[摘要]結(jié)合物探找水案例，在簡要介紹項目概況與水文地質(zhì)概況的基礎(chǔ)上，該文闡述了在復(fù)雜地質(zhì)條件下本次物探找水選用的方法與工作思路;針對老變質(zhì)巖區(qū)、大理巖區(qū)、松散巖區(qū)與隱伏斷層等賦水性的探查，分別開展了電測深法、十字測深法與激電測深法等物探手段。通過典型勘測案例分析，作者對不同物探方法的電性特征與勘測效果分別進行了簡要分析，分類別簡要歸納了本區(qū)找水總結(jié)，并淺談了工作體會。

　　[關(guān)鍵詞]南方國土資源雜志,土地整治,水文地質(zhì)調(diào)查,物探找水,賦水性

　　1前言

　　靈壽縣地處石家莊市的西北部，西依太行，東臨平原，緊鄰市區(qū)。本次靈壽縣土地整治項目區(qū)主要包括一期的北譚莊鄉(xiāng)、青同鎮(zhèn)、南寨鄉(xiāng)、塔上、三圣院與二期的陳莊、寨頭、燕川、狗臺、慈峪等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的七十多個自然村，工作區(qū)地貌屬低山、丘陵與山前平原區(qū)，地勢上西北高東南低。

　　在本土地整治項目中，灌溉水源是項目成敗的基礎(chǔ)，更是靈魂與保障。由于上游水壩截留、采礦抽排等因素制約，本區(qū)內(nèi)的慈河早已成季節(jié)性河流;而本區(qū)內(nèi)大面積區(qū)域第四系覆蓋層較薄，松散層孔隙水貧乏;下伏基巖多為老變質(zhì)巖、片麻巖等，賦水性差。地下水源的探查成了本次土地整治項目的重頭戲。

　　本區(qū)土地整治面積較大，地質(zhì)條件復(fù)雜，設(shè)計井位近千眼，要求單井出水量不小于40m3/h并盡量均勻分布。針對本項目的特點，本次找水工作由水文地質(zhì)與物探專業(yè)人員組成了綜合調(diào)查勘測組，聯(lián)合開展外業(yè)工作。

　　本次水文物探工作的目的比較單純就是找水，但任務(wù)量大、工期緊;而測區(qū)面積大、地質(zhì)條件復(fù)雜、水文地質(zhì)類型多樣是本次水文物探工作的特點也是難點，所以遇到的各種水文地質(zhì)問題復(fù)雜多樣。鑒于此，作者特對本次工作遇到的各類水文地質(zhì)問題及其電性特征做了簡要歸類分析與總結(jié)，以備同仁間交流與借鑒。

　　2區(qū)域地質(zhì)與水文地質(zhì)概況

　　2.1區(qū)域地質(zhì)概況

　　在本工作區(qū)及其周邊，低山丘陵區(qū)廣泛出露中晚太古界的元坊巖組與灣子巖組的深度變質(zhì)巖、孔家莊與劉家村組的花崗片麻巖、以及古元古界的林山組與青同組的淺變質(zhì)巖等地層。

　　隨著荒山的開墾，緩丘區(qū)多為薄層(1～5m)粘性土所覆蓋，偶見基巖露頭;山前平原區(qū)，第四系覆蓋層厚度約為20～40m，下伏基巖巖性與構(gòu)造不明。

　　本區(qū)內(nèi)，已查明構(gòu)造以北東向褶皺為主，各時代地層整體呈現(xiàn)北東向展布，復(fù)式褶皺發(fā)育;并有阜平期、灣子期、呂梁期等多期次的韌性變形帶呈北東向展布;同時北北西向、北東向、南北向斷層發(fā)育。

　　2.2地下水類型

　　本區(qū)地下水類型主要包括：淺部的松散巖類孔隙水與下伏的基巖裂隙水，其中基巖裂隙水分為風(fēng)化裂隙水、溶蝕裂隙水與構(gòu)造裂隙水。

　�、偎缮�巖類孔隙水

　　本區(qū)內(nèi)第四系沖洪積地層主要為：亞砂土、亞粘土夾砂卵礫層，主要分布于山前邊緣的沖洪積扇與山前平原地帶;豐水季節(jié)含孔隙水，大部分季節(jié)地下水位嚴重下降或者干枯;河道附近砂卵礫層孔隙水相對富集。

　�、诨鶐r裂隙水

　　在本區(qū)內(nèi)，風(fēng)化裂隙水主要賦存于變質(zhì)巖頂板的風(fēng)化殼內(nèi)，水量較小;大理巖發(fā)育區(qū)溶蝕裂隙水賦存較集中而相對豐富。本區(qū)內(nèi)構(gòu)造雖發(fā)育，但多為貧水構(gòu)造、阻水構(gòu)造，賦水性、導(dǎo)水性一般較差，構(gòu)造裂隙水多呈帶狀分布[1-2]。

　　2.3地下水的補給與排泄形式

　　工作區(qū)的地下水的補給來源主要是大氣降水、河渠補給、農(nóng)田灌溉回歸和山區(qū)側(cè)向補給。排泄方式主要是人工開采，其次是側(cè)向流出。由于大量開采(人工排泄)，可能導(dǎo)致部分地區(qū)水位下降顯著。

　　3工作方法

　　3.1方法的選擇

　　該區(qū)地層巖性復(fù)雜，構(gòu)造行跡多變，富水特征不明;而該區(qū)移動信號發(fā)射塔、變電站等設(shè)施與農(nóng)用電網(wǎng)及高壓輸送電線路等人文地電干擾較大，限制了電磁法類等物探手段的應(yīng)用。

　　在綜合考慮當(dāng)?shù)貜?fù)雜的水文地質(zhì)條件，及設(shè)計成井深度、地面人文干擾程度、物探方法的可行性等情況，本次找水工作采用水文地質(zhì)調(diào)查與綜合物探相結(jié)合聯(lián)合開展外業(yè)勘測工作。

　　物探以抗干擾能力較強的直流電測深法為主要勘測手段開展全區(qū)初勘工作，選取AB/2=3～300m。針對局部區(qū)域的特殊性或具體情況，以測氡法、十字電測深法、三極電測深法與激電測深法[3-6]作補充，以便綜合分析確定相對富水區(qū)，含水層埋深與井深，估計出水量。

　　3.2工作思路

　　針對不同的地質(zhì)條件、不同的地形地貌、不同的干擾因素與不同物探方法的適用性，現(xiàn)場靈活機動地選擇、調(diào)整探測手段[7]。

　�、倩鶐r區(qū)與薄層第四系亞粘土覆蓋區(qū)

　　首先，針對基巖區(qū)或基巖露頭開展地質(zhì)調(diào)查，對地形、地貌、地層、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)特征等進行調(diào)查;對照1：5萬地質(zhì)圖，核對露頭地層巖性、構(gòu)造，圈定重點靶區(qū)，如斷層、太古代變質(zhì)巖區(qū)的大理巖夾層、古遠古代的以透閃大理巖與蛇紋石白云石大理巖為代表的大理巖地層等。有的放矢的選擇物探測區(qū)，開展物探測試。

　　其次，在設(shè)計井位附近開展電測深單點測試或大點距剖面，憑借電測深曲線類型特征初步分析排查基巖賦水情況，識別相對富水層位。

　　再者，在片麻巖或老變質(zhì)巖區(qū)，探測風(fēng)化層相對富水區(qū)推薦淺井或大口井;在斷層等構(gòu)造發(fā)育或大理巖溶蝕發(fā)育區(qū)，通過物探手段查找中深富水層位，推薦中深井井位。

　�、诘谒南蹈采w區(qū)

　　首先走訪調(diào)查已知井的井深、出水量、水位、揭示的地層巖性、出水層位等情況，并針對已知井開展電測深井旁測深，與調(diào)查資料對比分析，初步掌握、推測小區(qū)域內(nèi)地層情況、出水層位、出水量等。

　　其次，以已知井的井旁測深曲線為參照，針對設(shè)計井位開展電測深單點測試或小工作量的測線勘測，初步了解地層情況、賦水層位等情況;初步排查不利區(qū)域，圈定富水靶區(qū)。 　　再次，在富水靶區(qū)，有針對性的開展物探勘測，初步查明或推測相對富水地區(qū)、相對富水點的土石界線、第四系富水層、相對富水的基巖巖性或富水帶等，擇優(yōu)推薦井位。

　�、蹜{借多種物探手段分期、分批次的開展工作，通過水文地質(zhì)與物探的綜合對比分析、篩選，分批次地擇優(yōu)推薦井位;并根據(jù)揭示地層巖性、成井后出水量等情況，再次補充物探方法后擇優(yōu)推薦井位。

　　4典型案例的分析

　　4.1大理巖富水區(qū)的探查

　　在南寨、青銅周邊，地勢相對平緩，局部呈帶狀緩丘�，F(xiàn)有井多為淺井，水量較小或多已干枯。近年來偶有個人投資打井，成井深度多在120m左右，有基巖揭露;有出水好的，也曾有干眼的;但整體上井位少、出水量差，難于滿足農(nóng)業(yè)灌溉需求。

　　通過本次物探工作，發(fā)現(xiàn)本區(qū)電測深曲線類型多為QHA或KHA，曲線后支斜率一般較陡，甚至大于45°。推測第四系以粉黏夾砂為主，賦水層較薄、埋深較淺，或無明顯的�逅�層;下伏基巖多為大理巖，埋深多在25～50m。

　　通過對比分析，篩選了曲線后支斜率較小的測點作為推薦井位，推測下伏基巖裂隙發(fā)育且相對富水，推薦井深多在80～150m。

　　經(jīng)分批次、多井鉆探驗證，推薦井位鉆遇下伏基巖為大理巖，部分井鉆遇大理巖與老變質(zhì)巖;大理巖層位溶蝕裂隙發(fā)育，賦水性好，成井率達98%，單井出水量多大于60m3/h。

　　4.2富水溶洞的探查與識別

　　在楊朱樂、韓朱樂、白朱樂村周邊，現(xiàn)有井多為淺井，因連年水位下降多已干枯，或因出水量較小而灌溉時斷流。

　　通過本次系統(tǒng)性探測，發(fā)現(xiàn)本區(qū)電測深曲線類型多為HA、QHA、KHA型;推薦井深多在120～180m，基巖埋深多在20～35m;各推薦井位出水良好，成井率達100%。

　　在局部勘測中發(fā)現(xiàn)，電測深曲線后支上升段出現(xiàn)“小KH型”拐點，即對應(yīng)基巖段有明顯的 “薄層”低阻反映，且呈帶狀分布，推測為溶洞發(fā)育或構(gòu)造裂隙富水，推薦了井位;經(jīng)鉆探驗證，50m下方見溶洞，出水量好。經(jīng)探測追蹤，發(fā)現(xiàn)該區(qū)溶洞發(fā)育;但溶洞局部有紅粘土充填現(xiàn)象，如BZL-3成井后出水量大但紅色混濁。

　　在下邵村東、青銅北等地同樣鉆遇溶洞，水量大并出現(xiàn)了出水渾濁、或停泵后有淤埋泵的現(xiàn)象。

　　4.3巖性接觸帶賦水性探查

　　在北白石村，耕地多為緩丘，地下水匱乏，農(nóng)民靠天吃飯。經(jīng)過地面調(diào)查，偶見大理巖露頭，而在露頭的南北兩側(cè)經(jīng)已有坑槽揭示均為老變質(zhì)巖。經(jīng)大范圍調(diào)查與分析，該處應(yīng)為北東向向斜，軸心為大理巖。

　　通過物探勘測，初步查明了大理巖底板埋深，推測有富水跡象。經(jīng)BBS-28等多點鉆探驗證，大理巖底板附近溶蝕發(fā)育，相對富水。經(jīng)成井后抽水，雖未達到設(shè)計水量(50m3/h)，但打破本區(qū)無井的記錄，后成井多眼，受到了當(dāng)?shù)卣�府與村民的好評。

　　同樣，在南白石、西青同、東青銅等地發(fā)現(xiàn)多處巖性接觸帶富水情況，富水層多為大理巖與老變質(zhì)巖接觸帶，即大理巖底板附近溶蝕裂隙發(fā)育，而下伏的老變質(zhì)巖成為良好的阻水層。

　　4.4老變質(zhì)巖區(qū)斷層富水帶的探查

　　北寨鄉(xiāng)的程家莊至南羊溝一帶，處于丘陵地帶，地表為薄層黃土覆蓋，下伏基巖為元坊組以黑云斜長變粒巖、黑云二長變粒巖為主的老變質(zhì)巖。全村基本上是家家有井，但井井僅夠維持人畜飲水，無灌溉水源;該區(qū)為重要的云母產(chǎn)地、加工地，因嚴重缺水環(huán)境問題嚴重。

　　通過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)了斷層跡象并有鉀長片麻巖巖體出露，通過物探測試并追索到斷層位置與產(chǎn)狀，本區(qū)電測深曲線類型多為HA型，而在斷層帶處曲線后支呈現(xiàn)局部緩傾或平臺狀，推斷為破碎帶富水。

　　在靠近云母生產(chǎn)區(qū)的CJZ-33等測點推薦了井位，經(jīng)鉆探驗證，下3�急昧�續(xù)抽排不斷流，解決了當(dāng)?shù)厣�產(chǎn)、灌溉與生活用水問題。

　　4.5利用十字測深法對隱伏斷層富水帶的探查

　　在基巖區(qū)找水，查找隱伏斷層與破碎帶是間接找水的途徑，也是找水的重點;而隱伏斷層與破碎帶多因位置不明確、產(chǎn)狀與性質(zhì)不清等原因，需憑借多種物探手段查找與推測。在識別隱伏斷層的走向與富水性時，十字測深法效果較佳。

　　在韓洼村某已有井(成井深度100m)做井旁電測深時，發(fā)現(xiàn)該曲線后支近45°上升，在成井深度內(nèi)巖層富水的電性特征不明顯而出水量相對較好;后調(diào)整放線方向測試發(fā)現(xiàn)，AB/2=80m以后十字測深的兩曲線明顯背離，與出水層位對應(yīng)較好。

　　在西青同村某測點處，前人曾多次測試而一直猶豫不決未成井，經(jīng)十字測試后發(fā)現(xiàn)AB/2=100m以后兩曲線明顯背離，經(jīng)鉆探驗證，下4�急昧�續(xù)抽排不斷流，證明出水效果好。

　　通過同點十字電測深曲線對比，可知差異段即為富水段，且差值越大該層位富水的可能性越強;電性整體偏低的曲線對應(yīng)的布極方向與導(dǎo)水的破碎帶的走向相接近。

　　4.6利用激電測深法對富水帶的探測

　　在有些測區(qū)，因地表第四系覆蓋，缺乏構(gòu)造、地層資料，或者已知井位缺乏或水量不理想，單單憑借電法的電阻率曲線特征推薦井位風(fēng)險較大;或者電阻率特征不明顯，難于推薦井位。而這時若場地適宜，在重點區(qū)布設(shè)少量的激電測深點進行對比分析，可能會有意想不到的探測效果。

　　從調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在中山水泥廠南側(cè)已有兩處干眼，通過本人探測發(fā)現(xiàn)，從單純的電阻率曲線特征分析，富水特征不明顯。通過激電測深在采集視電阻率參數(shù)的同時分別采集了極化率、半衰時與衰減度，參考激電參數(shù)分別在ZS1-9與ZS4-1推薦了井位。經(jīng)鉆探成井，證實ZS1-9點中淺部富水而ZS4-1點中深部富水。

　　在ZS4-1推薦井位點，通過十字測深與旁測點的觀測發(fā)現(xiàn)：旁測點的衰減度富水特征不明顯，十字點AB/2=80m以后視電阻率兩曲線背離但不太明顯，而東西放線的視電阻率偏低的同時衰減度明顯較高，達到0.3以上。

　　5本區(qū)找水總結(jié) 　　在該區(qū)的慈河及其古河道砂卵礫石層地段、大理巖溶蝕裂隙層位、或斷層等構(gòu)造裂隙發(fā)育帶，均發(fā)現(xiàn)了具備滿足大于40m3/h農(nóng)業(yè)抽水灌溉需求的理想井位。經(jīng)初步統(tǒng)計，總體成井率大于90%，得到了地方政府與村民的好評;而應(yīng)個別村委會要求，在村莊周邊出水量不到30m3/h的推薦井位是為照顧人畜飲水而定的。在此，對工作區(qū)賦水性歸類如下：

　�、僖岳献冑|(zhì)巖、片麻巖為代表的相對貧水區(qū)

　　在南營、塔上與譚莊等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，除河床、河漫灘第四系砂卵礫石層相對富水外，在本區(qū)的絕大部分老變質(zhì)巖區(qū)、片麻巖區(qū)未發(fā)現(xiàn)達到灌溉要求的區(qū)域性的富水區(qū)或富水地層。即使在物探查明的局部相對富水地層或構(gòu)造帶處，水量多在10～30m3/h間，單井出水量難于滿足40～50m3/h的農(nóng)業(yè)灌溉的需求。

　　在該工作區(qū)的絕大部分丘陵地帶，覆蓋層較薄，基巖層位多為貧水地層。風(fēng)化裂隙水主要賦存于老變質(zhì)巖、片麻巖的頂板風(fēng)化殼內(nèi)，賦存面積大而厚度薄、水量小。

　　本區(qū)內(nèi)構(gòu)造雖發(fā)育，但為多期地殼運動而造就的斷層、韌性變形帶等，多為貧水構(gòu)造、阻水構(gòu)造，賦水性、導(dǎo)水性一般較差。

　�、谝源罄韼r裂隙發(fā)育帶為代表的基巖富水區(qū)

　　在南寨鄉(xiāng)與青同鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以大理巖為代表的基巖區(qū)是本區(qū)域內(nèi)理想的富水地層與富水區(qū)域。

　　大理巖發(fā)育區(qū)富水溶蝕裂隙多呈層狀或帶狀分布，裂隙水賦存相對集中而豐富。如：東西青同至南北賈良一帶、楊朱樂至院同一帶等區(qū)片，大理巖溶蝕裂隙、溶洞發(fā)育，為大理巖溶蝕裂隙發(fā)育帶或構(gòu)造裂隙發(fā)育帶。定井率較高、成井率98%以上。

　�、垡源群記_洪積層為代表的松散層富水帶

　　第四系砂卵礫石層相對富水區(qū)主要分布在慈河兩岸及其古河道、季節(jié)性支流河床兩側(cè)。由于第四系砂卵礫石富水導(dǎo)水、河道兩側(cè)丘陵山地的風(fēng)化層裂隙水向河道第四系與風(fēng)化帶側(cè)向補給而富集，所以慈河兩側(cè)及其古河道等多具備導(dǎo)水、富水條件。

　　在北譚莊--中霍營的慈河兩岸、秋山―北寨--院同村東側(cè)等區(qū)片，第四系砂卵礫石層發(fā)育，賦水性好。通過物探探測、對比分析，推薦井位成井后水量均大于60m3/h，具備滿足40-50m3/h的抽水灌溉需求的理想井位。

　　6工作體會

　�、傥锾脚c水文地質(zhì)調(diào)查的結(jié)合，是本次地下水勘查行之有效的手段，也是本次大范圍、大工作量、高成井率的技術(shù)保證;同時，發(fā)揮了電測深法快速高效、富水特征易于識別與圈定的優(yōu)勢;而結(jié)合水文地質(zhì)特征判定富水區(qū)，彌補物探方法多解性，有效地提高成井率。

　�、谠谡{(diào)查區(qū)內(nèi)的大部分區(qū)域，以黑云斜長變粒巖、黑云二長變粒巖、白云鉀長片麻巖、二長變粒巖為代表的古老變質(zhì)巖系廣泛發(fā)育，并有多條多時期韌性剪切帶北東向平行發(fā)育。老變質(zhì)巖經(jīng)過長期、多階段構(gòu)造運動、韌性剪切作用而似層狀節(jié)理發(fā)育、硬度較差的自身物性特點決定了風(fēng)化層中導(dǎo)水的張性裂隙不發(fā)育，所以賦水性、導(dǎo)水性差。

　　③通過本次現(xiàn)場勘測工作，發(fā)現(xiàn)大面積丘陵區(qū)以黃土、亞粘土為主的第四系覆蓋層較薄，厚度多2-5m;下伏基巖多為太古界的老變質(zhì)巖或片麻巖地層，該套地層變質(zhì)程度較高、表層風(fēng)化嚴重，多呈土狀;強風(fēng)化層厚度多為10-25m，含薄層、少量風(fēng)化裂隙水，即在當(dāng)?shù)爻尸F(xiàn)了“家家有井”而卻沒水灌溉的怪象。

　�、苷{(diào)查區(qū)內(nèi)青同鎮(zhèn)、南寨鄉(xiāng)一帶，以透閃大理巖、蛇紋石白云石大理巖、石英大理巖等青銅組二段(Pt1q2)地層發(fā)育。大理巖性脆，張性構(gòu)造裂隙發(fā)育;自身物性條件決定了溶蝕裂隙與溶洞發(fā)育，為地下水富集與導(dǎo)排提供了便利。所以本區(qū)的大理巖溶蝕裂隙水與構(gòu)造裂隙水相對富集，且多呈帶狀、層狀分布，是本區(qū)主要的富水層。

　�、菰诠ぷ鲄^(qū)的山前平原地帶，下伏大理巖溶蝕裂隙發(fā)育，賦水條件相對較好，而成井時可取第四系孔隙水與基巖裂隙水的混合水，單井出水量多大于60m3/h。但在溶洞附近推薦井位時，應(yīng)考慮打井方需求，為保證水質(zhì)應(yīng)盡可能避開溶洞或溶洞底部。

　　⑥在大理巖出露區(qū)或淺埋區(qū)，局部存在老變質(zhì)巖天窗，是水文物探定井時應(yīng)回避或慎重考慮的區(qū)域。如在馬家莊村南約200m附近東西沖溝處見千枚巖露頭，本村中南部大部分區(qū)域下伏基巖為老變質(zhì)巖;同行中在南寨村內(nèi)鉆遇老變質(zhì)巖;本次在院同村南揭示有千枚巖、變粒巖等，均為貧水地層，為成井時應(yīng)回避的區(qū)域。

　　7另外說明

　　由于本次水文物探工作僅以推薦井位為目的，成井過程中的鉆遇地層、成井后的出水情況等資料為收集、回訪等所得，部分井未做正規(guī)的抽水試驗，文中提到的單井出水量多為簡易抽水試驗的估算值。

　　由于大量集中開采，可能導(dǎo)致區(qū)域性水位下降，已建議相關(guān)部門及時開展地下水資源評價工作，以免涸澤而漁。

　　針對深變質(zhì)巖區(qū)面積性系統(tǒng)勘測，依靠有力的證據(jù)，排除了區(qū)域性成井灌溉的可能性而重點放在了改善人畜飲用水的勘測上，避免了人財物的浪費。

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