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[摘要]电法技术属于是勘探地球物理学中的一个重要分支，其作为地球物理方法，主要用于寻找地下矿产或者水资源。诸如油气、煤炭、金属以及非金属，梅州市的水资源勘探等等，应用电法技术是非常有效的。近些年来，电法技术应用领域的不断扩展，已经延伸到环境监测、地质工程勘察等等工作中。到目前为止，该技术已经在勘探行中发挥着重要的作用，并且在勘察资料的收集、综合性分析以及技术理论研究和软件开发、仪器设计与制造方面的技术水平都有所提升。本论文着重于研究电法技术在水文物探中的应用。
[关键词]电法技术 电法探测水资源 基岩赋水状态 保水开采
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-4-289-1
中国地大物博、资源丰富，特别是梅州市，具有丰富的矿产资源。以煤炭资源为例。梅州市的煤层厚而且埋藏浅，在进行煤矿开采的时候，往往会采用疏干排水的方法，这样不仅会导致煤系含水层的自然疏干，而且容易引起地下水资源遭到破坏。采用电法勘探技术配合勘探区域的地质图，地质状况进行研究，从而对于勘探目标进行定位。关于中国的电法技术，建国初期主要是引进苏联的直流电法。随着中国地质勘探工作的展开，又根据工作需要引进了电化学法。进入到二十世纪60年代，中国的有关科学专家开始研究新的方法，即电磁感应方法，其作用是可以发挥决策测量效应。从二十世纪70年代，开始进行相对测量研究，并于80年代有所突破。二十世纪90年代是计算机时代，直到二十一世纪时代，电法技术与计算机数字化信息技术相融合，逐步建立了集图形设计、信息采集、数据信息处理以及成果提交于一体的工作模式。
1梅州市电性地质条件对水资源勘探的影响
梅州市属于是中国水资源相对丰富地区，如果由于开采煤矿而导致水文地质破坏，就会造成严重的后果。所以，在进行煤炭开采之前，对于煤矿区域内的水资源分布情况进行勘察，详细地掌握相关的水文地质资料，包括水资源分布的区域范围、分布状态、含水层的厚度以及隔水层的厚度等等，以选择合适的开采方式，做到保水采煤的绿色开采方式，而不会造成区域地下水资源的破坏。在梅州市的地下水勘探中，电法技术以其经济适应性而获得良好的探测效果。
1.1梅州市的地质条件影响电阻率法水资源勘探
梅州市地区气候多雨，但是地下水位低，属于是水资源相对丰富的地区，但是部分区域为半干旱地区。这里特殊的气候环境和地质特征，给水资源勘探工作造成诸多的困难。由于近地表处的导电性能不良，当电极与介质接触的时候，形成较大的电阻会使勘探的深度有限。此外，梅州市地形地貌特殊，水资源勘探区域多为沟谷、粱峁，如果使用电阻率法进行勘探，就会受到地形的影响而导致曲线发生变化，严重影响了资料的精确度。
1.2梅州市基岩破裂带为水资源富水位置
基于梅州市半干旱区域的地表干燥、地形复杂且沟壑交错的地理特点，导致电阻率法勘探受阻。特别是地形出现剧烈起伏的地区，对于勘探技术要求更高。为了能够勘探到富水位置就要对于勘探区域的基岩进行研究。梅州市经历了多次强烈的地壳运动之后，形成了复杂的地形地貌。基岩中的构造破碎带达到数以百计之多。虽然梅州市地下水位很低，但是基岩中的构造破碎带却为地下水上升提供了良好的输送通道，并能够在基岩下贮存。当出现自然降水的时候，所形成的地表水也会在这些断裂破碎带汇集，起到了良好的出水作用。
1.3基岩物理特征
从基岩的物理特征来看，基岩的电阻率通常都可以超过1000欧·米，如果在基岩处有花岗岩，花岗岩的电阻率甚至可以达到10000欧·米。在断裂破碎点进行水资源勘探，由于破碎状物质充斥着这里，其中富含有水资源，因此而降低了电阻率，与周围的岩石之间在电性上存在着明显的差异。因此，在水文地质勘探中，采用电法勘探技术作为常规的水资源勘探方法获得了普遍的共识。
2瞬变电磁法（TEM）的工作原理
瞬变电磁法（简称为“TEM”），是利用电磁场对地下资源的分布情况进行分析。在具体操作中，主要是将不接地回线中的电流以及接地电极间所存在的电磁流发送到地下，采用的是间歇式发送方式。在电磁场发射的间歇，可以接收到线圈，据此而观测在方波电流的作用下而产生的地下良导地质体感应，由此而形成的二次涡旋电磁场会形成时空分布，通过研究其特征，就可以对于探测区域的地质构造、地下矿产资源以及水资源进行探测，同时还可以用以了解探测区域的地质问题。
由于瞬变电磁勘探在进行地下资源探测的时候，对于地下良导电介质的响应能力非常强，因此而适用于隔水层划分，对于断层或者裂隙发育带的含水情况进行评价。从瞬变电磁勘探的特点来看，由于其工作状态使然，又被称为“纯异常法”，即当第一次电流发射停止，可以利用间歇观测二次涡旋电磁场，此时，地电体如果出现异常响应，就可以观测出来。
瞬变电磁勘探所利用的是不接地回线，使方波电流在电磁感应的作用下被运送到地下探测位置。使用电阻率法进行探测的时候所发生的电极接触条件变化，采用瞬变电磁勘探可以起到良好的规避作用。瞬变电磁勘探技术在使用的过程中具有一定的灵活性。根据勘探所在区域的实际情况，可以对于装置的参数进行改变，诸如实践延迟、改变施工速度等等，以提高探测工作效率。此外，与其他的电法技术相比较，瞬变电磁勘探的穿透能力是很强的，甚至于穿透高阻覆盖，因此在探测工作中，几乎不会受到地形变化的影响。相比较于直流电法，瞬变电磁勘探的体积效应小、灵敏度高。当遇到低阻体的时候，可以及时地反映出来。
3梅州市地下水勘探的电法探测技术
3.1瞬间电磁法的运用
在进行水资源勘探的野外施工中，要采用瞬变电磁法技术，就要具备完整的参数因素，以获得高质量的实测数据资料。对于梅州市的水资源勘探，由于地形复杂，采用瞬间电磁法，所需要具备的参数因素中，除了要选择瞬间电磁法的工作装置、调节好供电电流之外，还要考虑引入与探测深度密切相关的线框的边长，以提高勘测过程中的电磁抗干扰能力。此外，还要考虑关断时间，所选取的时窗以及增益叠加次数等等，经过技术试验时候，所获得的结果是，重叠回线装置具有较大的异常幅度，可以获得较为丰富的地质信息。 从原理的角度而言，处于地形复杂的条件下对于水资源勘探，需要所获得的原始数据越多越好，而且要含有丰富的地质信息。特别是进行深部地质体勘测的时候，应用多匝小回线装置是非常必要的。如果地形的变化并不会影响到铺设线框的边长，最好是选用重叠回线装置进行勘测，可以获得较好的勘测结果。
以广东省省河源市境内的勘探区域为例，这里不仅地形复杂，而且环境温度偏高，属于是典型的高温干旱地区。这里的主要含水层为萨拉乌素组孔隙潜水含水层和直罗组孔隙、裂隙承压水含水层。萨拉乌素组孔隙水层厚且埋藏浅，具有富水性。直罗组孔隙、裂隙承压水含水层主要为裂隙发育粗粒砂岩，其结构松散，部分地段为强富水，多数地带为弱富水性。
水资源勘探作业，采用瞬变电磁法配合直流电测深法。测线方向平行于勘探线。选用25×25米重叠回线装置，以对于富水区情况以控制。为了提高抗干扰能力，采用多次叠加技术，TEM（瞬变电磁阀）的网度选用200×200 米，频率为25 赫兹。通过对含水岩层电性进行测试，都表现为低阻特性。TEM法具有较高的低阻反应，因此，对于低值区的赋存范围划分，可以利用视电阻率值单支曲线图、断面等值线图以及多测道剖面图，并对于土层赋存的厚度进行判断，判断结果为土层赋存厚度相对较大，渗透系数较小。（含水层等厚线见下图）。
图中，A区和B区为富水区域，其中A区南北长度大约为3.7公里，东西宽度大约为2.2公里；B区南北长度大约为2.4公里，东西宽度大约为1.7公里，以中粗粒沙层为主，根据电阻率平面等值线图可以判断，处于低视电阻率值区域为富水区域，可以采用钻孔方法进行验证，具有一定的可靠性。
3.2电阻率联合剖面法和测深法
3.2.1电阻率联合剖面法
电阻率联合剖面法所采用的是三极剖面技术，在装置的供电电极中，极距固定，分为两级，一级为电极测量的两侧，另一极为无穷远。测量的时候，沿着测线对于电阻率进行测量，将曲线剖面图和剖面平面图绘制出来。通过观察平面分布情况，就可以了解某一区域深度情况，并获得电阻率。
采用电阻率联合剖面法，具体操作上，首先为面积性扫描，将所探测区域所含水断裂破碎带确定下来，并明确标出平面位置。探测区域的交叉处，将两条测线布设好，测点的距离为10米至20米之间，极距界定为1个点距至两个点距之间，大约为100米至150米。将每一条侧线都在平面图上绘制出来，根据侧线的曲线特征，将低阻异常区域使用明显的标志圈定出来，据此而对于断裂裂破碎带的富水区域确定出来，并有效地判断分布情况。
3.2.2电阻率测深法
电阻率测深法所采用的是三极测深技术和四极测深技术，其中的四极测深技术较为常用。测量电极MN固定，逐渐向AB电极移动，对于不同深度测点的电阻率进行测量，将电阻率曲线以及等值图绘制出来。通过平面的分布情况，就可以将测点的深度以及电阻率的分布状况直观地判断出来。
采用四极测深法，使用联剖法将低阻带圈定下来，在低阻带发生异常处两侧布设垂直的测深点短测线，点距大约为10米，供电极距的最大值可以达到340米（AB/2）。对于极距进行测量，即为MN=183.6米（（1/3～1/30）AB）。然后，将各个测点的竖向电阻率测量出来，对于每一个测点绘制出电阻率曲线，并将测线断面确定下来。对于等值线图的绘制，可以根据等值线以及曲线的特征，将含水断裂破碎带的分资源分布情况和含水特征确定下来，机井的位置以及深度就可以以此为参考确定下来。
4结论
综上所述，对于地下水资源进行探测，为了避免破坏地区资源，采用电法勘探技术是非常可行度。目前在水资源探测中，普遍采用瞬变电磁法，其阻层穿透力很强，而且能够灵敏地对低阻体做出反应，在诸如梅州市这种地势复杂且难以施工的地带，采用瞬变电磁法进行水资源探测可以获得良好的效果。
参考文献
[1]齐飞；张义平；缪玉松.物探技术在巷道掘进防治水中的综合应用[J].科技创新与应用，2014（17）.
[2]林清.电法探测基岩地区地下水的方法技术[J].科技致富向导，2012（22）.
[3] Nabighian M N. Forward and Introduction：Time Domain electromagnetic methods of exploration，special Issue [J]. Geophysics，1984.49（07）.
[4] Liangjun Yah.在地形很恶地区的LOTEM野外试验[J]. 朱梅生，译.物探与化探译丛，1997.19（05）.
[5]刘树才，岳建华，刘志新.煤矿水文物探技术与应用[M].徐州：中国矿业大学出版社，2005（07）.
[6]白登海，Maxwell A Meju，卢健，等.时间域瞬变电磁法中心方式全程视电阻率的数值计算[J].地球物理学报，2003（05）.
[7]郭文波，李毓茂.瞬变电磁法在煤田矿井涌水通道勘察中的应用[J].西安工程学院学报，2000（22）.
[8]刘树才，岳建华，刘江.西部保水开采中的水文电法勘探技术[J].中国矿业大学学报，2004.33（02）.
[关键词]电法技术 电法探测水资源 基岩赋水状态 保水开采
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-4-289-1
中国地大物博、资源丰富，特别是梅州市，具有丰富的矿产资源。以煤炭资源为例。梅州市的煤层厚而且埋藏浅，在进行煤矿开采的时候，往往会采用疏干排水的方法，这样不仅会导致煤系含水层的自然疏干，而且容易引起地下水资源遭到破坏。采用电法勘探技术配合勘探区域的地质图，地质状况进行研究，从而对于勘探目标进行定位。关于中国的电法技术，建国初期主要是引进苏联的直流电法。随着中国地质勘探工作的展开，又根据工作需要引进了电化学法。进入到二十世纪60年代，中国的有关科学专家开始研究新的方法，即电磁感应方法，其作用是可以发挥决策测量效应。从二十世纪70年代，开始进行相对测量研究，并于80年代有所突破。二十世纪90年代是计算机时代，直到二十一世纪时代，电法技术与计算机数字化信息技术相融合，逐步建立了集图形设计、信息采集、数据信息处理以及成果提交于一体的工作模式。
1梅州市电性地质条件对水资源勘探的影响
梅州市属于是中国水资源相对丰富地区，如果由于开采煤矿而导致水文地质破坏，就会造成严重的后果。所以，在进行煤炭开采之前，对于煤矿区域内的水资源分布情况进行勘察，详细地掌握相关的水文地质资料，包括水资源分布的区域范围、分布状态、含水层的厚度以及隔水层的厚度等等，以选择合适的开采方式，做到保水采煤的绿色开采方式，而不会造成区域地下水资源的破坏。在梅州市的地下水勘探中，电法技术以其经济适应性而获得良好的探测效果。
1.1梅州市的地质条件影响电阻率法水资源勘探
梅州市地区气候多雨，但是地下水位低，属于是水资源相对丰富的地区，但是部分区域为半干旱地区。这里特殊的气候环境和地质特征，给水资源勘探工作造成诸多的困难。由于近地表处的导电性能不良，当电极与介质接触的时候，形成较大的电阻会使勘探的深度有限。此外，梅州市地形地貌特殊，水资源勘探区域多为沟谷、粱峁，如果使用电阻率法进行勘探，就会受到地形的影响而导致曲线发生变化，严重影响了资料的精确度。
1.2梅州市基岩破裂带为水资源富水位置
基于梅州市半干旱区域的地表干燥、地形复杂且沟壑交错的地理特点，导致电阻率法勘探受阻。特别是地形出现剧烈起伏的地区，对于勘探技术要求更高。为了能够勘探到富水位置就要对于勘探区域的基岩进行研究。梅州市经历了多次强烈的地壳运动之后，形成了复杂的地形地貌。基岩中的构造破碎带达到数以百计之多。虽然梅州市地下水位很低，但是基岩中的构造破碎带却为地下水上升提供了良好的输送通道，并能够在基岩下贮存。当出现自然降水的时候，所形成的地表水也会在这些断裂破碎带汇集，起到了良好的出水作用。
1.3基岩物理特征
从基岩的物理特征来看，基岩的电阻率通常都可以超过1000欧·米，如果在基岩处有花岗岩，花岗岩的电阻率甚至可以达到10000欧·米。在断裂破碎点进行水资源勘探，由于破碎状物质充斥着这里，其中富含有水资源，因此而降低了电阻率，与周围的岩石之间在电性上存在着明显的差异。因此，在水文地质勘探中，采用电法勘探技术作为常规的水资源勘探方法获得了普遍的共识。
2瞬变电磁法（TEM）的工作原理
瞬变电磁法（简称为“TEM”），是利用电磁场对地下资源的分布情况进行分析。在具体操作中，主要是将不接地回线中的电流以及接地电极间所存在的电磁流发送到地下，采用的是间歇式发送方式。在电磁场发射的间歇，可以接收到线圈，据此而观测在方波电流的作用下而产生的地下良导地质体感应，由此而形成的二次涡旋电磁场会形成时空分布，通过研究其特征，就可以对于探测区域的地质构造、地下矿产资源以及水资源进行探测，同时还可以用以了解探测区域的地质问题。
由于瞬变电磁勘探在进行地下资源探测的时候，对于地下良导电介质的响应能力非常强，因此而适用于隔水层划分，对于断层或者裂隙发育带的含水情况进行评价。从瞬变电磁勘探的特点来看，由于其工作状态使然，又被称为“纯异常法”，即当第一次电流发射停止，可以利用间歇观测二次涡旋电磁场，此时，地电体如果出现异常响应，就可以观测出来。
瞬变电磁勘探所利用的是不接地回线，使方波电流在电磁感应的作用下被运送到地下探测位置。使用电阻率法进行探测的时候所发生的电极接触条件变化，采用瞬变电磁勘探可以起到良好的规避作用。瞬变电磁勘探技术在使用的过程中具有一定的灵活性。根据勘探所在区域的实际情况，可以对于装置的参数进行改变，诸如实践延迟、改变施工速度等等，以提高探测工作效率。此外，与其他的电法技术相比较，瞬变电磁勘探的穿透能力是很强的，甚至于穿透高阻覆盖，因此在探测工作中，几乎不会受到地形变化的影响。相比较于直流电法，瞬变电磁勘探的体积效应小、灵敏度高。当遇到低阻体的时候，可以及时地反映出来。
3梅州市地下水勘探的电法探测技术
3.1瞬间电磁法的运用
在进行水资源勘探的野外施工中，要采用瞬变电磁法技术，就要具备完整的参数因素，以获得高质量的实测数据资料。对于梅州市的水资源勘探，由于地形复杂，采用瞬间电磁法，所需要具备的参数因素中，除了要选择瞬间电磁法的工作装置、调节好供电电流之外，还要考虑引入与探测深度密切相关的线框的边长，以提高勘测过程中的电磁抗干扰能力。此外，还要考虑关断时间，所选取的时窗以及增益叠加次数等等，经过技术试验时候，所获得的结果是，重叠回线装置具有较大的异常幅度，可以获得较为丰富的地质信息。 从原理的角度而言，处于地形复杂的条件下对于水资源勘探，需要所获得的原始数据越多越好，而且要含有丰富的地质信息。特别是进行深部地质体勘测的时候，应用多匝小回线装置是非常必要的。如果地形的变化并不会影响到铺设线框的边长，最好是选用重叠回线装置进行勘测，可以获得较好的勘测结果。
以广东省省河源市境内的勘探区域为例，这里不仅地形复杂，而且环境温度偏高，属于是典型的高温干旱地区。这里的主要含水层为萨拉乌素组孔隙潜水含水层和直罗组孔隙、裂隙承压水含水层。萨拉乌素组孔隙水层厚且埋藏浅，具有富水性。直罗组孔隙、裂隙承压水含水层主要为裂隙发育粗粒砂岩，其结构松散，部分地段为强富水，多数地带为弱富水性。
水资源勘探作业，采用瞬变电磁法配合直流电测深法。测线方向平行于勘探线。选用25×25米重叠回线装置，以对于富水区情况以控制。为了提高抗干扰能力，采用多次叠加技术，TEM（瞬变电磁阀）的网度选用200×200 米，频率为25 赫兹。通过对含水岩层电性进行测试，都表现为低阻特性。TEM法具有较高的低阻反应，因此，对于低值区的赋存范围划分，可以利用视电阻率值单支曲线图、断面等值线图以及多测道剖面图，并对于土层赋存的厚度进行判断，判断结果为土层赋存厚度相对较大，渗透系数较小。（含水层等厚线见下图）。
图中，A区和B区为富水区域，其中A区南北长度大约为3.7公里，东西宽度大约为2.2公里；B区南北长度大约为2.4公里，东西宽度大约为1.7公里，以中粗粒沙层为主，根据电阻率平面等值线图可以判断，处于低视电阻率值区域为富水区域，可以采用钻孔方法进行验证，具有一定的可靠性。
3.2电阻率联合剖面法和测深法
3.2.1电阻率联合剖面法
电阻率联合剖面法所采用的是三极剖面技术，在装置的供电电极中，极距固定，分为两级，一级为电极测量的两侧，另一极为无穷远。测量的时候，沿着测线对于电阻率进行测量，将曲线剖面图和剖面平面图绘制出来。通过观察平面分布情况，就可以了解某一区域深度情况，并获得电阻率。
采用电阻率联合剖面法，具体操作上，首先为面积性扫描，将所探测区域所含水断裂破碎带确定下来，并明确标出平面位置。探测区域的交叉处，将两条测线布设好，测点的距离为10米至20米之间，极距界定为1个点距至两个点距之间，大约为100米至150米。将每一条侧线都在平面图上绘制出来，根据侧线的曲线特征，将低阻异常区域使用明显的标志圈定出来，据此而对于断裂裂破碎带的富水区域确定出来，并有效地判断分布情况。
3.2.2电阻率测深法
电阻率测深法所采用的是三极测深技术和四极测深技术，其中的四极测深技术较为常用。测量电极MN固定，逐渐向AB电极移动，对于不同深度测点的电阻率进行测量，将电阻率曲线以及等值图绘制出来。通过平面的分布情况，就可以将测点的深度以及电阻率的分布状况直观地判断出来。
采用四极测深法，使用联剖法将低阻带圈定下来，在低阻带发生异常处两侧布设垂直的测深点短测线，点距大约为10米，供电极距的最大值可以达到340米（AB/2）。对于极距进行测量，即为MN=183.6米（（1/3～1/30）AB）。然后，将各个测点的竖向电阻率测量出来，对于每一个测点绘制出电阻率曲线，并将测线断面确定下来。对于等值线图的绘制，可以根据等值线以及曲线的特征，将含水断裂破碎带的分资源分布情况和含水特征确定下来，机井的位置以及深度就可以以此为参考确定下来。
4结论
综上所述，对于地下水资源进行探测，为了避免破坏地区资源，采用电法勘探技术是非常可行度。目前在水资源探测中，普遍采用瞬变电磁法，其阻层穿透力很强，而且能够灵敏地对低阻体做出反应，在诸如梅州市这种地势复杂且难以施工的地带，采用瞬变电磁法进行水资源探测可以获得良好的效果。
参考文献
[1]齐飞；张义平；缪玉松.物探技术在巷道掘进防治水中的综合应用[J].科技创新与应用，2014（17）.
[2]林清.电法探测基岩地区地下水的方法技术[J].科技致富向导，2012（22）.
[3] Nabighian M N. Forward and Introduction：Time Domain electromagnetic methods of exploration，special Issue [J]. Geophysics，1984.49（07）.
[4] Liangjun Yah.在地形很恶地区的LOTEM野外试验[J]. 朱梅生，译.物探与化探译丛，1997.19（05）.
[5]刘树才，岳建华，刘志新.煤矿水文物探技术与应用[M].徐州：中国矿业大学出版社，2005（07）.
[6]白登海，Maxwell A Meju，卢健，等.时间域瞬变电磁法中心方式全程视电阻率的数值计算[J].地球物理学报，2003（05）.
[7]郭文波，李毓茂.瞬变电磁法在煤田矿井涌水通道勘察中的应用[J].西安工程学院学报，2000（22）.
[8]刘树才，岳建华，刘江.西部保水开采中的水文电法勘探技术[J].中国矿业大学学报，2004.33（02）.