第34卷增刊1 2020年12月
资源环境与工程
Resources Environment &Engineering
Vol.34 ,Sup 1.
Dec.,2020
高密度电法在新吴哥国际机场地下水勘探中的应用
任明霞，向阳
(湖北省水文地质工程地质勘察院，湖北武汉430051)
摘要：柬埔寨王国新吴哥国际机场地区地下水资源贫乏。为了在该地区找寻地下水资源，采用高密度电法探测技术确定含水构造的位置、形态，其具备成本低、效率高、解译方便等特点，是找寻浅部地下水资源的一种重要方法。经过钻探验证，该方法的实际运用效果显著。
关键词：高密度电法；含水构造；电阻率异常；新吴哥国际机场
中图分类号：P631.3+22 文献标识码：A文章编号：1671 -1211 (2020)S1-0122-04
D O I：10. ki.issn. 1671 -1211.2020. S1.023
柬埔寨王国暹粒省新吴哥国际机场距离暹粒市区 51 k m。建设用地范围地下水资源贫乏。为满足机场建 设施工用水及后期机场运营用水需求，建设方委托湖北 省水文地质工程地质勘察院进行地下水资源调查。由于柬埔寨的地质资料匮乏，在20世纪90年代初，越南 地质学家发表了 1:100万的柬埔寨、老挝和越南地质图 及《柬埔寨、老挝和越南地质学》，这是柬埔寨最新、最全 面的地质资料。本次地下水调查工作在此基础上进行。通过找寻含水构造，达到开采地下水的目的。通过现场 地面调查，决定采用高密度电法。该方法确定含水构造 的位置、形态、成本低、效率高、测量简便、解译方便，在 水文地质工作中得到了广泛的应用。
1工作原理[1]
高密度电法实质上属于直流电阻率法，以岩土体 的电性差异为基础的一种电探方法。通过A、B点间 向地下供电流I，然后在M、N极之间测量电位差AU，从而求得地层的视电阻率值。它的装置是一种组合式 剖面装置，通过仪器控制进行点转换而进行组合测量，测量效率高，测量点密集，从而获得了相对较多的地层 信息。所测数据再经过反演程序反演得到一拟断面彩 色图，图中直接表征地电断面每一测点视电阻率的相 对变化，直观且形象。本次工作采用的是温纳装置。测量时先保证M不动，通过
电子开关控制A、N、B的通断和位置，测量不同深度的数据。当一个滚动号测 量完时，M向前移动一个点距，如此向前滚动测量下一 个滚动号。这样不断扫描测量下去得到倒梯形断面，
收稿日期：2020 -08 -04；改回日期：2020 -09 -07
作者简介：任明霞（1980 -)，女，工程师，环境工程专业，从而查明地下地质构造，寻找可利用的含水层[2]。工 作原理示意图见图1。
图1高密度电法工作原理示意图
Fig. 1Schematic diagram of high density electrical method
2水文地质概况
本次地下水资源调查范围为新吴哥国际机场北西 侧1000h m2的场地，主要解决机场施工及运行期间的 供水问题。勘探范围区域上位于洞里萨新生代坳陷与 印支褶皱带过渡地带，地势有一定的起伏，场地总体西 低东高。地表大部分为第四系粘性土层覆盖，厚度一 般7 ~ 15 m，仅场地中北部零星出露有青灰色砂岩。下部岩石中，以白垩系（K)泥岩、泥质砂质为主；闪长 岩（K)呈岩脉状分布于泥岩、泥质砂岩下部❶。场地范 围地下水埋深浅，一般不超过3 m，但是水量极小，不 能满足机场建设所需。根据区域资料分析，区内构造 行迹多呈张扭性，以NW或NWW向为主，受其影响，次级小型断
裂较为发育，多为张性的正断层，断层产状 陡立，断裂带及附近的岩石破碎。场地范围上部泥岩、泥质砂岩裂隙虽发育，但多呈闭合状，部分泥质充填。闪长岩岩脉裂隙较发育，岩石坚硬而性脆，位于断裂带 附近的脆性岩石，是较为理想的的富水岩层。
E- m ail：271267505@ qq.com
增刊1任明霞等：高密度电法在新吴哥国际机场地下水勘探中的应用123 3野外工作情况
根据调查访问，测量区域周边的地下水开采取自
下部岩石层，水量贫乏。本次物探工作主要根据地质
构造方向，找寻区域内的断裂构造带或裂隙破碎带的
构造裂隙水。地下岩石导电性因岩性及结构关系存在
明显的电性差异性，具备进行电法探测的地球物理前
提。根据场区地块形状及地形地貌，布置了一条东西
向的长测线2#线，对场区的主要构造进行控制，然后在
2#线的两侧布置了两条测线，对主要构造的延伸方向
进行控制。总共布设3条测线，总长度为12 km。
由于场地范围存在张性断裂构造，为地下水的赋存
提供了有利的条件，沿断裂带及次生断裂带范围有较为
丰富的地下水。本次工作采用WGMD4高密度电阻率测
量系统，由WDJD4多功能数字直流激电仪及WDZJ4多
路电极转换器组成，供电电极为60根，电极间距20m，测
量层数18层，探测深度150 m®。测量数据经过计算机处
理，得到一拟断面彩色图，直接表征地电断面每一测点视
电阻率的相对变化。测线范围岩土层电性参数见表1。
表1测线区岩土层电性参数
Table 1Electrical parameters of rock and soil layer in survey line area
岩层名称电阻率/(〇 •m)备注
气孔状铁
>500最高可达10 000 n•m，主要分布于
质砾岩上部
青灰色砂岩>500场区中北部零星出露
粘性土 3 ~5
泥岩<10
砂岩<40
闪长岩>300最高可达1 000 n •m以上，呈岩脉分布
4数据解译
对于高密度电阻率法，反演解释是提高资料解释 的重要方法。本次采用的是基于圆滑约束最小二乘法 的计算机反演程序Res2dinv，使用了基于准牛顿最优 非线性最小二乘优化法。现场采用温纳装置，第一层 子块的厚度设置为0. 5倍点距，后继层的厚度依次递 增10%。最优化方法主要靠调节模型子块的电阻率 来减小正演与实测视电阻率值的差异。选取AM = MN=N B=a(电极距），记录点位于M N中间，仪器在 60根电极中间相互转换，自动采集A\B\M\N的视电 阻率，最终完成整条剖面的数据采集。视电阻率计算 公式为:Ps = (K ab A U m N/I)，工作电极数量为60个，电极距20m。为方便成图，通过反演数据，米用surfer软 件生成按电阻率等比分级的彩色断面图。
图2 ~图5是三条测线的视电阻率反演断面图，可 以清晰的反映出各电性层位的视电阻率值及深度范围。
1#测线中，低阻条带形态较好，与周边高阻形成鲜 明对比的是推测F5J6断裂带（产状为280。丄77。~ 78°)，该两处低阻条带有向深处延伸的趋势，初步分析 认为是富含地下水的断裂带或裂隙破碎带；
推测F3断层带，由于形态不完整，推测含水可能性较小；F4推 测断裂带延伸范围较短，富含地下水的可能性较小；F7推测断裂破碎带与周边岩体视电阻率差异性不太 明显，分析认为该处范围裂隙不太发育，富含地下水的 可能性较小。
距离/m
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2 000 2 200 2 400 2 600 2 800 1■ ■ ■■■ ■垂■ ■...............I..............I.....................................................................................................................................................................垂■
■■■：■■■视电阻率断裂带及编号旧^1断裂带产状
3.52 6.7112.82
4.346.288167319600
图2 1#测线视电阻率反演断面图
Fig.2 Cross ction of apparent resistivity inversion of1# survey line
距离/m
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2 000 2 200 2 400 2 600 2 800 3 000 3 200ZK1
1 ..................I....................I....................I....................I....................I....................I....................I....................I....................I....................I....................I....................I....................I....................I....................I....................I,,,,...
图3 2#测线视电阻率反演断面图（西侧）
Fig.3 Cross ction of apparent resistivity inversion of2# survey line(W est Side)
124资源环境与工程2020 年
Fig.4
图4 2#测线视电阻率反演断面图（东侧)
Cross ction of apparent resistivity inversion of2#survey line(E ast Side)
距离/m
0 200 400 600 800 1000 1 200 1400 1600 1800 2 000 2 200
■■■■■■视电阻率/(^m) r^n断裂带及编号断裂带产状
3.52 6.7112.82
4.346.288167319600
图5 3#测线视电阻率反演断面图
Fig.5 Section of apparent resistivity inversion of3# survey line
2#测线中，低阻条带形态较好，与周边高阻形成鲜 明对比的是推测F3、F5、F6、F7断裂带（产状为285。~ 300°Z77。~80。）。其中F3推测断层在深部较宽，有 延伸范围扩大的趋势。F5、F6、F7推测断裂带低阻规模 较大，连续性较好，分析认为富含地下水的可能性较 大。该测线范围其他低阻带延伸范围有限，分析认为 富含地下水的可能性较小。
3#测线中分布低阻带2处。其中F3推测断裂带 低阻形态不完整;F5低阻条带在深部较宽，推测产状 300° Z80。，分析认为在深部岩体裂隙发育可能性较 大，富含地下水的可能性较大。
从图中可以看出，垂直方向上，地表以低阻的粘性 土层、泥岩、泥质粉砂岩为主，分布于表层高阻的含大 量铁质结核的砾岩主要集中在1#测线及2#测线东侧，其他地段零星分布。下部为高阻的闪长岩，岩石总体 完整。并且往3#测线方向高阻的完整岩石范围有逐渐 变大。因此，3#测线范围有丰富地下水的可能性相对 较小，而在1#测线及2#测线范围可能性相对较大。
通过对反演解译成果的分析研究，表部及上部岩 土层主要接受大气降水补给，下部高电阻的完整岩石 裂隙不发育，二者含水量均有限。只有找寻推测断构 造带或岩石裂隙发育带，才能找到丰富的地下水含水 层位。分析认为F5、F6、F7三处推测断裂带附近低阻 带在空间方向有一定的延伸范围，富含丰富地下水的 可能性最大。因此首选钻探验证孔（ZK1)定在2#测线 F5推测断裂带处，设计钻孔深度150 m。第二个验证孔(ZK2)位于2#测线的F7推测断断裂带处，设计钻孔 深度150 m。测线、推测断裂带、验证钻孔位置等见 图6。
〇4[〇^5、,
图6实际材料图
Fig.6Actual material drawing
1.推测断层及编号;
2.测线编号及站点编号;
3.孔位及编号;
4.地质界线;
5.地层代号。
5成果验证
通过打井验证，ZK1号水井在48 ~ 61 m处为断裂 带，断裂带两侧岩石破碎，裂隙发育，经过抽水试验，最 大出水量可达80 m3/h;Z K2号水井岩石较ZK1号水 井更为破碎，经过抽水试验，最大出水量可达到147 m3/h，说明下部岩石裂隙中富含丰富的地下水❶。
6结论
高密度电法在柬埔寨新吴哥机场地下水资源调查
增刊1任明霞等：高密度电法在新吴哥国际机场地下水勘探中的应用
125
项目的顺利实施，说明:①高密度电法对构造富水带的 探测和定位是基本准确的;②高密度电法能够充分反 映地下岩土的电性分布情况，并结合各岩土层的电性 特征，可推断出含水层位，再进行勘探，成功率得到很 大的提高。
由此可见，运用高密度电法进行地下水探测是行 之有效的一种方法。充分利用该方法的优点，可有效
降低成本。但影响高密度电法探测成果的因素很多，比如在解译反演过程中，存在一定的人为因素，解译结 果的判定往往存在一定的误差；探测深度也仅适用于
The Application of High-Density Electric Method in Search of Groundwater
in New Angkor International Airport
R e n M in gxia ， X ia n g Y an g
(H y d r o g e o lo g y a n d E n g in e e r in g G
e o lo g y E x p lo r a tio n I n s t il u t e o
f H u b e i P r o v in v e ，W u h a n ，H u b e i 430051)Abstract ： T h e N e w A n
g k o r I n te r n a tio n a l A ir p o r t o l t
h e k in g d o m o l C a m b o d ia is s h o r t o l g r o u n d w a te r re so u rc e s . In o r d e r t o fin d th e g r o u n d w a te r r e s o u r c e s in th is area，th e m u lti-e le c tr o d e r e s is tiv ity m e th o d te c h n o lo g y is u d . T h is te c h n iq u e is m o r e a c c u ra te t o d e te r
m in e th e lo c a tio n a n d s h a p e o l w a te r b e a r in g stru ctu re ，a n d h a s th e c h a r a c te r istic s o l lo w cost，h ig h efficien cy a n d c o n v e n ie n t in te r p r e ta tio n . I t is a n im p o r ta n t m e th o d t o fin d s h a llo w g r o u n d w a te r r e so u rc e s . T h r o u g h d r illin g verilicatio n ，th e p r a c tic a l a p p lic a tio n ellect o l th is m e th o d is re m a r k a b le .
Key words ： N e w A n g k o r In te r n a tio n a l A irp o rt ; m u lti-e le c tr o d e r e s is tiv ity m e th o d ; w a te r b e a rin g stru ctu re ; r e s is tiv ity a n o m a ly
浅部地层，探测深度与探线长度、电极间距、隔离系数、 上覆地层的电性和厚度等相关，目前对高密度电法测 深的解释仅能依据经验公式判定。因此，高密度电法 探测工作在往后的具体应用过程中，仍有很大的提升空间。参考文献：
[1] 傅良魁.磁电勘探法原理[M ].北京：地质出版社，1984.[2]
傅良魁.电法勘探教程[M ].北京：地质出版社，1983.
(责任编辑：李雯）
