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多线多点密集探测看清断裂构造是精准找水定井的关键 ——兼评多种物探仪器的探测过程与耗时 郑州地象科技有限公司 寇伟 13903832188 一、一般物探方法的探测过程与耗时 国内外电法和电磁法物探找水定井，以400米探测深度为准，且不讨论探测数据的精准程度，只比较探测的点数、深度层数及耗费的时间，以了解它们的探测方法、操作过程及工作效率。 1、普通电阻率法 在一个探测点上进行探测工作时，需要以探测点为基点，将两个探测电极沿探测线路的插在基点两边10米处；然后将电瓶的两极沿探测线路插在两边要探测深度处（探测400米深度时，两边各引线400米将电源引出端插埋入地下），一切准备好后，按键放电、读表、记录。从10米到400米深度供需由近到远重复40次，探测到每下降10米的深度层的40个电阻率数据。3个人探测一个点、40个层深，大约需要1小时才能完成。 2、激化电极法（激电法） 操作过程与电阻率法类似，只不过探测的指标更多，不仅有视电阻率，还有视激化率、半衰时、累加和、偏离度、自然电位、供电电流、一次场等几项指标。由于与电阻率法相比增加了探测的指标，同时还需要增加不极化电极，探测耗时更长、操作更麻烦、耗电量更大。3个人探测一个点、40个层深，大约需要2个多小时才能完成。 3、瞬变电磁法(TEM) 瞬变电磁法是利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式一次电磁场，用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流而产生的二次电磁场的空间和时间分布，从而解决有关地质问题的时间域电磁法。每个测点可测量 X、Y、Z 三个磁场分量的变化信息。由于探测深度与发送线圈的匝数和周长、发送电流的大小、发送脉冲频率有关，最多可以变换6和频率段，且不存在与深度的一一对应关系。要在一个点上得到基本描述出400米深度以上含水层情况的必要数据，几个人操作最少也要探测2个小时。 4、天然电场选频法 天然电场选频法可以说是频率域大地电磁MT方法的超简化版，顾名思义就是选择几个固定的频率点、探测其对应几个层深的天然电场电位值。使用时需要沿探测线路在基点两边10米处插埋入探测电极，探测一个物理点只需要10分钟，但得到的探测层深数据有限。因选频法需要在测点两侧各5—10米插埋电极，具有一定的体积效应，插埋AB电极点不能重合，点间距不可能小。亦由于插埋电极采集信号，所受地表电磁信号干扰严重，导致测值跳动变化较大，可信度不高。 5、可控源大地电磁法（CSAMT） 卡尼亚视电阻率大地电磁法基于电磁波的趋肤深度原理，利用改变频率进行不同深度的电测深。一次发射电磁场，可同时完成多个（5—8个）探测点、每点7（V6）—40（V8）个测深层的探测。在探测前需要在远离探测剖面线以外6-12公里的地方安放发电机和发射电机，然后在3—8个探测点上安放接收机，以及各自带有的4个电极、2个磁极，才能进行探测。在地形条件允许的情况下, 完成一个400米深度、间隔10米的视电阻率频率测深, 平均需要20分钟—1小时的探测时间。由于需要8—10人配合、在6公里以外进行大功率放电，使用二三百万元的高端进口设备耗时耗工的用于400米以上深度找水定井，可谓是高射炮打蚊子、得不偿失。 二、MT-VCT大地电磁场成像探水仪的特点和探测过程 1、具有可在任何地形地面环境探测的高灵敏度电磁感应探头 由于采用了高导磁率磁芯材料、特殊的的线圈结构和磁反馈前置放大电路，显著提高了对微弱磁场电磁感应的性能，磁场噪声降低、热稳定性和信噪比均有明显提高。由于只需要用一个电磁感应探头探测，无论是 土地、水泥地、石块、野外、或室内，仅三公斤多的探头可随手提起在任何地形地势进行探测。 2、单点探测简单、采集数据量大 探测一个物理点时只需要手提探头虚放在地面上，按一下采样键、等待7秒钟即可实现500米深度、250个深度层的数据采样工作。由于探测数据自动存储在存储器内，最后统一处理，在探测点上等待7秒钟、液晶屏上显示下一个探测点时，即可手提探头移动到下一物理点进行探测。方便、快捷、高效。 3、多条线路探测对比分析精准定井 MT-VCT成像探水仪使用的是手提式高精度磁探头，可以手提探头边走边探测。为充分发挥MT-VCT探水仪方便快捷的优势，可在一条剖面上间隔1米1个物理点进行密集性探测，配以2米/层的纵向分辨率，从而实现细密采样、大数据成像、高精度分析。在一个目标区域内进行勘探工作时，可根据预先分析判定的隐伏断裂走向，垂直于断裂横切勘探找出断裂构造，探测一条剖面、分析后再设计新的线路勘探进行对比分析，直到清楚了解地下断裂构造、找到相对最佳位置定井为止。 三、多线、多点、多层勘探定井的思路及实现 1、多线、多点、多层探测定井的思路 一般使用现有物探设备进行探测定井时，探测人员要先根据自己的经验观测地形，判定哪个区块、沿哪个方向在地下可能会有含水层，就会在选定区块上确定一个剖面线，在线上隔10米、或隔20米一个点，探测几个或十几个点，每个点也只是按照自己的推断测取几个层深的数据，即使这样也要折腾半天或一天时间才能完成。 由于地下地质情况复杂、岩层构造各异，仅凭几个或十几个相隔10米或20米的探测点、纵深相隔几十米一层，怎么能枉自猜测地下的水文地质状况呢。就像瞎子摸大象一样，只有从头到尾细细的摸一遍，才能描绘出大象的模样；若仅凭摸到的几个部位就去猜测大象的模样，肯定会得到似是而非的结果。 MT-VCT成像探水仪的探测思路，就是像构造三维立体图一样，精密型MT-VCT探水仪每个探测点下隔2米一个深度层，每条线最大可以有999个探测点，由线上各物理点、每点纵深向下各深度层形成的二维图像就是一条探测线路的垂直剖面分析图。根据需要可并行勘探多条线路，多个垂直剖面图就可以组合成一个地下地质结构的三维立体成像图。就像显示器一样，扫描的行数和列数越多、组成图像的点数越密，显示出来的图像就越清晰、越逼真。 2、实现多线、多点、多层探测的技术支撑 MT-VCT大地电磁镜像测深探水仪系列所有机型的纵向分辨率都是2米/层，即在每个物理探测点下间隔2米显示一个深度层的数据，每条线最大可以有999个物理探测点。不同的机型只是最大探测深度不同，探水仪系列从200米至800米共7个机型。如：最大探测深度为200米的MT-VCT-200M-100C型探水仪，从2米开始每隔2米采样一个数据，共分100层；探测深度800米的MT-VCT-800M-400C型探水仪，探测深度层为400层。 3、多线、多点、多层探测定井的意义 不少人错误地把“找水定井”误解为“找出地下哪里有水”，其实绝大多数地方的地下都有水的存在，无非是水多水少、或深或浅不同而已。我的理解“找水定井定义”应该是：“在特定区域内找出出水量相对最大、能够满足用水需求的最佳位置确定井位”。即使是经验丰富的水文地质专家，最多可以根据地质资料和地面情况综合分析，判断目标区域内的哪个地块地下会有聚水构造，进而缩小找水定井的勘探范围。然而，毕竟是专家有限、其作用有限，定井还是离不开科学的探测仪器。 不论是多么精准的仪器，在地面某物理点上探测的信息，只能是代表向下纵深有限层点岩石的物性信息，而不可能代表周围一片，仅仅依靠几个或几十个探测点的数据，来表征整个区域的地质结构和含水层分布情况，显然是不全面、不科学、也是不可能的。西瓜熟不熟从针孔里看不出来，一刀切成两半肯定就一清二楚了。无论运用什么方法找水定井，最有效的做法就是在目标区域内多探测一些线路并形成剖面图，东西、南北、横切、竖切、平切，探测的线路剖面越多、探测点越密集、层深间隔越小，对地下的地质结构描绘的就越清晰。这样做的话，即使没有专家在地面上的观测和判断，没有专业知识和定井经验的外行人，也能清楚了解地下水系的分布和积聚情况，找到水源丰富的最佳位置确定井位。 4、进行多线、多点、多层探测定井的方案设计 在没有地形限制的情况下，若要在目标区域内找水定井，可根据预判区域内的断裂构造位置及走向先设计初测线路，当线路长度较大时可以按照3米、5米的点间距设计几条探测线路，从剖面图上综合分析富水区所在的目标区块，然后在这一小范围内设计点间距为1米或2米的多条并行精细探测线路进行详探，通过观测不同剖面上断裂构造的形态及含水裂隙分布情况，加以综合对比分析论证，就能够确定地下断裂构造的中心位置、走向含水裂隙分布及聚水性，这样才能精准无误地找到最佳打井位置。
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雷达卡
发表于 2023-5-19 11:04
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