一种基于岩土参数确定包气带水分布特征的方法技术

一种基于岩土参数确定包气带水分布特征的方法，采用高密度电法测量装置中温纳α装置与温纳β装置共同进行识别测量，采用数值分析方法分析，在充分了解工作区的岩土特征的前提下，用岩土参数与水体的导电性信息，建立测量剖面的电阻率正演模型，正演模型的建立通常要考虑包括并不限于孔隙、微裂隙完全被水体填充、部分被水体填充、未被水体填充等多种情况。通过对实测电阻率剖面与正演模型得到的电阻率剖面进行数值分析、解译，最终圈定包气带水的分布特征。该方法高效环保，不会造成地下环境的污染，能够快速的获取包气带水赋存的范围与深度，为后续的生态修复与建设、环境污染场地调查与预测提供良好基础。地调查与预测提供良好基础。地调查与预测提供良好基础。

【技术实现步骤摘要】
一种基于岩土参数确定包气带水分布特征的方法


[0001]本专利技术属于地下水资源探测领域，特别涉及一种基于岩土参数确定包气带水分布特征的方法。

技术介绍

[0002]包气带水是指埋藏于包气带中的地下水，其主要特点是受气候控制，季节性明显，变化大、雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸，是地表水与地下水连接的重要通道。是地表植被获取水分的主要补给源，也是地表污染物在水平方向与垂直方向上扩散、运移的重要媒介。因此，查明包气带水的赋存范围与深度，对生态修复与建设、环境污染场地调查与预测均有着重大意义。
[0003]传统的包气带水勘察方法通常采用现场调查配合钻探法，并进行长时间的动态监测确定包气带水赋存的范围与深度。这样的工作方法，投入的工作量较大，周期较长，选取的点位缺乏系统的连贯性，无法准确的判断包气带水的赋存规律。同时，较多的钻探工作也带来了破坏地表植被与原始地层的风险，更有甚者，对已经发生地表环境污染的区域，造成地下环境的污染。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种基于岩土参数确定包气带水分布特征的方法。
[0005]专利技术所采用的技术方案是：一种基于岩土参数确定包气带水分布特征的方法，其技术要点是，包括在确定的目标区域进行钻探工作，采集地水体样品与包气带所属地层的岩土样品，进行岩土分析与水体电导率分析建立电阻率剖面正演模型，并通过计算与反演形成正演模型的电阻率剖面图；在工作区进行高密度电法测量实验剖面测线的布设，利用高密度电法温纳α装置采集的主要反映包气带水水平向分布特征的数据与温纳β装置采集的主要反映包气带水垂向分布特征的数据进行反演获得实测电阻率剖面图；对正演模型的电阻率剖面图与实测电阻率剖面图进行对比分析与数值分析，圈定包气带水在空间上的分布特征。
[0006]上述方案中，进行岩土分析与水体电导率分析，包括获取包气带所在岩土体的主要由电阻率和孔隙度构成的参数，包括地下水和潜水的电导率、补给运移方向在内的参数。
[0007]上述方案中，所述的高密度电法的试验剖面的测量方向应当与岩土参数采集勘探线方向一致，根据地层条件，初步选则包括电极距、供电时间、供电电压在内的采集参数，待实验剖面测线结束后，对其进行反演，与已知的地层与潜水层进行对比分析，最后确定包括电极距、供电时间、供电电压在内的采集参数。
[0008]上述方案中，在工作区进行高密度电法测量实验剖面测线的布设，采用“米”字形布线或网格法布线，电极距选用小极距。
[0009]上述方案中，将包气带水赋存的方式简化为针状结构，即形状近似于拉长的旋转
椭球体，则所建立的电阻率剖面正演模型的电阻率计算公式为：
[0010][0011][0012]式中，V为水的体积百分比、ρ
n
为垂直于长轴方向的电阻率、ρ
t
为沿着长轴方向的电阻率、ρ1为水体的电阻率、ρ2为岩土体的电阻率；上述两公式进行整理，则有：垂直于长轴方向的电阻率总是大于沿着长轴方向上的电阻率。
[0013]上述方案中，所述电阻率剖面正演模型建立的条件是假设岩土的各项参数与地下水的分布在空间上是各向同性且均质的。
[0014]上述方案中，所述的对正演模型的电阻率剖面图与实测电阻率剖面图进行对比分析，是指识别其低阻区分布的形态差异，具体为：通过对比温纳α装置和温纳β装置的电阻率剖面数据识别出横向低阻体与垂向低阻体，其中垂向低阻体的分布情况与包气带水的分布情况具有关联性。
[0015]上述方案中，对正演模型的电阻率剖面图与实测电阻率剖面图进行数值分析，是指通过计算拟合差来判定正演模型理论计算值和实测电阻率的拟合程度，当拟合差符合设定则说明正演模型的电阻率剖面图反映了实测电阻率。
[0016]本专利技术的有益效果是：基于岩土参数确定包气带水分布特征的方法，采用高密度电法测量装置中温纳α装置与温纳β装置共同进行识别测量，采用数值分析方法进行进一步的分析，为了解决高密度电法多解行与模糊性问题，为了与实际测得的高密度电法测量的数据进行对比，在充分了解工作区的岩土特征的前提下，用岩土参数与水体的导电性信息，建立测量剖面的电阻率正演模型，正演模型的建立通常要考虑包括并不限于孔隙、微裂隙完全被水体填充、部分被水体填充、未被水体填充等多种情况。通过对实测电阻率剖面与正演模型得到的电阻率剖面进行数值分析、解译，最终圈定包气带水的分布特征。该方法高效环保，不会造成地下环境的污染，能够快速的获取包气带水赋存的范围与深度，为后续的生态修复与建设、环境污染场地调查与预测提供良好基础。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例中高密度电法测量装置温纳α装置的观测排列示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例中高密度电法测量装置温纳β装置的观测排列示意图；
[0020]图3为本专利技术实施例中基于岩土参数确定包气带水分布特征的方法的流程图。
具体实施方式
[0021]使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图3和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0022]实施例1：
[0023]因为地下水及其他天然水体的电阻率均较低，通常小于100Ω
·
m，并且含有的盐分越多，电阻率值越低。岩土体中所含水分的多少(或湿度的大小)对其电阻率值有较大的影响。一般含水量大的岩土体电阻率较低，而含水量小或干燥的岩土体则电阻率较高。岩土体含水量的大小主要决定于其本身的岩土体孔隙度及当地的水文地质条件。作为包气带所处的地层，通常是在潜水面以上的。大气中的水通过重力作用，潜水层中的水通过毛细作用渗透到地层中，在渗透过程中由于岩土体对水的吸附作用，会在岩土体中保存一部分水。一般情况下，孔隙直径越小，吸水性越强。通常情况下，会采用阿尔奇公式来表示岩土体中湿度、孔隙度等岩土参数与岩土体电阻率之间的关系。本实施例所建立的用于反映地下电阻率的正演模型正是以阿尔奇公式为主要依据所建立的多尺度正演模型。
[0024]对于高密度电法技术而言，不同的测量装置对不同的异常体均有不同的测量效果。对于包气带水而言，其主要表现为低阻特征，并且受重力与毛细现象影响，其赋存区的水体分布多为垂向分布。高密度电法测量装置中温纳α装置受干扰小，数据采集效果佳，数据反演准确，可有效的识别出包气带水下方的潜水分布情况及地层的地电特征，但是其对高阻体下的低阻进行探测时，会扩大低阻体的分布范围，影响对低阻体的分布区域的解析与识别；相交而言高密度电法中温纳β装置能较好的分辨出电阻率的横向变化，对高阻下的低阻异常也有较好的反映。因此，在实施示例中采用温纳α装置与温纳β装置进行测量，并对采集到的数据进行整理分析得到实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于岩土参数确定包气带水分布特征的方法，其特征在于，包括在确定的目标区域进行钻探工作，采集地水体样品与包气带所属地层的岩土样品，进行岩土分析与水体电导率分析建立电阻率剖面正演模型，并通过计算与反演形成正演模型的电阻率剖面图；在工作区进行高密度电法测量实验剖面测线的布设，利用高密度电法温纳α装置采集的主要反映包气带水水平向分布特征的数据与温纳β装置采集的主要反映包气带水垂向分布特征的数据进行反演获得实测电阻率剖面图；对正演模型的电阻率剖面图与实测电阻率剖面图进行对比分析与数值分析，圈定包气带水在空间上的分布特征。2.如权利要求1所述的基于岩土参数确定包气带水分布特征的方法,其特征在于，进行岩土分析与水体电导率分析，包括获取包气带所在岩土体的主要由电阻率和孔隙度构成的参数，包括地下水和潜水的电导率、补给运移方向在内的参数。3.如权利要求1所述的基于岩土参数确定包气带水分布特征的方法,其特征在于，所述的高密度电法的试验剖面的测量方向应当与岩土参数采集勘探线方向一致，根据地层条件，初步选则包括电极距、供电时间、供电电压与电流采集在内的参数，待实验剖面测线结束后，对其进行反演，与已知的地层与潜水层进行对比分析，最后确定包括电极距、供电时间、供电电压在内的采集参数。4.如权利要求3所述的基于岩土参数确定包气带水分布特征的方法,其特征在于，在工作区进行高密度电法测量实验剖面测线的布设，采用“米”字形布线或网格法布线，电极距选用小...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓光，徐贵娃，施海，柏淼，候守才，赵刚，刘嘉宁，张野，谭亮，张浩，
申请(专利权)人：中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：