天然電場(chǎng)物探打井找水儀測(cè)出的圖有時(shí)會(huì)測(cè)一遍一個(gè)樣,這是什么原因呢?
天然電場(chǎng)物探打井找水儀測(cè)出的圖復(fù)測(cè)大多數(shù)是一致的,但也發(fā)現(xiàn)有時(shí)會(huì)相差很大,甚至測(cè)一遍一個(gè)樣。當(dāng)我們?cè)谶@些地方用兩部?jī)x器同時(shí)測(cè)量時(shí),測(cè)出的兩個(gè)圖卻又是完全相同的。這說(shuō)明兩次測(cè)量不一致的原因,不是儀器的問(wèn)題,主要是因?yàn)樵跍y(cè)線(xiàn)中沒(méi)有地質(zhì)異常,或者說(shuō)有用信號(hào)太弱,而無(wú)用信號(hào)又不穩(wěn)定造成的。在這里可以借用一個(gè)詞,叫做“信噪比”太小,或叫做“正不壓邪”。
天然電場(chǎng)物探打井找水儀是利用天然電磁波向地下傳播再返回來(lái)的回波,取其電分量研制而成的儀器。根據(jù)我們的觀(guān)察,天然電磁波的來(lái)源主要是大地游散電流和工頻電場(chǎng)形成的電磁波。凡是有用電的地方,不論是輸電線(xiàn)路還是用電器具都會(huì)產(chǎn)生工頻電場(chǎng)。這些工頻電場(chǎng)有人叫作“人為電場(chǎng)”,以區(qū)別天然電場(chǎng)和人工電場(chǎng)。人為電場(chǎng)產(chǎn)生的電磁波有時(shí)較穩(wěn)定,有時(shí)不穩(wěn)定。
變壓器和三相電機(jī)都有接地,就會(huì)有游散電流流入地下。用電越多,游散電流就越大。從接地處向外距離越遠(yuǎn)游散電流會(huì)越來(lái)越弱。大地游散電流中影響最大的是50赫茲的工頻電流,也叫工業(yè)游散電流。受它的影響會(huì)使天電儀測(cè)量出的數(shù)值增大且有所變化。
在圖評(píng)2019第7期圖評(píng)中,靠近變壓器的剖面圖的最大值比50米之外測(cè)出的最大值增大了76倍,而且圖型結(jié)構(gòu)不一致。有的學(xué)者以工業(yè)游散電流為主要場(chǎng)源,研究出了“游散大地電流法”和“聲頻大地電場(chǎng)法”進(jìn)行找水,取得了一定的效果,就是很好的證明。
“人為電場(chǎng)”的影響程度我們認(rèn)為有以下四個(gè)方面:
一是較大范圍內(nèi)的“區(qū)域用電水平”。在城鎮(zhèn)附近、企業(yè)較多的公路兩側(cè)、村落密集的鄉(xiāng)村等區(qū)域,所有的大大小小的游散電流等匯合到一起,會(huì)使區(qū)域內(nèi)整體的游散電流偏大。泥巖測(cè)出的數(shù)值大都很小,但在這樣的區(qū)域,即使地下全是泥巖,測(cè)量數(shù)值也不會(huì)很小。湖南的一個(gè)儀器用戶(hù),在湘潭縣030縣道旁的一個(gè)較大的村莊內(nèi)打了148米全是泥巖,無(wú)水,測(cè)出的數(shù)值卻高達(dá)1.6。而在村落稀疏經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的山區(qū)、廣袤的地廣村稀的大平原,整體的區(qū)域用電水平不高,游散電流就偏小,地下即使是堅(jiān)硬的花崗巖,測(cè)量數(shù)值也大不起來(lái),有時(shí)僅為0.0幾,容易誤認(rèn)為是泥巖。
二是用電設(shè)施入地電流的大小和穩(wěn)定性。例如電氣化鐵路(含高鐵)的牽引機(jī)車(chē)電機(jī)功率很大,使用的是交—直—交運(yùn)行方式,入地的游散電流很大,機(jī)車(chē)在鐵路上又是來(lái)回奔跑的,忽遠(yuǎn)忽近,產(chǎn)生的游散電流忽大忽小,很不穩(wěn)定,對(duì)天然電場(chǎng)物探打井找水儀測(cè)量造成了巨大的影響。再如電焊機(jī)的接地入地電流也是忽大忽小很不穩(wěn)定的。同樣,三相電機(jī)和變壓器的負(fù)荷也是隨時(shí)變化的。變壓器的負(fù)荷越大,接地的游散電流也會(huì)越大。
三是地下巖石的導(dǎo)電性能。巖石導(dǎo)電性越好游散電流擴(kuò)散越遠(yuǎn)。以粘土礦物為主的巖土導(dǎo)電性好,游散電流傳播很遠(yuǎn)。以長(zhǎng)石石英礦物為主的火成巖導(dǎo)電性差,游散電流傳播較近。我們?cè)诖竺娣e泥巖地區(qū)離開(kāi)高鐵5公里測(cè)試,電動(dòng)機(jī)車(chē)的游散電流影響仍然很大,而在堅(jiān)硬的玄武巖地區(qū)距離高鐵不足2公里卻影響很小。
四是地下是否有客觀(guān)存在的地質(zhì)異常。在測(cè)線(xiàn)中真實(shí)存在的地質(zhì)條件的變化,例如斷層、破碎帶、溶洞、不同巖性的接觸帶等都是死的、靜態(tài)的、不會(huì)隨時(shí)間變化的,它反映出來(lái)的就是真異常。如果在測(cè)線(xiàn)中沒(méi)有這些東西,儀器仍然要出數(shù)據(jù),要繪圖件,這些圖件所反映出來(lái)的就只剩下那游散電流和工頻電磁波的瞬間變化了。“山中無(wú)老虎,猴子稱(chēng)大王”,就會(huì)測(cè)一遍一個(gè)樣。“正不壓邪”的情況大多出現(xiàn)在游散電流太大、電磁環(huán)境不好或是泥質(zhì)巖石為主的含水不好的區(qū)域。
在2019第8號(hào)圖評(píng)中有兩個(gè)案例,這兩個(gè)案例的地層都是白堊系的泥質(zhì)巖石,巖性相同,相距不遠(yuǎn),都是極貧水區(qū),但這兩個(gè)案例距某食品廠(chǎng)遠(yuǎn)近不同。上圖距食品廠(chǎng)250米,電磁環(huán)境好,前后兩次測(cè)出的剖面圖幾乎完全相同,測(cè)出的最大值都不大于0.05,說(shuō)明真實(shí)的可用的電磁波的信號(hào)雖然很小,但比較穩(wěn)定,我們利用深度在130米的相對(duì)高值層定點(diǎn),打出了每小時(shí)8方的好井。下圖在食品廠(chǎng)外10米,測(cè)出的最大值達(dá)0.6以上,比上圖大了十幾倍,前后兩次的剖面圖一致性很差,如果硬要從中找出兩個(gè)測(cè)點(diǎn)一致的高值點(diǎn)也是牽強(qiáng)附會(huì),純屬偶然。這種情況,數(shù)值的大小變化不代表巖性和裂隙的真實(shí)變化,都是信號(hào)源的瞬間變化。在第二個(gè)圖測(cè)線(xiàn)附近打了兩個(gè)二百多米的深井,滴水未見(jiàn)。反過(guò)來(lái)看,只要是測(cè)一遍一個(gè)樣就可以認(rèn)定是“正不壓邪”,無(wú)點(diǎn)可選。
針對(duì)時(shí)有發(fā)生的“正不壓邪”問(wèn)題,可以采取以下對(duì)策:
一是在高鐵兩側(cè),當(dāng)在一條測(cè)線(xiàn)中既有真的也有假的時(shí),可能也會(huì)出現(xiàn)原測(cè)圖和復(fù)測(cè)圖不一致,一個(gè)圖反映很好,另一個(gè)反映不好。這個(gè)情況不能排除一個(gè)是真的,一個(gè)是假的,究竟哪個(gè)真哪個(gè)假呢?這時(shí)最好再測(cè)第三遍,“三測(cè)兩同”的異常可以信以為真,因?yàn)榧佼惓3霈F(xiàn)的概率要達(dá)到2/3是不易的,“三測(cè)三異”的異常就應(yīng)該放棄,說(shuō)明確實(shí)是“正不壓邪”。
淺層的高低值下傳造成的異常只要復(fù)測(cè)一致也應(yīng)屬于真異常,但真異常是否有水還要結(jié)合水位深淺、巖性條件、地形地貌和異常的明顯程度進(jìn)一步判斷。
二是在低值地區(qū)存在的農(nóng)用變壓器或孤立的工廠(chǎng),在測(cè)量時(shí)要停電并斷開(kāi)變壓器開(kāi)關(guān)。如果無(wú)法做到停電可以遠(yuǎn)離工廠(chǎng)或變壓器,遠(yuǎn)離多少要視其用電量大小而定,在上面的圖評(píng)中的工廠(chǎng)的變壓器容量為250千伏安,廠(chǎng)內(nèi)的用電總功率為530千瓦,圖評(píng)中的上圖位置距離工廠(chǎng)200米,這么遠(yuǎn)干擾才完全消失。當(dāng)既不能停電又不能遠(yuǎn)離時(shí),測(cè)出的數(shù)值是失真的。
在大多數(shù)情況下人為電場(chǎng)較為穩(wěn)定,只要有明顯的異常,復(fù)測(cè)一致性好,說(shuō)明異常是真實(shí)的,可以利用。
“正不壓邪”是壞事,但它卻為判斷異常真假提供了一種分析方法,壞事就變成了好事。