中細砂、粗砂等為主要目標體，反映電阻率值為高值特征；而對于裂隙構造水、巖溶水，以尋找裂隙發育程度高、斷層破損程度高的低電阻率值為主要目標體。

 

  判斷電阻率值的高低要考慮以下因素：一是區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；三是區域環境影響因素，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），激發極化法的各個參數中，視電阻率反映為低值異常，而極化率、半衰時、衰減度、綜合參數均反映為高值。若某些參數反映為高值，另一部分反映為低值，則說明含水巖層（體）充填泥質成分，出水量將會降低。

 

  孔位的確定以ＥＨ４電導率圖像曲線為主，結合激電異常參數綜合考慮。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，對于構造類地下水，孔位一般布置在裂隙發育、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，一般次級構造較為富水。因此，孔位的確定要依據水文地質條件，結合物探成果綜合考慮。

 

  ３ 應用實例

 

  西南滿村位于保定市西部順平縣，該村坐落于灰巖分布區，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。由于受多次構造的影響，存在一條規模較大（稱之為山前大斷層）的斷層，斷層寬度約１００ｍ且延伸遠，走向為北東向，大部分被黏土或風化物充填。從水文地質條件判斷，該區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模式進行野外勘查，取得了成功。 圖１的電阻率剖面為ＥＨ４電導率成像系統勘查數據經隨機附帶的反演軟件進行擬反演后的結果。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育良好。 從激發極化勘查結果（圖２）可見，視電阻率ρｓ在ＡＢ／２為１３０～１７０ｍ范圍內，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ｍ分別為１７０～２００ｍ的范圍出現高值異常。綜合３個激電參數高值異常分析，推斷剖面１００ｍ處斷層富水性好。因此，在ＥＨ４電導率成像圖１００ｍ處布設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育，終孔２２０ｍ，出水量達 １００ｍ３／ｈ，水量豐富，解決了該村農田用水問題。

 

  ４ 結語

 

  通過理論和實踐表明，音頻大地電磁測深法與 激發極化法組合勘查地下水技術模式是一種可行有效的技術手段。發揮音頻大地電磁測深法具有的快速高效、準確查明地下水儲存體的空間分布特征、圈定異常范圍的優勢，再利用激發極化法綜合參數可定量判斷富水性的特點，結合水文地質條件，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模式。