基于地层修正洛伦兹曲线与岩石分型的海岸带地电地层单元分区研究及其水文地质意义

本研究针对沿海含水层系统异质性导致的储层评估难题，创新性整合地电地层信息与水力流动单元(HFU)框架，通过地层修正洛伦兹曲线(SMLP)和流动带指标(FZI)技术，成功划分出4个具有差异渗透性的水力流动单元(HFU1-HFU4)，揭示HFU3为超导型高透水带。研究构建了渗透率(751.24-12467.23 mD)与水力传导系数(5.29×10–6 -8.79×10–5 m/s)的空间分布模型，为海岸带水资源优化开采提供了高精度诊断工具。

　　

沿海含水层系统作为重要的淡水资源储备，正面临过度开采导致的地下水枯竭、海水入侵和地面沉降等严峻挑战。特别是在尼日利亚南部等快速工业化区域，含水层复杂的岩性异质性和流体运移机制，使得传统水文地质评估方法难以精确刻画储层特性。这种认知缺口直接制约着水资源的可持续管理，亟需发展多学科融合的创新性表征技术。

针对这一科学难题，研究人员开展了海岸带地电地层单元的分区研究。通过整合地电地层学与水力流动单元(HFU)理论框架，创新性地将地层修正洛伦兹曲线(SMLP)应用于含水层品质评估。研究团队采用垂直电测深(VES)和二维电阻率层析成像(ERT)技术，在20个战略点位采集数据，结合钻孔岩性标定，构建了高分辨率的地电模型。通过计算含水层质量指数(AQI=0.0314√(K_p
/φ_e
))和流动带指标(FZI=AQI/Φ_N
)，建立了渗透率(751.24-12467.23 mD)与有效孔隙度(27.34-52.63%)的定量关系。

关键技术方法包括：1) 施伦贝谢阵列VES测量(AB=300m)与WINRESIST反演；2) ERT温纳阵列(电极距5m)与RES2DINV建模；3) 基于Kozeny-Carman方程计算水力参数；4) SMLP算法量化储流能力比；5) Dykstra-Parsons系数评估储层非均质性。

研究结果揭示：

1. 地质特征：研究区 Benin组海岸平原砂层呈现典型砂-泥岩互层结构，电阻率54.3-2574.0Ωm的含水砂层厚度达22.7-133.5m。
2. 水力单元划分：SMLP识别出4个HFU，其中HFU3具超导特性(tanθ=1.866)，贡献10%的流体传输；HFU1-2-4为导体型(tanθ=0.578-1.094)，共同承担90%的储流功能。
3. 参数分布：水力传导系数(5.29×10^–6
   -8.79×10^–5
   m/s)与毛细管半径(1.21-3.25×10^–6
   m)呈现东北高西南低的空间格局。
4. 岩石分型：离散岩石分型(DRT)证实研究区为单一砂质岩类(FZI=4.35-7.02)，但内部存在显著水力异质性(DPC=1)。

结论与意义：
该研究开创性地将石油储层表征技术移植到水文地质领域，证实SMLP-FZI联合模型能有效解译含水层异质性。提出的四单元分类体系(HFU1-4)突破了传统岩性分层的局限，其中HFU3的超导特性为优选开采靶区。建立的参数关系模型(如φ_e
=-0.0924F+0.6093)为海岸带含水层数字化管理提供了理论基础。研究成果发表于《Results in Earth Sciences》，其技术路线可推广至全球三角洲地区的水资源评估，对实现联合国可持续发展目标(SDG6)具有重要实践价值。