黃杰炯

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 概述

某水環(huán)境治理工程內(nèi)湖區(qū)由于常年淤積，水體封閉，補(bǔ)給流量不連續(xù)，造成工區(qū)內(nèi)水體營(yíng)養(yǎng)因子濃度偏高，存在造成生態(tài)不平衡隱患，需要在工程區(qū)內(nèi)尋找活水補(bǔ)給源。

工程區(qū)處于南寧向斜盆地的東南部，在大地構(gòu)造上位于華南準(zhǔn)地臺(tái)的西南端，盆地北緣發(fā)育有區(qū)域性斷裂心圩—韋村斷裂，走向呈北東東向，屬正斷層。工區(qū)內(nèi)出露地層主要有第四系人工堆積層（Qs）、沖積層（Qal）和第三系古新—始新統(tǒng)d 組（Ed1-2）、底部巖組（E13）等。參照區(qū)域地質(zhì)圖和地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖等資料，工程區(qū)地質(zhì)構(gòu)造基本穩(wěn)定，無(wú)較大的區(qū)域性斷裂通過(guò)。工程區(qū)位于南寧盆地東南側(cè)，整體地勢(shì)較高，屬邕江高階階地，工程區(qū)為地下水貧乏區(qū)。根據(jù)工區(qū)地質(zhì)資料，第三系地下水賦存條件差，主要為裂隙水，勘探工作則是找到賦存于第三系半成巖中的裂隙水。

2 工作方法與技術(shù)

高密度電法勘探前提條件是地下介質(zhì)間的導(dǎo)電性差異。高密度電法是電測(cè)深與電剖面方法的結(jié)合，其觀測(cè)點(diǎn)密度高，可同時(shí)探測(cè)水平和垂直方向上電性變化的一種電法勘探方法。它可以實(shí)現(xiàn)電阻率的快速采集并現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，從而改變了電法的傳統(tǒng)工作模式，它集電剖面和電測(cè)深于一體，采用高密度布點(diǎn)，進(jìn)行二維地電斷面測(cè)量，提供的數(shù)據(jù)量大、信息多，并且觀測(cè)精度高、速度快。

地面核磁共振方法是利用不同物質(zhì)原子核弛豫性質(zhì)差異，即利用了水中氫核（質(zhì)子）的弛豫特性差異，在地面上利用核磁共振找水儀，觀測(cè)、研究在地層中水質(zhì)子產(chǎn)生的核磁共振信號(hào)的變化規(guī)律，進(jìn)而探測(cè)地下水的存在性及賦存特征。

本工程根據(jù)場(chǎng)地資料及場(chǎng)地地形條件等，在通過(guò)已知水井點(diǎn)地段，首先采用高密度電法探測(cè)，明確水井點(diǎn)所屬位置及其周圍地球物理特征，推測(cè)含水層裂隙水補(bǔ)給來(lái)源方向。根據(jù)抽水試驗(yàn)，確定成井流量。在此已知條件上，再進(jìn)行核磁共振探測(cè)，確定已知條件的弛豫時(shí)間以及豐水度，為尋找下一個(gè)井點(diǎn)提供基本參考。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及前期實(shí)地查勘確定了1#取水點(diǎn)位置，1#取水點(diǎn)位置為殘丘，地勢(shì)較高，地面高程約98 m，且位于地下水分水嶺附近，地貌屬第四系沖積Ⅳ級(jí)階地，1#鉆井井深85 m，其中0～0.8 m為粉質(zhì)粘土，0.8～13.0 m 為含泥砂礫石層，含泥量高，結(jié)構(gòu)緊密，13.0～70.0 m為泥巖、砂巖。該井地下水主要含水層為半固結(jié)砂巖、泥巖巖組，鉆孔未揭穿該巖組，地下水類型主要為孔隙裂隙水，主要受孔隙水補(bǔ)給，該鉆井地下水埋深約19 m。對(duì)該孔采用單孔抽水試驗(yàn)，根據(jù)抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制Q-s 曲線圖和Q-t、s-t過(guò)程曲線圖（分別見(jiàn)圖1、圖2）。

圖1 1#井Q-s曲線圖

圖2 1#井Q-t、s-t過(guò)程曲線圖

由圖2 可知，當(dāng)抽水流量達(dá)15 m3/h 時(shí)，其水位降深穩(wěn)定在40 m，流量穩(wěn)定，結(jié)合Q-s 曲線圖（圖1），可判定該井地下水水量略大于15 m3/h。

3 綜合探測(cè)測(cè)試成果及分析

根據(jù)工區(qū)場(chǎng)地及地形地物條件，在工區(qū)布置了3條高密度電法測(cè)試剖面（編號(hào)分別為G1-G1＇、G2-G2＇、G3-G3＇），根據(jù)測(cè)試成果初步確定2 個(gè)較為有利的成井點(diǎn)位，然后以這2 個(gè)點(diǎn)位及正在打的鉆井為中心進(jìn)行了核磁共振法測(cè)試，進(jìn)一步確定推薦成井點(diǎn)位。在外業(yè)工作中，還布置了一條大地電磁測(cè)深剖面，由于測(cè)試受到干擾，未對(duì)剖面開(kāi)展解譯工作，僅供參考。各剖面及測(cè)點(diǎn)位置見(jiàn)圖3。

圖3 各剖面及測(cè)點(diǎn)位置圖

3.1 高密度電法G1-G1＇剖面分析

圖4 G1-G1＇剖面視電阻率等值線圖

G1-G1＇剖面長(zhǎng)420 m，10 m極距，地形起伏較大，具體位置見(jiàn)圖3。分析視電阻率等值線圖（見(jiàn)圖4），在打1#鉆井離剖面垂直距離約15 m，垂直投影約在剖面上285 m處。該井孔徑600 mm，所埋濾沙管管徑377 mm，井深90 m；其中覆蓋層約13 m，下伏基巖為泥巖，約70 m 到砂質(zhì)泥巖，據(jù)抽水試驗(yàn)出水量約15 t/h。從285 m處淺部相對(duì)高阻、深部相對(duì)低阻的視電阻率特征基本反映該鉆井的電性特征；等值線圖上有一條低阻帶，從地表的剖面80～100 m 處往剖面大號(hào)方向深部延伸，結(jié)合G2-G2＇剖面的視電阻率等值線圖分析，有一條斷層經(jīng)過(guò)G1-G1＇剖面（即該低阻帶的位置），低阻帶中間還有相對(duì)高阻隔斷，推測(cè)低阻帶中高阻體是泥巖裂隙發(fā)育較弱的反映，結(jié)合高程因素分析可能成井點(diǎn)在170 m 處（可能成井點(diǎn)1）。

為了查明在該剖面170 m 處的含水情況，以該位置為中心，布置了100 m×100 m 方型線圈進(jìn)行核磁共振測(cè)試，測(cè)試成果見(jiàn)圖5。分析G1-G1＇剖面170 m處的含水直方圖（圖5），0～5 m的含水層是地表水，受地表補(bǔ)給影響較大，不適合作為水井水源補(bǔ)給；5～58 m 含水量較低，幾乎沒(méi)有一次反映；在58～76 m和76～100 m的含水層由于縱向弛豫時(shí)間T1 值相對(duì)較大，說(shuō)明這兩層水流動(dòng)性較好，且含水量相對(duì)百分比也較大，推測(cè)出水量較多。建議此處推薦為成井點(diǎn)（可能成井點(diǎn)1），井深100 m。

3.2 高密度電法G2-G2＇剖面分析

G2-G2＇剖面長(zhǎng)590 m，10 m 極距，地形較平坦，具體位置見(jiàn)圖3。分析視電阻率等值線圖（見(jiàn)圖6），等值線圖上有一條低阻帶，從地表的剖面160～210 m 處往剖面大號(hào)方向深部延伸，結(jié)合G1-G1＇剖面的視電阻率等值線圖分析，有一條斷層經(jīng)過(guò)G2-G2＇剖面（即該低阻帶的位置），綜合分析可能成井點(diǎn)在220 m處（可能成井點(diǎn)2）。

圖5 G1-G1＇剖面170 m處含水直方圖

圖6 G2-G2＇剖面視電阻率等值線圖

為了查明在該剖面220 m 處的含水情況，以該位置為中心，布置了100 m×100 m 方型線圈進(jìn)行核磁共振測(cè)試，其測(cè)試成果見(jiàn)圖7，分析G2-G2＇剖面220 m處的含水直方圖（圖7），0～5 m的含水層是地表水，受地表補(bǔ)給影響較大不適合作為水井水源補(bǔ)給；5～58 m 這一層幾乎沒(méi)有含水；在58～76 m 和76～100 m 的含水層由于縱向弛豫時(shí)間T1 值相對(duì)較大，這兩層水流動(dòng)性較好，且含水量相對(duì)百分比也較大，推測(cè)出水量較多。建議此處推薦為成井點(diǎn)（可能成井點(diǎn)2），井深為100 m。

3.3 高密度電法G3-G3＇剖面分析

圖7 G2-G2＇剖面220 m處含水直方圖

G3-G3＇剖面長(zhǎng)590 m，10 m極距，地形略有起伏，具體位置見(jiàn)圖3。分析視電阻率等值線圖（圖8），剔除地表的干擾因素后G3-G3＇剖面的電性特征顯示基本都是泥巖的反映，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)斷層經(jīng)過(guò)，沒(méi)有明顯適合成井的條件，因此不建議在該剖面打井。

圖8 G3-G3＇剖面視電阻率等值線圖

3.4 特征比較

為了進(jìn)一步對(duì)比2 個(gè)推薦成井點(diǎn)的含水情況，我們對(duì)1#鉆井采取同樣參數(shù)進(jìn)行核磁共振測(cè)試，其測(cè)試成果見(jiàn)圖9。分析該鉆井含水直方圖（圖9），0～5 m 的含水層同樣是地表水；在44～58 m 有含水的特征，但其縱向弛豫時(shí)間T1 值相對(duì)較小，跟鉆探工人了解情況后推測(cè)是承壓水的反映；在58～76 m和76～100 m的含水層由于縱向弛豫時(shí)間T1值相對(duì)較大，這兩層水流動(dòng)性較好，且含水量相對(duì)百分比也較大，推測(cè)出水量較多。抽水試驗(yàn)出水量約15 t/h。

對(duì)比2 個(gè)推薦成井點(diǎn)與已打1#鉆井的含水直方圖，可能成井點(diǎn)2比已打1#鉆井的含水層縱向弛豫時(shí)間T1 值相對(duì)更大，含水層的水流動(dòng)性更好，含水量相對(duì)百分比相當(dāng)；可能成井點(diǎn)1比已打1#鉆井的含水層縱向弛豫時(shí)間T1值相對(duì)較小，含水層的水流動(dòng)性較弱，含水量相對(duì)百分比相當(dāng)；比較結(jié)果是可能成井點(diǎn)2優(yōu)于可能成井點(diǎn)1。

圖9 1#鉆井含水直方圖

綜合上述分析，推薦打井井位是G2-G2＇剖面220 m 處（推薦成井點(diǎn)），建議井深100 m，出水量與1#鉆井相當(dāng)，約為15 t/h。

3.5 抽水試驗(yàn)

根據(jù)物探勘察結(jié)果，選定推薦成井點(diǎn)作為2#井水源補(bǔ)給點(diǎn)。2#井水源點(diǎn)地貌屬第四系沖積Ⅳ級(jí)階地，位于山坡坡腳，地面高程約92 m，鉆井井深110 m，其中0～1.5 m 為粉質(zhì)粘土，1.5～5.0 m 為含泥砂礫石層，含泥量高，結(jié)構(gòu)緊密，5.0～73.0 m為礫巖、泥巖，73.0～110.0 m 以砂巖為主。該井地下水主要含水層為半固結(jié)砂巖、泥巖巖組，鉆孔未揭穿該巖組，地下水類型主要為孔隙裂隙水，主要受孔隙水補(bǔ)給，該鉆井地下水埋深約9 m。

對(duì)該鉆井進(jìn)行抽水試驗(yàn)（2#井進(jìn)行抽水試驗(yàn)時(shí)，1#井持續(xù)不間斷抽水，并定時(shí)量測(cè)水位），本次抽水試驗(yàn)處于地下水豐水期內(nèi)，抽水試驗(yàn)采用單孔抽水試驗(yàn)法，根據(jù)抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制Q-s 曲線圖和Q-t、s-t過(guò)程曲線圖（分別見(jiàn)圖10、圖11）。

圖10 2#井Q-s曲線圖

由圖11可知，當(dāng)抽水流量達(dá)16 m3/h時(shí)，其水位降深穩(wěn)定在22 m，流量穩(wěn)定，結(jié)合Q-s 曲線圖（見(jiàn)圖10），可判定該井地下水水量可達(dá)到16 m3/h。

圖11 2#井Q-t、s-t過(guò)程曲線圖

2#井進(jìn)行抽水試驗(yàn)時(shí)，1#井不間斷抽水，根據(jù)期間觀察數(shù)據(jù)，1#井水位、水量穩(wěn)定，沒(méi)有明顯下降、減少。同時(shí)1#為砂巖裂隙水，埋深較深，2#井為深層構(gòu)造水，出水位置高程比較低，受地表徑流補(bǔ)給和大氣降水、季節(jié)性變化的影響較小，據(jù)此可判定常年抽水時(shí)1#、2#井的流量分別達(dá)到15、16 m3/h是有保障的，且兩口井之間基本不相互影響。

4 結(jié)語(yǔ)

本次工作主要采用了高密度電法和核磁共振法兩種方法綜合開(kāi)展探測(cè)工作，利用不同參數(shù)特征，克服場(chǎng)地條件等客觀因素的影響，綜合分析異常并通過(guò)檢驗(yàn)，得到了較為滿意的結(jié)果，為今后類似項(xiàng)目提供參考。同時(shí)筆者認(rèn)為如何經(jīng)濟(jì)有效地利用各種方法的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合多種方法更加精準(zhǔn)探測(cè)是今后的思考和研究方向。