用天电法打井找水仪寻找砂层孔隙水的研究

砂层是粉细砂、中粗砂、砾卵石、冲积碎石等松散含水层的统称，只要砂层有一定的埋藏深度，它与基岩裂隙水相比，往往单位出水量更大，打井造价更低，抽水耗能更少，很受群众欢迎。过去大多是用电阻率法测量，选高值点。现在找水人员更多的是使用天电法打井找水仪，天电法打井找水仪找砂层水大多数人寄希望找高值，效果不好，于是认为找砂层不行。经过我们近几年的不解努力，现在终于有了一个比较深刻的认识。现将我们的思路整理如下。

1、砂层与粘性土层都含有丰富的重力水，极性都很强，意欲要把二者在打井找水仪天电图上直观的区分开哪是砂层，哪是土层，是很难办到的。

在古河道的沉积物中，砂层是在汛期大洪水时的沉积，粘性土是在非汛期流速极为缓慢时的沉积，二者一般相互成层，粗细相间，韵律明显，大多数没有较大的单层厚度，很难分出哪个点有几层砂层。

例如附图一，打井记录在45～74米砂层多，以下为泥岩，出水量为30方时，是个好井。但在有砂层的部位一点也看不出砂层在哪里，也不像电法测井那样呈现高值反映。这是用天电法打井找水仪测量砂层的普遍规律之一，即砂层与土层大多表现为同一个电性层，可以统称为第四系松散沉积物。

2、松散沉积物在打井找水仪天电图上不论砂层有多粗，大多都是低值反映。

在打井找水仪天电图上由于砂层和粘土层的饱和含水率较接近，而且都很大，一般可达30～40%，只是粘土的给水度很小，水分排不出来而已。所以在没有咸水的地区，在基岩以上，土层和砂层大多表现为低值层。在山丘地区和剥蚀准平原区的河流阶地砂层一般为古河道沉积，颗粒较粗。古河道两侧基岩较浅。古河道内砂层（包括卵石层）的天电值同样是较低的。

在附图一中，松散沉积物之下是泥岩，泥岩的天电值一般是较低的，该案例的松散沉积物的数值还要比泥岩更低得多，甚至出现了较多的0值。

再例如附图二，在6号点浅层有4米卵石层，以下为极软岩，据钻机反映“卵石以下打了100米烂泥，没有打透，就生气不打了”。在原始剖面图上100米之上的确是深蓝色，说明钻机所说的100米“烂泥”是真实的，但在处理剖面图上，卵石层的数值比所称的“烂泥”还要小，更加证实了松散沉积物的数值确实是普遍很小的。这是用天电法打井找水仪测量砂层的又一个普遍规律，即松散沉积物的数值小之又小，大多接近0值。

3、利用低值下传规律可以确定古河道中的最佳井位。

在天电剖面图中低值下传是一个普遍规律。浅表层数值越小的测点发生低值下传就会越明显。古河道的中心松散沉积物厚度最大，数值最低，这种特低值层数值下传的结果在剖面图上就会显得深蓝区更厚，更深。利用这个原理，在浅层古河道的剖面图中选择特低值最厚的测点确定井位就会是古河道的中心，相应的砂层会更多更粗，水量会更大。下面我们用三个典型案例加以说明。

案例一：附图三的9.5号是莱州市邹先生在王河左岸的冲积阶地上自己打的一眼直径50公分的水泥管井，井深38米，砂层在20～23米，出水量30方时。这一带五百米之内还有20多眼井，都有砂层。2000年大旱其他井都水量很少了，只有他这眼井水量依然很好。邹先生为查明原因，他测了一个天电剖面，点距5米，发现其他测点浅层的数值都较大，只有这个井附近数值最小，说明该井是在古河道的中心处，砂层更深，更厚，而且有低值下传现象。找砂层水就应找这样的低值点定井。

案例二：附图四是在潍坊市白浪河右岸阶地一个小区处测的一个天电剖面。这里是宽度达几公里的白浪河古河道中心附近，第四系覆盖层厚度40多米，30米以下有多层粗砂砾石，局部为卵石，水量十分丰富，降深5米的单井出水量达50到100方时以上，是潍坊市已建成的地下水源热泵最好的条件，可以做到全额回灌。以下为水量不好的玄武岩。但由于地质条件的复杂性，再好的条件也是不均匀的，各井点的砂层厚度和颗粒粗细并不完全一致，井的单位出水量相差1倍以上。为了研究用单频法测出的数值大小能否反映出砂层水的孬好，我们分别用深度30、50、80、120米进行测量，测出的数值全都是0.000，直至调到深度180米才有部分测点不再是0值，说明数值特小，意欲用单频法数值大小去找古河道中心是不成功的。

最后我们改用多频道仪测量，复测完全一致，在处理图上反映出该测线古河道的最佳位置在6、7、8、9、11五个点，与地源热泵热源井单位出水量大小的变化规律是一致的。

案例三：附图五已知井在10号点，24～26米是粗砂层，静水位18米，出水量15方时。在剖面图上该深度也是一个低值层位。如果认为砂层在打井找水仪天电图上也是高值层，就会认为砂层没有反映出来，天电法打井找水仪找砂层效果不好。本文的认识恰恰相反——第四系浅层松散砂层在打井找水仪天电图上不是高值层，而是低值层，应该找低值下传更明显的低值点定井。它与用电阻率法找砂层是找高值是不同的，它们在物探原理上也是不一致的，二者没有可比性。因此，我们认为就这条测线而言，最好的井位应该是在1～7号点而且是越向左砂层越好。

  此外，根据湖南张先生回顾，两年前他在红层地区测水，在剥蚀准平原上找到了一个低值异常点，实打发现是一层较粗的砂砾石层，日出水量达1000方，他也认为找古河道应该找低值异常。

4、应该注意的几个问题。

一是在有深层淡水的地区，因地层厚度大，砂层有一定程度的压密，孔隙率和含水率变小，砂层有微弱的高值表现是正常的。我国西北地区松散地层有的很深厚，二三百米不到岩石，其中的砂层（包括碎石层或卵石层）可能已发生微弱的胶结或压密，砂层也能显示为比较弱的的高质层，可以找相对高值层层数多的点定井（需要注意的是，如果用多通道仪器测水，一定要排除假的水平高值层）。如果在下面的基岩中有高值飞线，它会使表现为微弱高值的砂层被掩盖掉，应该在电脑上人为的把该高值飞线改小一点，砂层就显示出来了。

二是找古河道的中心，测线要尽量长一些，最好能把古河道的边缘也反映出来，就像附图二的右边，古河道的边缘很清晰，说明卵石层已尖灭，这样看起来会更直观。

三是由于低值下传的原因，在原始剖面图上，松散沉积物的厚度比实际大了很多，应以处理剖面图中的低值层的厚度作为主要参考。

四是反映松散沉积物的测量数值很小，用单通道仪测量因为数据随时而变，数值不够稳定，最好用多通道仪测量。

五是坚持由已知到未知。浅层低值下传的测图很多，不可能都是有砂层的松散沉积物。首先要根据地形地貌分析判断有没有形成古河道的可能。最好要有已知井作为参考。