二次时差法在地下水资源勘察中的应用

因不受纯地形起伏及围岩电阻率不均匀性影响,激发极化法在地下水资源勘察中得到广泛应用.大量试验研究表明,在激发电流大于临界电流后,含水层的半衰时随激发电流的增大呈线性增大,而非含水层的半衰时则基本不变或减小.据此规律,提出了二次时差法.该方法根据二次时差值的大小和正负来判断含水层与非含水层.作者介绍了二次时差法探测地下水的原理及方法技术,并通过多个应用实例来说明其应用效果.     

南桐二井采区突水动态研究

将南桐煤矿二井的突水动态划分为纯衰减型、波动衰减型、季节波动衰减型、波动稳定型和逐渐增大型５类，它们分别对应于采区与浅层长兴灰岩含水层、蒲河及大气降水的不同连通程度与方式。     

层状大地频率域长导线源激发的电磁场

采用Fourier变换法从Maxwell方程组出发,导出了层状大地模型上接地长导线源激发的电磁场表达式。结果表明：接地长导线源实际上是2个接地电极和线电流源构成的一个组合源;其电磁场表达式表明平行于长导线方向的电场分量为2个接地电极激发的平行于长导线方向的电场分量和线电流激发的电场的叠加,垂直于长导线方向的电场分量和电场的垂直分量均是2个接地电极激发的;平行于长导线方向的磁场分量由2个接地电极所激发,而垂直于长导线方向的磁场分量为2个接地电极激发的垂直于长导线方向的磁场分量和线电流激发的磁场的叠加,磁场的垂直分量为线电流源所激发。进一步的结果分析表明,在均匀半空间上、大收发距时,2个接地电极激发的平行于长导线方向的电场分量和线电流激发的电场分量是相等的,2个接地电极激发的垂直于长导线方向的磁场分量和线电流激发的磁场分量是相等的,且它们的振幅与2个电极之间的距离成正比。     

浅层不均匀体对大定源瞬变电磁响应的影响

根据瞬变电磁法基本原理,当大定源发射回线下方存在局部不均匀体时,由于不均匀体在接收线圈中产生的二次场方向不同,导致衰减曲线与均匀大地响应曲线偏离。为了分析浅层不均匀体对衰减曲线的影响,采用大定源回线装置发射电流为梯形波,回线面积为150 m×150 m,电流波形为梯形波,幅值为10 A,关断时间为176 μs;对于时间常数分别为1、3、5 ms的浅层不均匀体,利用多匝密绕的闭合线圈（即异常线圈模型）的电磁信号衰减规律,来模拟其响应衰减曲线。研究表明,当异常线圈位于发射回线下方或者是框边下方时,随着发射、异常、接收之间的相对位置的变化,三者之间的互感发生变化,引起异常线圈的响应可能为负值,致使接收到的综合响应衰减曲线出现过0情况。因此,大定源回线结构下存在不均匀体时,产生的负响应值在后续处理时需要引起注意。     

激发极化法探测泰山群变质岩地下水

文章阐述了激发极化法的基本原理和技术方法,利用激发激化法的衰减度、半衰时、充电率等激电参数,探讨了变质岩地区含水层辨认、含水层埋深确定、矿体干扰异常等规律。该方法受地形影响小,曲线反映异常直观,解释方便,完成了在泰山群变质岩地区找水的任务。     

薄板状导体地-井瞬变电磁场数值模拟及晚期响应特征

瞬变电磁在导电板状体中的感应涡流进入晚期后涡流分布状况已经趋于稳定,并按指数规律衰减。在等效数学模型中,利用等效涡流法计算晚期瞬变电磁响应更为简便,该方法能计算1～4块任意组合体和有导电围岩或覆盖层的响应情况,具有一定的适用性。本文推导了晚期瞬变电磁等效涡流场感应电压的计算方法,通过对4种典型地电模型进行数值模拟和晚期异常特征分析,得出以下结论:①在断电延时较短时,导电体异常响应幅值较大,当钻孔从异常体中心位置穿过时,异常形态为单峰正异常响应;随着时间推移,电磁响应逐步衰减。②当钻孔位于矿体边界位置时,水平矿体产生三峰对称状异常,异常峰值为负异常;倾角为45°时,矿体异常形态出现非对称正负异常,矿体顶侧出现负异常,底侧出现正异常。③相同产状条件下,简单组合板状体异常幅值较单板状体的异常幅值增大,其异常形态符合单板状体的异常响应特征。此项研究成果对利用正演拟合完善地-井瞬变电磁法的后期解释工作以及工区布置参数的确定,如回线大小、剖面长度、发射电流大小等,具有一定的意义。     

浅议测井曲线在松树头煤矿含水层解释中的应用

以松树头煤矿水文地质勘查为例,介绍了测井曲线在含水层解释中的应用。实例表明,自然伽马、自然电位和视电阻率三种曲线对含水层具有明显的异常反应,在含水层中,前二种曲线表现为负异常,后者表现为正异常;对于隔水层,前二种曲线则表现为正异常,而视电阻率表现为负异常。根据测井解释成果与钻孔消耗量、岩心及抽水试验资料相互印证,解释松树头煤矿ZK5-2钻孔368.30～406.42m段,从上到下依次为含水层、隔水层、含水层、隔水层四段。另外,从实例应用的三种曲线可知,视电阻率曲线对于岩石粒度及含水层具有明显的响应特征,极差高达117Ω.m。     

关于磁异常化到地磁极问题的几点认识

文中阐述了磁异常化到地磁极（简称化极）的物理意义,指出了化极和换算为垂直磁化条件下的垂直磁异常的差别。在做化极处理时,实测的磁异常要完整,否则将会引起化极结果的畸变。利用教科书中给出的公式对二度体磁异常做化极处理,对化极结果解释所得的磁化强度是磁性体的总磁化强度,一般情况下不是原始的ΔＴ（或Ｚａ）异常所对应的有效磁化强度。     

利用水文地质测井方法确定钻孔间含水层的水力联系

用水文地质测井(下简称水文测井)方法解决钻孔间含水层的水力联系,除用一般水文测井方法外,还需把扩散法与提捞法进行合理的配合使用,并在含水层上做井中激发极化二次场衰减曲线。工作方法为:首先分别在两个钻孔进行水文测井,把含水层位置、厚度和钻孔中含水层间的补给关系确定出来;然后选择涌水量较大的钻孔作为提水孔或抽水孔,另一个钻     

井周堵塞对承压含水层定流量回灌渗流场影响的半解析研究

为分析定流量条件下回灌堵塞对井周含水层渗流响应的影响,采用指数形式的渗透系数衰减方程反映堵塞作用下井周含水层渗透特性的时变效应,建立了考虑堵塞效应的定流量非完整回灌井流力学模型,采用变量代换、Laplace变换和有限余弦Fourier变换得到了井周含水层中水位抬升在Laplace空间的解,应用Stehfest数值逆变换方法获得了实时空间内的水头抬升和回灌压力。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数Kr,∞会增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,并加剧含水层达到拟稳态时的渗流响应;较大的渗透系数衰减指数λ仅增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,但不影响含水层达到拟稳态时的渗流响应;因Kr,∞和λ不同而引起的水头差在井筒处达到最大值并沿径向距离逐渐减小。研究结果可以为定流量回灌中井周含水层堵塞的识别与预测提供理论依据。     

保靖县梅花乡物探异常分析

梅花乡ρs平面图在物探推断的NE向与NW向构造复合区内的异常特征为ρs变化率大，形成变化率异常区。梅花乡岩溶发育具极不均匀性，深部的强岩溶发育段含丰富地下水，但ρs断面图的异常特征不能显示强岩溶发育段，而二次导数断面图Ds负极值区与高密度电法ρs断面图中ρs变化率异常区与强岩溶发育段密切相关。综合分析激发极化ηs曲线、偏离度R曲线、半衰时Ts曲线的异常特征，可以提高岩溶富水性的准确度。分析钻探资料可知：ρs变化率异常区即是富水地段；强岩溶发育段深度与Ds负极值区或高密度电法ρs变化率异常区推断的深度较为吻合；对应含水破碎段ηs＞1％，而由偏离度极小值或半衰时极大值推断的深度与主要含水层的深度有较好的对应关系。     

瞬变电磁视时间常数tau成像分析与应用研究

基于瞬变电磁二次场的衰减理论,分析了地质异常体岩性参数与瞬变电磁响应规律,即电导率与时间常数tau成正比,导电性越良好的矿体,其时间常数越大,且二次场曲线衰减越慢。将瞬变电磁数据分解成多时窗的含有tau参数的自然指数衰减规律,得出了晚期道基于时窗提取的视时间常数tau成像方法。通过物理模拟试算和实测数据的验证,视时间常数tau成像能很好地反映晚期道地质异常体在水平面上的空间分布特征。该方法计算速度快,克服了反演速度慢的问题,也为地质异常体的定位提供了重要依据,并为其他成像和反演方法提供约束条件有重大的指导意义。     

山区找水的“相对衰减时法”探讨

实测资料表明,二次电场衰减时与视电阻率关系点分布区的下限存在正向密切区间、反向密切区间和不密切区间,即衰减时与视电阻率关系十分密切.忽视视电阻率的变化,有可能造成激电找水效果上的失误.针对衰减时与视电阻率关系的区间特性,我们采用“相对衰减时”的概念作为激电找水的含水因素(相对衰减时S_R＝ρS/_s).采用该参数的实际意义在于反向密切区间突出了含水异常,正向密切区间消除因极距增大引起的非水异常.因此,相对衰减时在研究山区地下水的富集情况时灵敏度较高.应用相对衰减时法在不同水文地质条件的山区找水中,取得了较好的效果,特别是在我国著名的玫瑰泉地下水工程中,在电阻率法和常用的衰减时法解释推断有困难时,能比较准确地确定了富水区,成井后获得水量6万t/d,建成大型农业地下水源地.     

奇异频谱和频谱激电法的观测装置

我们在室内模型和野外矿体上,曾多次观察到激电二次场的一种奇异的瞬变过程,即二次场由正值衰减至零后,并不立即停止,而是继续向负值衰减,然后再逐渐回到零值。这种奇异过程确实是存在的。     

用线性内插法计算半衰减时

众所周知,用激发极化法中半衰减时ts来寻找地下水,是目前常用的方法之一,一般来说效果较好。北京地质仪器厂最近生产的DWD—1型微机电测仪,通过观测的ηs值,可以计算出ts值。该仪器是在AB断电后第190ms、330ms、760ms、1360ms、2200ms、3280ms、4600ms分别对二次电位采样,然后直读与上述时间对应的二次电ΔV_2或激发极化率ηs。用仪器给出的七个ηs值所点绘的t—ηs曲线,代表了AB断电后二次场的衰减过程,所以从中可求解ts。     

岩溶泉流量衰减曲线分析

由于岩溶含水介质的强烈非均质性和各向异性,如何有效认识岩溶含水层内部的水文地质特征为研究难点之一,岩溶泉衰减曲线分析为认识岩溶含水层的一种有效手段。总结了目前广泛用于泉流量衰减曲线分析的几种常见方法,主要包括指数型衰减、非指数型衰减分析方法以及综合型的衰减曲线分析方法,讨论了管道可能对泉流量衰减曲线的影响,最后提出了今后对岩溶泉流量衰减曲线分析拟解决的一些关键问题。     

内蒙古大雁二矿三采区涌水灾害分析与治理

大雁二矿三采区自１９９２年开拓运输和回风巷道以来,分别在＋５３０￣５５０ｍ和＋６１５ｍ标高出现涌水异常,涌水量达３００ｍ＾３／ｈ,表现出我国北方非碳酸盐岩半干旱地区矿井涌水完全不同的特征。本文分析研究认为,这种异常涌水现象与补给水源为地表水－海拉尔河和涌水通道为第四系砂砾含水层及断裂构造密切相关。据此提出了三采区涌水的防治意见与措施。     

抽水试验中两种直线图解法的对比

应用定流量非稳定流抽水试验获取含水层水文地质参数时,常用的求解方法是Jacob直线图解法,而拟合直线的方法一般是基于最小二乘理论,但该方法易受异常值影响,拟合结果常常不理想,从而导致求解的参数值误差较大.相比最小二乘法,基于信息损失最小化的最频值算法对异常值不敏感,是一种更为稳健的算法.将最频值算法与Jacob直线图解...     

三维井地电阻率法有限差分数值模拟研究

井地电阻率法是在井中供电地表测量的一种方法。在井地电阻率法电法实际工作中电流源通常采用点状电流源和线状电流源,其中点状电流源适用于裸眼井中供电的情况,而线状电流源则适用于套管井供电的情况。结合野外实践工作,主要研究以下几个方面并得到了相应的结论:(1)电流源为点状时,针对电流源分别在异常体的上面、里面和下面3种模型进行正演数值模拟计算,结果表明地表的视电阻率响应变化很大;(2)电流源为垂直线源时,针对电流源分别在异常体的上部、延伸至异常体中间以及贯穿异常体3种模型进行正演数值模拟计算,结果表明地表视电阻率响应的幅值变化逐渐变大;(3)电流源为倾斜线源时,线源倾斜角度不断加大对应地表视电阻率的影响较大,随着线源倾斜角的加大,地表响应的幅值变小。这些结论为野外工作中设置井地电法仪器参数以提高其观测精度提供了理论依据,为初步判断异常体的埋深做出定性的分析,同时为井地电法三维反演奠定了基础。     

层状大地频率域接地单电极激发的电磁场

为探讨单电极在层状大地模型上激发的电磁场形成的异常形态,给出了频率域单电极电流源在层状大地上激发的电磁场表达式。采用数字滤波算法计算了频率域单电极电流源在层状大地上激发的电磁场。结果表明,单电极电流源激发的电场形态简单,能够很好地反应地电结构,磁场形态复杂;采用电磁场定义的视电阻率,在二层模型上,曲线在高频、大收发距时,趋于第一层的电阻率,在低频、大收发距时,趋于第二层的电阻率。