[发明专利]一种估算地下水水平流动特性的传导电法勘探方法

说明书

一种估算地下水水平流动特性的传导电法勘探方法，该方法通过在与地下水相连的部位添加易溶的矿物质(如食盐)，并通过至少3个测量电极开展传导电法勘探，探测勘探区在添加易溶物质之前和之后电阻率变化情况，采用相关公式对地下水的水平流向、流速幅值、流量进行估算，从而获得地下水的水平流动特性。若获取多个供电电极的勘探结果，则能获取地下水不同深度内的水平流动特性，即获得水平流动特性的三维特征。该方法具有快速、无损、成本低等优势，适用于对上游有出露部位的中浅层地下水进行水平流向、流速、流量等特性的估算。

技术领域

本发明涉及一种勘查地球物理领域的估算地下水水平流动特性的传导电法，该方法能实现对上游有出露部位的地下水进行水平流向、流速、流量等流动特性的估算。

背景技术

目前区域地下水流场主要是考虑区域地势整体高差，对照相关地质环境图集来判别地下水流向，该方法判断的地下水流向精度较低，一般只作为区域上的地下水流场的一种粗略、概略性的判别方法。

局部的地下水的流向等流动特性主要是通过打观测井，加上一些辅助试验来判别。

如常规化学离子示踪法，该方法基本原理是通过观测井将某种化学物质投入到地下水后，溶解成化学离子。若被检测到的试验中有投放的化学离子，即可证明投放点和接收点的地下水是连通的，再根据各个井监测到时间的差，概略估计地下水流向。该方法需要多个观测点或观测井，观测的辅助设施的成本过高。

如等水位线法三点法，该方法确定地下水流向和流速的步骤为：1)选择不在一条直线上的三个井点分别测定井的高程，分别测出地下水位埋深(井口地面到水面的距离)；2)井口地面高程减去地下水位埋深等于地下水面高程，将三井点准确定位在地形底图上，三点连线做一个三角形，在每条边上内插高程数值，相等高程值连成曲线即是等水位线；3)垂直等水位线方向由高水位到低水位即是地下水流向；4)地下水流向确定后，进行抽水试验，确定含水层参数；5)最后，按照达西定律求出地下水流速值。这种方法需要打大口径抽水井,对于含水层埋深大时尤为不利。由于含水层的非均质性等原因，致使相关参数都可能存在较大误差，故求出的地下水流速可靠性差。用这种方法求出的地下水流向、水力坡度、渗透系数和流速值都是调查区一定范围内该参数在各点的加权平均值，各参数代表范围较大。该方法的实施需要多个观测井，且观测井越多，精度越高；故辅助设施的成本也过高，但该方法的估算结果精度较高。

如环境同位素年龄法。它是应用氢或碳等环境同位素年龄测定配合地质、水文地质等因素的分析确定地下水的流向流速。如果在区域性地下水流系统中知道地下水流的总方向，那么沿水流方向所取的各个样品中同位素年龄的差异便可用来计算区域平均地下水流速·用同位素鉴别并圈定出地下水的年龄古老而流速低的地下水系统的区段。该方法精度较高，但同位素年龄测定效率低，难以在现场直接获得地下水的流动特性，另该方法也需要有多个取样点，故辅助设施的费用高。

如自然电场法。该方法是通过测量某个中心不同方位上的自然电位，从而根据自然电位的8字形特征分析地下水的流向。该方法具有成本低、效率高等优势，但无法对地下水的流速和流量等特性进行估算。且自然电场的测量精度较低，抗干扰能力弱。

如充电法。该方法是以揭露地下水的钻孔为中心布置测量电极，通过钻孔投放食盐，并通过钻孔供电，测量等电位点，从而对地下水的流向和流速进行判断。该方法具有精度高的特点，但是该方法在实际勘探中由于需要寻找到等电位点，从而需要进行多个测点的多次勘探以便寻找到真正的等电位点，从而其勘探效率较低，另也导致该方法的环境适应能力较弱，很难满足地形陡峭、植被发育、建筑物多的勘探区的地下水勘探工作。另该方法无法对地下水的流量进行估计。

频域电磁感应电法开展地下水的流动特性估算具有可以通过改变供电信号的频率而实现不同的勘探深度内的估算工作，但电磁感应方法相对于传导电法而言，信号较弱，从而影响其估算精度；故利用传导电法方式估算地下水的流动特性将具有其独特的优势。

发明内容：