应用电性特征研究银川平原地下水水质空间分布规律.doc

应用电性特征研究银川平原地下水水质空间分布规律 第32卷第3期 2008年6月 物探与化探 GEOPHYSICALamp;GEOCHEMICALEXPLORATION Vo1.32.No.3 Jun.,2008 应用电性特征研究银川平原地下水水质空间分布规律 韩银利,尹秉喜,余秋生,于艳青 (1.宁夏地质S-程勘察院,宁夏银川750021;2.宁夏地质调查院,宁夏银川750021) 摘要:以蕴涵丰富地下水系统水循环信息的电性特征为线索,采用电测深法,在分析研究银川平原450m深度内 地下水系统的空间结构的基础上,对平原地下水水质空间分布规律进行了综合研究,为银川平原地下水资源可持 续利用战略的制订提供了依据. 关键词:电测深法;水文地质;地下水质;银川平原 中图分类号:P631文献标识码:A文章编号:10013—8918(2008)03—0288—03 银川平原水文地质资料有限且分布不均,而打 较多的水文地质试验钻孔进行求取含水层试验参数 的费用相当昂贵.因此,地面地球物理勘探方法是 一 种能够获得大区域内有关数据资料的经济实用的 方法.电阻率作为综合研究银川I平原地下水水质空 间分布的基本线索,其基本思路是依据含水层电阻 率特征分析,运用统计学基本原理建立含水层电阻 率与地下水矿化度之间的数学模型,在此基础上通 过银川平原电性空间分析,以达到平原区地下水水 质空间分布规律研究. 1电阻率法的应用研究程度 前苏联学者研究了交变电磁场含水岩石的导电 特性,其结果表明:含水岩石的等效电导率及介电常 数取决于对其测量时所用的电磁场的频率;含水岩 石的频散现象与岩石中传导电流与位移电流的相互 作用有关;岩石中所含水的矿化度对其介电常数影 响很大;用求得的介电常数,电导率可估算岩石的含 水量及水的电导率. 国内余秋生,武毅等…认为:在中国西部的内 陆盆地,由于降雨稀少,蒸发量大,地下水水质多较 差,地下水勘查最重要的内容是进行地下水矿化度 评价,从阿尔奇公式出发,地层电阻率,地层水电阻 率与地层孔隙度之间有密切的关系.2003年强建 科,郭建强等编写了利用电(磁)测深资料反演出 的层电阻率数据计算地下水矿化度软件.另外,根 据研究区钻孔孔旁测深曲线,采用阻尼最小二乘拟 合一维反演的层电阻率与对应的含水层矿化度呈现 双曲线关系..总之,利用电性特征研究地下水的 收稿日期:2007—08—07 水质特征,是当前西北干旱缺水地区地下水研究领 域的新热点. 2电性一水文地质研究方法 地球物理研究目标的物理一地质模型是抽象化 的场源体及由场源体引起的异常效应的系统,这些 效应逼近地质目标并以建模所需要的详细程度概括 反映地质目标的构造,规模,形状,岩石物理性质及 其相应的物理场的立体分布,其特征具有典型性,简 化性和不唯一性的特点.对于地球物理一地质模型 的建立,李大心总结了类比,相关分析,反馈3种 建立模型的方法,同时指出:物理一地质模型的建立 与修改过程是一个人的认识随着勘探工作的深入, 不断接近客观世界的过程.通过先验知识建立初始 模型,通过勘探实践不断修改模型,最后得到比较接 近于实践的模型. 电性一水文地质模型按其研究的对象和概括的 程度同样包含了类比,相关分析,反馈3种建立模型 的方法.国内李立利用大地电磁测深结果研究 了地壳,上地幔的电性结构,按类比法得出了从东北 的松辽地区经华北地台东缘向西南沿汾渭地堑再折 向南直到扬子地台西缘,有1个北东一南西向的巨 大的上地幔低阻层隆起带,大部分上地幔低阻层隆 起区与高热流区以及强震中分布带有较好的对应关 系.尽管其研究的地质目的和深度不同,但其方法 可借鉴到利用电性特征研究地下水流系统方面. 利用常规水文地质学,在研究区450m深度内 对地下水流循环系统进行了详细的研究,为建立电 性一水文地质模型提供了较丰富的类比资料. 3期韩银利等:应用电性特征研究银川平原地下水水质空间分布规律 应当指出,电性一水文地质模型的建立与修改过 程是对研究区水文地质条件工作的不断深入,不断 接近客观世界的过程.通过先验知识建立初始模 型,再通过勘探实践不断修改,最后得到比较接近于 实践的模型.首先,利用区内详细的地下水循环系 统研究资料进行模型的正演实验,初步取得认识;然 后通过阻尼最小二乘拟合正反演工作,修改解释结 果,完善模型;最终利用完善的模型解释银川平原地 下水水质空间分布规律. 3电阻率与地下水矿化度相关模型 为了确定含水层电阻率与地下水矿化度之间的 关系,利用研究区105个钻孔旁测曲线阻尼最小二 乘拟合一维反演层电阻率对比(图1). 16 o204060801oo12o 电阻率/(n.m) 图1电阻率与地下水矿化度相关曲线 电阻率与矿化度的对应关系为幂函数关系,数 学表达式为Y=,式中,为电阻率,y