地下水调查方法范文

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中图分类号：G250文献标识码： A

Abstract: By application of the relevant technical data for the construction of geology database (property) access and composition and processes, such as building a database to explore the spatial database application mapgis establish key technologies related to the proposed solution. Has a certain significance for the implementation of similar projects.

Key words: spatial database digital properties

MPAGIS是集当代先进的图形、图像、地质、地理、遥感、测绘、人工智能、计算机科学为一体的高效大型中文智能GIS软件系统，用途十分广泛，特别是利用GIS创建的空间图形数据库是进行其它地质研究的基础，可为下一步进行国家基础建设及有关预测规划提供多源专业图层及空间信息数据。本文以广西刁江流域相关地质工作进行的一些研究情况为例，通过在数据库建设中数据（属性）的获取和组成及建库流程等相关技术应用，探讨了以MAPGIS建立岩溶地下水调查与地质环境整治示范空间数据库的关键技术和方法。

1 项目概况

1.1 基本情况

广西刁江流域地下水调查与环境地质综合整治示范属西南岩溶地区地下水与环境地质调查项目的工作内容，为中国地质调查局下达的地质调查项目。地质学专业空间数据库，是该示范项目的重要成果之一。

1.2空间数据库成果要求

广西典型地区岩溶地下水调查与地质环境整治示范刁江流域空间数据库按总体设计需建设15个1:5万图幅。其中每个图幅所涉及的数据包括：

（1）地理坐标系（以度为单位）及高斯投影（北京椭球参数）的MAPGIS文件。

（2）元文件，包括自检互检表及各图幅图层建设情况。

（3）必要的说明性文件，包括建库过程及修改字段的说明。

（4）数据库文字报告。

2 工作方法及流程

2.1 原始资料概况

（1）资料来源：项目建设数据库所使用的基础数据源依据1:5万地理图；1:20万地质图中的基础地理及地质数据进行相关数字化；水文地质、生态环境地质专业数据源主要采用本次野外的现状调查成果及收集了一些资料进行相关数字化。数据库以反映水文地质、生态环境地质基础特征为重点，对具有时间特性的动态可变数据信息也记录其时间特性。

（2）本次完成的图幅覆盖了广西刁江流域岩溶石山区，其分布情况见图2―2―1。

图2―2―11: 5万图幅名称

（3）资料整理情况： 1:5万地理图、1:20万地质图均为通过部级验收并已出版的图件资料。数字化录入后均进行误差校正。对其内部属性进行修编完善达到建库目的。建库时主要引用本次岩溶地质、水文地质与生态环境地质的野外调查原始数据进行数字化输入。

2.2 工作方法及流程

（1）地理底图

地理图层直接对已出版的1:5地理图进行数字化录入与修编。见地理图工作流程图（图2―2―2）。

图2―2―2地理图工作流程图

（2）基础地质

以已出版1:20万广西地质图为基础，并参照1:20万综合水文地质图和1:5万实际材料图；再根据省区实际情况对岩层数据进行录入与修编，建立地质图层。在力求反映地质构造的前提下，完善相关属性。其中地质图中水域面以1:5万地理图为准，为保证地质界线中断层接触与断层线的完全套合，以及地质图层中水体接触界线与地理图中水域面的完全套合，将地质界线、断层线、水域线添加在一起，形成总图层，柘朴检查，将多余悬挂线段删除，然后，地层界线、断层线、水域线均从总图层中提取，柘朴重建，完善属性。见地质图工作流程图（图2―2―3）。

（3）专业图层

根据现有资料进行录入汇编，专业分层，数字化成图，并完善其属性及外挂属性表。其中以本次野外调查资料为主，辅以1:20万水文地质普查资料及收集到的相关资料。对于与地下水资源、环境地质评价相关图层，均与本次调查成果相对应，做到空间数据库与调查成果报告的统一。见专业图层工作流程图（图2―2―4）。

2.3 专业图层划分

按照中国地质科学院岩溶地质研究所下发的《西南岩溶区1:5万地下水与环境地质调查空间数据库结构及GIS技术要求》，结合刁江流域具体情况进行专业分层，本空间数据库专业分层见表2―2―1。

2.4 完成的实物工作量

广西典型地区岩溶地下水调查与地质环境整治示范刁江流域空间数据库共涉及1:5万图幅有15个，各图幅完成情况见表2―2―2。

2.5 质量监控

严格按照建设数据库质量检查要求进行检查，遵照本单位的质量认证体系，严格做到自检、互检及项目负责的抽查，并定期作阶段性检查。

图2―2―3地质图工作流程图

图2―2―4专业图层工作流程图

专业图层划分总表

表2―2―1

图幅完成情况简表

表2―2―2

3 数据质量评述

3.1 数字化图形质量

本次空间数据库建设，数据录入主要采用扫描录入及单点坐标直接录入。对于本次调查研究成果，调查点的空间位置录入均由GPS采集到的数据直接输入，投影转换到所需的坐标系，为保证数据的准确无误，录入数据还经过严格的校核。地下水资源评价及环境地质评价分区界线在计算机中直接勾绘，涉及与基础图层有公共界线的，直接从基础图层中提取，保证数据库中各图层空间数据的套合。对于图件的录入，在保证原图件质量的前提下，在数字化过程中，保证数字化图件与原图件的重合精度，完全能符合项目办提出的相关要求。误差校正保证了每幅图校正点数不得少于16个点，并根据图面质量实际情况，增加校证控制点。为保证图件与实际的吻合性，参考1:20万地质图根据实际情况对地质数据进行局部修编，以满足图层之间的套合精度。

3.2 属性（或卡片）质量

本次对空间属性输入经过了数据录入人员根据原始记录的录入，自检、互检及阶段性检查，再由专业技术人员进行校核，确保数据的正确性。

3.3 属性数据库质量

属性录入进行逐点进行录入，并对已录入的点进行标记，确保数据录入的完整性。检查时主要根据图元编号进行查询，做到图元与原始数据的对应性。最终将属性数据库导出，由专业技术人员进行校核，保证数据录入质量。根据本次空间数据库技术负责抽查及阶段性检查结果，数据质量可靠。

4 结束语

4.1 取得主要成果

（1）对广西典型地区岩溶地下水调查与地质环境整治示范刁江流域数据进行了数据库入库工作，为全面分析岩溶区水文地质条件和环境地质条件以及工作区水资源评价提供了可视化信息，为国家实施西部大开发中进行数据交流提供了便利。

（2）通过对野外记录卡片建库工作，对野外资料进行数字化管理。为今后野外原始资料管理提供了新的途径。

（3）通过对地下水资源与环境地质的空间数据入库，为探讨地下水资源与环境地质评价模型打下基础。

（4）广西典型地区岩溶地下水调查与地质环境整治示范刁江流域空间数据库的数据主要来自本次野外调查，保证了数据库的准确性和精确度，使专业数据更具有实际利用价值。

参考文献：

[1]《MAPGIS6.X地理信息系统使用教程》 武汉中地数码科技有限公司。

[2]《西南岩溶区1:5万地下水与环境地质调查空间数据库结构及GIS技术要求》中国地质科学院岩溶地质研究所。

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1 地下水环境影响评价的意义、目的和任务

近年来，随着开发建设项目规模的不断扩大，开发建设活动对周边环境的负面影响也随之加大，不仅会直接造成对地表各种环境的破坏，甚至会影响地下水水环境系统。在这种情况之下，建设项目对地下水资源量的无节制开采利用，成为了导致地下水环境持续恶化的重要因素之一。为了有效改善这一现状，确保地下水资源能够更好的为人类服务，就必须重视地下水环境影响评价，为合理开采地下水、保护地下水环境提供有力依据，从而有利于促进社会健康持续发展。

地下水环境评价的目的是保护地下水环境，通过预测拟建工程项目给地下水环境带来的影响，进而依据预测结果对其影响进行客观评价，并科学论证项目实施的可行性，针对建设项目情况制定和落实地下水环境保护措施。

地下水环境影响评价是环境管理工作的重要内容，其任务是以保护地下水环境、促进经济可持续发展为根本目标，对开发建设活动的地下水环境进行预测、分析、比较，并对不同开发建设方案的地下水环境经济效益进行评价，为规划开发建设项目布局，实施地下水环境保护措施奠定基础。

2 冶金类建设项目地下水环境影响评价方法研究

2.1 冶金建设项目工程实例简介

该项目为冶炼金矿与铜矿的建设项目，其排放的主要污染物为有毒重金属，项目所在地是国内较为重要的有色金属采掘冶炼基地之一，该地区的大中小型企业一直以来采取的都是粗放式发展模式，各种废水、废气随意排放，工业废物随意乱堆，致使该地区的表层土壤和地下水体大面积存在重金属污染问题，这也是选择该地区冶金项目作为的案例的一个原因，其具有一定的典型性。

2.2 水环境影响评价方法

（1）目标含水层的识别及确定方法。由于地下水之间各类物质的交换以及物理化学作用的产生主要取决于地下水赋存与径流地质环境，所以对建设项目可能引起的含水层污染进行识别是评价的前提，而对地下水区域进行划分并明确可能污染的地下水所属主要水系是识别目标含水层的基础环节，但是由于含水层的种类较多.为此，需要借助不同的方法进行分析，在这一过程中，可以借鉴参考本地区的水文历史资料，这部分资料对于地下水环境评价具有非常重要的价值。通过收集的资料可知，该建设项目所在区域的地层构造条件相对比较复杂，地下水的类型以及含水层相对较多，这使得水力之间的联系比较多变，按照含水岩组及其构造发育的具体特点，再参考不同含水层的水位动态变化数据，可将该建设项目所在地的地下水系划分为5个系统，本项目场地位于北部白垩系地下水系统之上。在构造体系及地层结构上，白垩系有着属于自己独立的边界条件，它与周围的地下水系统没有任何的直接水力联系。同时，根据历史水位监测数据结果显示，白垩系地下水的水位标高常年保持在65-90m左右，而周边的地下水系统在静止时的水位与之相差500m左右，这表明该水系为独立的水文单元。

（2）项目所在地的地下水现状评价。通常情况下，对于一些地下水污染较为严重的地区，都是通过该地区地下水水质的现状与国家现行的地下水质量标准中规定的指标进行对比，来具体分析地下水的实际污染情况，主要包括以下内容：污染源分布、污染途径以及发展趋势。然而，若是想要客观认识该建设项目可能对该地区地下水环境造成何种污染，还需要对比地下水的背景值，为此，地下水的背景值获取成为评价的关键。所谓的地下水背景值具体指示在天然的条件下，没有被任何人为活动污染的地下水化学成分的天然含量。该值的获得有两种方法，一种是水样采集法，另一种是数据对比法，为了确保结果的准确性，本文采用数据对比法来获取该区域的地下水背景值，以此来分析地下水污染物的积累和迁移规律。

2.3 几点建议

（1）确定预测评价区。预测评价区范围要以白垩系地下水系统径流、补给、排泄条件为确定依据，控制面积为15k，在这一范围内开展地下水环境现状调查和监测活动（比例尺为1/1万），其目的在于明确主要污染对象的岩性结构、含水能力、厚度、透水能力，查明含水层的主要污染源和污染方式。在预测评价区开展的工作包括岩样与水样采集、供水水源类型调查、水位长期检测以及地下水开采近年利用情况汇总等。

（2）明确重点勘查区。冶金类项目建设区及其周边地下水环境是受污染最为严重的地带，应将这一地带作为重点勘查区，面积控制为0.7km2。由于在重点勘查区没有设置勘探控制点，致使水文地质工作精度尚为达到地下水环境现状调查的高要求，所以必须开展大比例尺（1/2000）的环境水文地质调查和勘验工作，主要包括水文地质钻探、弥散试验、抽水试验、渗透实验、包气带饱等，从而通过调查、勘察和试验，以获取目标含水层岩性、富水性、水文地质参数等信息，并且对地下水变化情况进行监测。

参考文献

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中图分类号：F470文献标识码： A

随着能源需求的迅速增加 , 石油的勘探开发快速增涨 , 石油开发可能对地下水环境产生一定影响 , 由此引发的地下水环境保护和在石油开发过程中对其影响的研究, 已越来越需要 , 越来越迫切 。本文拟就石油开发区地下水环境影响评价中的一些问题做粗浅的讨论。

1石油开发区地下水环境影响评价水文地质工作的基本方向

1 . 1水文地质工作的基本方向

石油开发区的地下水主要污染源为开发施工期的废水 ( 钻井废水 、 井下作业废水)和固体废物 ( 落地油、 钻井泥浆) 。生产运营期采油过程中产生的含油污水和修井产生落地油。此外 , 在事故状态下产生的废水和固体废物 , 如采油井、注水井套外返水 、 返油, 管道泄漏产生的落地油等。正常情况下, 废水集中处理合格后回注地下, 不外排, 废弃泥浆经处理后无毒, 岩屑用于平整场地, 落地油回收, 对地下水环境影响很小。但在事故状态下, 对地下水构成潜在的威协。

在石油勘探开发中, 钻井过程中造成的污染一般发生在地表和近地表 , 主要是浅层水和包气带, 但对地下深部含水层也可能会产生污染 。在采油和原油运输过程中也可能发生污染 。一般发生在地表 。但如果成井质量不好, 采油井或注水井发生套外返水 、 返油, 含油污水在水头差的作用下由含油层上窜可能直接进入含水层污染深部承压水, 套外返出水也可通过包气带向下垂直渗透污染表层潜水, 污染除发生在近地表的潜水含水层 , 还会污染深部承压水含水层 。因此, 可根据工程论证研究, 首先确定与石油开发有关的地下水主要污染源及污染形式, 根据工程开发特点和污染源确定水文地质工作研究的主要方向 。

在查清区域水文地质条件下, 其水文地质工作研究的主要方向是易受污染的浅层水 、 主要供水目的层和包气带。因为包气带岩性和水理性质直接控制着地下水环境遭受污染的可能性和污染程度 。

对于含水层, 如果污染地下水环境的主要污染源是钻井过程中产生的钻井废水 、 钻井泥浆,落地油以及采油过程中产生的落地油, 其水文地质工作研究的主要方向是易受污染的浅层水和包气带 。如果是套外返水污染地下水 , 直接进入含水层 , 则视返水点处的地质及水文地质环境而定, 原则上应以查清返水点处的地质环境和水文地质环境为度 。因此 , 工作重点除查清包气带和含水层外 , 还要查清返水点的透水层和隔水层。

对于包气带, 当钻井废水 、 钻井泥浆及落地油撒落在地表 , 或通过泥浆池 ( 防渗层破损)渗漏, 污染物通过包气带向下渗透, 可能会污染浅层潜水, 因此, 应重点查清包气带的岩性、 厚度、 渗透性和隔污性能, 及潜水含水层 。

1 . 2地下水调查评价范围确定

根据地下水环境影响评价工作要求 , 结合工程特点和水文地质条件, 平面上要考虑石油开发可能影响的范围 , 可以是完整的水文地质单元或水文地质单元的一部分。垂向上, 由于石油开采深度较大 , 评价深度难以确定 , 应包括整个含水系统 。根据多年工作体会 , 一般情况下不应超过表套深度 , 重点为有工农业供水意义的含水层和表层易受污染的浅层水。

2地下水环境调查中的问题

2 . 1点面结合 , 重点突出

在调查评价区水文地质条件的基础上, 水文地质调点区域包括钻井井场 ( 钻井、 泥浆池) 、 采油井场 ( 采油井 、 注水井 、 套外返水井等) 、 联合站, 输油管道沿线 , 运输道路沿线等。重点调查研究地段精度应提高 ( 比例尺为 1/10000 或 1/5 000) , 调查点应多些, 加大密度 。其研究程度应达到查清地下水主要污染源及主要污染物 。地下水污染程度、 污染方式和途径。查清包气带的隔污性能应是水文地质调查工作的重点。在非重点区 , 只作控制性调查 。

2 . 2 充分收集前人资料, 适当补充水文地质工作

采油区一般水文地质研究程度较高 , 有一定精度的地质水文地质调查工作 。可以充分收集前人资料, 适当补充水文地质工作。包括地面调查和水文地质试验 。但一般对包气带研究十分有限, 而落地油、 废弃泥浆和含油污水等污染源对地下水的污染首先进入包气带 , 通过垂直下渗污染土壤, 再进入含水层污染地下水 。应重点查清包气带的岩性、 厚度 、 渗透性和隔污性能等 。

2 . 2 . 1包气带调查研究中应注意的问题

包气带研究精度一般应不低于水文地质调查精度 。选择有代表性的土层, 进行分层研究 。应查明包气带的岩性, 厚度 , 及水理性质 , 如渗透性、 孔隙度、 吸附性能和隔污性能等。在透水性质研究时 , 可采用室内和室外实验 。室内实验可采集原状土测试孔隙度和渗透性, 及作淋渗试验确定包气带的吸附性能等 。室外实验多采用试坑渗水试验 。渗水试验是确定包气带的透水性的重要方法。应布置在代表性的典型地段。如采油井场、 泥浆池; 输油管道沿线。和透水性较好 、 地下水易受污染的地段 , 及不同岩层的接触部位等。

2 . 2 . 2地下水环境调查研究中应注意的问题

石油开发区石油对地下水的污染, 大多以表层潜水含水层为主, 在水文地质调查时 , 易受污染的浅层水和主要供水目的层应作为主要对象。而深层承压水埋藏较深, 影响相对较少 。但由于人为打井和地下水混合开采, 不同程度沟通了上下含水层的水力联系 , 使深层地下水存在着污染的可能性 , 因此, 视工作区具体情况而定。

要查明工作区水文地质条件, 必要时可通过勘探 、 试验确定水文地质参数和地下水弥散度。以及污染物在含水层污染运移情况 。如抽水试验、 弥散试验 、 浸溶试验等。在研究地下水污染状况时 , 首先应确定污染物进入地下水的途径和方式等 。地表及浅层以垂直渗透为主, 通过包气带下渗污染 ; 地下深部以水平运移对流扩散污染为主。应确定污染物运移方式 、 运移速度和影响范围。通过调查与监测评价, 查清地下水质量现状 , 污染状况、 污染范围及程度。污染物在地下水中浓度变化 , 以及原因, 和影响因素等。根据浓度变化推讨含水层的自净能力和环境容量 。并且建立地下水动态监测机制 , 每年丰 、 枯水期各一次 。

除了研究可能被污染的含水层和地下水之外, 还应研究与之相邻的地质体和地质环境受影响的可能性、 影响程度以及污染途径。

3地下水环境影响预测中的问题

根据油田开发特点和水文地质条件 , 可采用类比法、 模型法和数值模拟等方法 , 对油田开发工程可能对地下水产生的影响进行预测与评价,重点分析事故状态下地下水环境影响。

3 . 1类比法

对于油田区内新建项目, 可采用类比法 , 选择开发工艺相同, 水文地质条件相同和相似的区块进行类比调查。查清其污染源的性质、 强度、主要污染物排放量及浓度 、 污染途径。查清水文地质条件 , 地下水污染程度及范围 。定性分析油田开发对地下水环境的影响。该方法简单, 具有可比性。

3 . 2模型法

1)瞬时排放预测模型

C=C0 ·eat

式中 : C 为地下水中污染物预测浓度 ( mg/L) ;α 为污染物在含水层中的衰减系数 ( 1/ T) ;C0 为地下水污染物源强浓度 ( mg/ L) ;t 为预测时段( d) 。

主要用于污染物瞬时排放的预测, 如钻井过程中污染物瞬时排放可采用此模型 。

2)一维对流—弥散溶质运移数学模型对于均质一维, 纵向弥散为主 , 地下水流速均匀且稳定, 无源/汇项 , 可采用该模型:

利用 Laplace 变换 , 可求得上述模型的解析

解:

式中 : C ( x , t)为预测点地下水中污染物浓度( mg/1) ;C0 为地下水污染物源强浓度 ( mg/L) ; U 为地下水实际渗流速度 ( m/d) ;D 为水动力弥散系数 ( m2/d) ;x 为预测点到源强距离( m) 。

事故状态下连续排放的含油污水 ( 如套外返水)污染地下水 , 可采用该模型预测。

3)地下水数值模拟

① 水流数学模型

对于非均质 、 各向同性、 空间三维结构 、 非稳定地下水流, 可采用三维水流数学模型:

式中 :Ψ为渗流区域 ;h 为含 水层水位标高( m) ;K 为渗透系数 ( m/d) ;K n—边界面法向方向的渗透系数 ( m/d) ;S 为含水层储水系数;μ 为潜水含水层给水度 ;ε 为含水层的源汇项( 1/d) ;p 为潜水面的蒸发和降水等 ( 1/d) ;h0为含水层初始水位 ( m) ;Γ0 为渗流区域上边界, 即地下水自由表面;Γ1 为渗流区域水位边界;Γ2 为渗流区域流量边界;Γ3 为混合边界;n为边界面法线方向;q ( x , y , z , t)为定义为二类边界的单宽流量 ( m3/ d . m) , 流入为正,流出为负 , 隔水边界为 0。

② 溶质运移数学模型

包括对流、 弥散和化学作用的溶质运移方程, 其形式如下:

其中 CR 是化学作用项 , 可以是 : ( 存在离子交替吸附时)

( 存在化学反应时)

式中 : αijmn为含水层的弥散度 ; Vm , Vn 为分别为m 和 n 方向上的速度分量 ; ∣ v ∣为速度模;C 为模拟污染质的浓度 ; n 为有效孔隙度; C ˊ为模拟污染质的源汇浓度;W 为源汇单位面积上的通量 ;Vi 为渗流速度;ρb 为介质密度 ;C为固体介质吸附的污染质浓度 ;Rk 为污染质增加或减少速率 。

一般受资料限制 , 污染物反应参数无法确定, 不考虑污染物在含水层的吸附 、 挥发、 生物化学反应 , 只考虑运移过程中的对流 、 弥散作用。

联合求解水流方程和溶质运移方程就可得到污染质的运移结果。模拟软件可采用目前国际上最先进的美国环境保护局开发的 GMS6. 0, 在模拟区单元网格剖分时对污染源位置应进行加密剖分。在溶质运移模拟前 , 必须先模拟地下水流场。

参考文献:

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1、概述

我国现有大量的水利工程由于经过了多年的运营，出现了不同程度的渗漏问题，不仅造成了水库库容损失等直接经济损失，还对工程的安全构成了极大的威胁。因此，有必要通过进行必要的水文地质调查，来准确具体确定的渗漏部位，查找地下水渗漏通道，以便对存在渗漏隐患的水利工程进行除险加固提供资料和依据。

很多地球物理方法被应用于水文地质调查，如水利部建设了水利工程隐患的试验场，开展了高密度电法、地质雷达、瞬变电磁法等多种地球物理方法，所用这些工作为地球物理方法进行水利工程的水文地质调查提供了指导，但同时我们也一直在寻求一种准确、快速、简便的方法来广泛进行水文地质调查。自然电场法是地球物理方法中最古老的方法之一，由于其不需要向地下供电，只需直接测量地表两点间的自然电位，易于开展工作，效率也高，所以近年来自然电场法被广泛应用于水文地质调查。

2、方法原理

在自然界中，当地下水在裂隙或裂缝中渗流时，固体颗粒表面对水溶液中的负离子具有选择性的吸附作用，因此流动的水中正离子的浓度相对增大，这样固体颗粒表面或带有相反电荷的水溶液在流动过程中要维持动态平衡，从而形成了一定的电位差。这种由水的渗透过滤作用而产生的电场，称为过滤电场(或渗透电场)。结合地层情况分析可知，副坝坝址区地下存在渗透电场，在地面两点间存在着天然电流场，可通过观测地面两点的自然电位差来测定。一般来说，渗漏通道形成后产生过滤电场，在其上方呈现出低电位异常(相对于正常场)。

自然电场法包括电位观测法及梯度观测法两种，电位观测法是通过仪器及不极化电极测出某一条剖面或某几条剖面上的电位曲线图，测量时将N极置于无穷远处某一自然电场稳定的区域内，将M极在剖面上按照一定的距离依次移动，测出该剖面上的自然电位变化情况，通过分析电位曲线图，可以推测地下水渗流情况。一般来说，在渗漏通道上方的自然电位曲线呈现出低电位异常。梯度观测法是将不极化电极M极和N极保持一定的间隔距离，沿着剖面线向一个方向依次移动，同时测出其电位差，通过分析实测的点位数据来确定地下水的渗透流向。由于梯度观测法容易受到外界的干扰，实测误差较大，野外一般采用电位观测法进行。

“8”字形电场法是电位观测法中的一种，也称为环形电位观测法，测试时利用仪器和不极化电极在每一测点的8个方向上观测其自然电位值，将观测的电位值v按一定比例标在图上，用曲线连接起来，成一个椭圆，即“8”字形电位图。因为在地下水运动方向上产生的电位差大，所以椭圆的长轴方向即地下水的流向。将所有测点标在同一张平面图上，可看出测区不同地段的地下水流向。

综上所述，我们既可以利用自然电场法在地表测出地下水的流向，同时也可以通过利用测试资料来分析地下水的渗漏通道。所以，自然电场法很早便被应用于水利行业水坝和水库的渗漏探测，也被应用于进行区域水文地质调查。

3、应用实例

韩家园水库位于河北省石家庄市西南约15km处。该库始建于1956年，总库容0.046亿m3，经过多年运行，目前水库存在严重的坝基渗漏，需进行除险加固，为了进一步查明副坝坝址区地下水渗漏情况，对副坝坝址区采用了自然电场法进行地球物理勘探。

3.1工区地形、地质概况

水库位于太行山东麓，地貌单元属太行山山前冲、洪积平原，地形起伏较大。副坝坝顶高程约115～116m，桩号0+000附近坝肩为基岩大部的剥蚀残丘，约在桩号0+650以后为现代新建生活居住小区。副坝坝址区地层情况据以往地质勘探资料为：粉质粘土(在局部地段夹有一薄层砾砂)、中砂、卵石、砂岩，层位较连续稳定。

3.2工作布置

本次工作采用自然电场电位观测法，具体布置为：在坝轴线、坝轴线上游60m及坝轴线下游60m各布置1条剖面，点距5m，每条剖面长250m；为了进一步了解副坝坝址区下游地下水流向，还根据现场地表情况，在坝轴线下游进行了20个点的“8”字形电场法观测。

本次测试工作使用仪器为重庆地质仪器厂产DDC 5型电法仪，不极化电极为该厂生产的Cu～CuSO4不极化电极。野外工作之前，对仪器、不极化电极均进行了检查，使其处于良好状态，基点选择在电场稳定、湿润均匀、接地条件良好的地点。为保证野外数据采集质量，野外观测过程中对于变化较大(突变)的测点实时进行重复观测。

3.3成果分析

由图1可知：每条剖面上都存在2处低电位异常，分别为坝轴线桩号0+650～0+740、桩号0+820～0+890段，坝轴线上游60m桩号0+680～O+720、桩号0+840～0+880段，坝轴线下游60m桩号0+680～0+750、桩号0+830～0+885段，其对应的位置即为坝址区地下水渗漏点，依据各段低电位异常峰值的大小可以明确的看出，在坝轴线剖面上的异常峰值较大，说明在坝轴线上地下水流速较大。综合3条剖面分析可知，在该段(副坝桩号0+650～0+900段)地下存在2条集中渗漏带，其位置如图所示。

将“8”字形电场观测法得出的数据分别绘制成“8”字形电位图，为了便于整体分析，将所有的“8”字形电位图按照其大概位置放在一张平面图上，见图2，由图可知，20个“8”字形电场电位图的长轴方向较为一致，均指向E90°，所以判断在该区域内地下水的流向为E90°方向。

4、结语

根据理论及实践研究，我们可以得出以下结论：

(1)自然电场法虽然是地球物理方法中最古老的方法之一，但用于测定地下水流向的方法理论十分成熟，而且由于易于开展工作，效率也高，所以近年来被广泛应用于水文地质调查。