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水文物探方法测定地下水流速流向及其效果 总第119期 2006年第3期 西部探矿工程 WEST--CHINAEXPLORATIONENGINEERING seriesNo.119 Mar.2006 文章编号:1004~5716(2006)03--0124--02中图分类号:P631文献标识码:B 水文物探方法测定地下水流速流向及其效果 王玉珏 (安徽煤田地质局物探测量队,安徽宿州234000) 摘要:通过水文物探方法,对淮北煤田近十对矿井井筒检查孔第四系松散层各舍水层(组)地下水流速,流向的测试案 例,介绍了水文物探方法的基本理论和方法,资料处理和解释以及成果推断,展示了水文物探方法在测定地下水流速, 流向中的作用 关键词:自然电场;地下水{流速流向;测定;效果 淮北煤田地面标高一般为+2o～+32m左右,上部有1OO～ 300m的松散层覆盖.为给建并提供精确的水文地质参数,更好 地为矿井建设服务,近年来,运用水文物探方法测定了近十对矿 井井筒检查孔松散层各含水层(组)地下水的流速流向. 1方法原理 (1)自然电位法:地下水通过岩层中的孔隙,裂隙而渗透和 流动时,岩层中颗粒的吸附作用,使流动水溶液中的正负离子发 生变化而形成自然电场或称过滤电场.过滤电场是用自然电场 法解决水文地质问题的物理前提,通过对地表过滤电场的研究 探测地下水流向. (2)充电法;当钻孔揭露了含水层时,在钻孔中放入食盐,食 盐将不断地被地下水溶解而带入含水层,于是在钻孔周围的含 水层中便形成一个沿水流方向延伸的电解质低阻带,此低阻带 在电场中呈一等电位体.通过对含水层中电解质低阻带在电场 中产生的等电位线随时间的位移,研究地下水流向和地下水流 速. 2工作布置与资料采集 (1)自然电位法:在需要探测地下水流向的地段布置好测 点,以测点为中心,按照O.,45.,90.,135.,180.,225.,270.,315.等 8个方位用经纬仪定出8条测线,每条测线测量电极距要均等一 致. 资料采集方法是以主井井筒检查钻孔为中心,在预先测定 好的测线上(如图1所示),标定出N,NE,E,SE,S,SW,W,NW8 个方向测线.. 将不极化电极M设置在测线的中点,另一个不极化电极N 在事先布置好的测线上移动,极距大小经试验确定,一般为3O～ 50m.依次测量与不极化电极N之间的自然电位差. (2)充电法:以观测钻孔为中心呈辐射状分布,测线布置与 自然电位法相同. 供电电极(A极)置于孔内待测含水层之中部无穷远极(B 极)为-1组电极,无穷远电极距约为含水层深度的10倍;测量电 极(N极)置于地下水水流方向相反的测线上,极距一般不小于钻 孔内供电电极的人井深度. 观测布线方式:同图1. 资料采集方法是将元穷远电极(B极)埋置好,要求5根铁电 W N NwNE \/ /\sw \sE S 图1测线分布方向示意图 E 极组呈环形布极且电极距为0.5～0.7m,电极人土深度大于 20cm,并使其接地良好.再将测量电极N置于地下水水流方向 相反的测线上,距离钻孔为≥含水层深度,电极人土深度大于 20cm.测量电极M在事先布置好的测线上移动,依次追踪寻找 与N极等电位的点.在盐化地下水之前,预先测定一次正常的 各测线方向的等电位点.然后利用测井电缆将食(NaC1)投入 钻孔中的不同含水层,并记下时间.在间隔一定时间后,再沿各 条测线依次观测出盐化后的等电位点,记下时问和该点距中心 点的距离. 3资料处理与解释 (1)资料数字处理方法:使用计算机及专用软件对自然电位 法,充电法水文物探观测数据,采用位移法,矢量法进行处理. 自然电位法计算公式如下: 电位值一读数一极差一极差分配 式中:读数——测点相对中心基点的电位差值 极差——活动电极相对固定电极在开工前时的电位差; 极差分配——从开工到收工时极差的变化值,按时间对各 测点线性分配的数值. 充电法计算公式如下: ,,=4-垦3二鱼]v 2006芷 第3期王玉珏:水文物探方法测定地下水流速流向及其效果 125 式中:t,tz,t3——三次测定等电位点的时间; R,,三次测得的等电位点距中心点的位移. (2)资料解释方法: ①自然电位法资料解释:将经计算机数字处理后的电位值, 用AutoCAD绘图应用软件按一定比例尺制图.测点相应的方 位上直线长短代表自然电位值,各直线的端点联成封闭的曲线, 其长轴方向为地下水的流向,经矢量转换后计算出地下水流向 的方位角. ②充电法资料解释:地下水盐化后,观测的等电位点相对正 常场等电位点的最大位移方向为地下水的流向,经矢量转换后 计算出地下水流向的方位角.充电法野外采集资料经工作站处 理,并通过充电法地下水流速计算公式得出各含水层地下水流 速. 4应用实例 运用自然电位法和充电法对淮北煤电集团刘