高密度电法在水文地质和工程地质中的应用

摘要：随着国家经济建设的发展和地质勘测技术的不断进步，高密度电法作为一项新的探测技术在未来的发展中也会得到广泛的应用。文章将会对高密度电法进行论述，分析高密度电法的工作原理、技术方法和数据处理，探究高密度电法在水文地质和工程地质中的应用。

关键词：高密度电法；水文地质；工程地质

中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0126-02

高密度电法是一种新型的电探方法，是依据水文地质和工程地质调查和建设而研究出的。这种方法具有高密度测点、信息量巨大的特点，在勘探中的水文地质和工程地质中不断得到应用。这种勘探方法在野外进行测量时，先把所有的电极集中到一个剖面上，再利用电极转换开关实现数据的转换，利用电测仪完成数据的采集。这种电探方法，在操作时能够有效地减少电磁的干扰、故障的发生率，可以提高地质勘探的准确率和速度。高密度电法以其众多的优势在地质勘探尤其是水文地质和工程地质中得到广泛的应用。

1 高密度电法的概述

1.1 高密度电法的原理

高密度电法和常规的电阻率法的原理一样，不同之处在于在观测的过程中，高密度电法设立了高密度的观测点，这种方法是阵列勘探法。高密度电法具体的工作原理是在进行野外工作时，把电极全部置于剖面上，再利用程控电极转换开关和电测仪就可以实现数据的采集。

1.2 高密度电法的优点

高密度电法具有不同于常规的电阻率法的优点，具体有：第一，可以一次性完成电极布置工作，能够有效地减少故障和电磁干扰，大大的提高了效率；第二，在野外测量时，可以选择多种电极的排列方式开展测量，能够获得大量的涉及地电断面的数据；第三，在野外的数据采集工作中，能够进行自动化或者是半自动化采集作业，大大的提高了数据采集的速度，有效地减少了数据采集中的手工操作失误；第四，随着探测技术的发展和反演方法的进步，高密度电阻率成像法的技术也使得到了很大的发展，实现了从一维和二维到三维的跨越，在很大程度上提高了地电资料的解释精度。

1.3 高密度电法的方法概述

在本质上，高密度电法是一种直流电阻率法，但是在实际上，采用的是低频交流电进行供电，供电的频率应当保持在20～30HZ之间固定不变。在实际的测量过程中，高密度电法的测点点距小到1～2m，同时兼有测深和剖面的两重功能。所以，高密度电法的信息量是常规电阻率法的百倍。

1.4 高密度电法的测定方法

图1

下面通过温奈尔装置来解释高密度电法的测定方法。如图1所示，可以把C1、C2作为供电电极，把P1、P2作为测量电极，规定两电极之间的距离为a，角B是三角形的直角，三角形ABC是等腰直角三角形，A是电极C1和P1的中点，C为电极C2和P2的中点，B点作为观测电阻值的选点。沿测线方向打入N个电极，观测完成后移动a距离，可以得到B1a、B2a…B（N-3）a等一系列的电阻值。再改变电极间的距离，依照这样的办法，同样可以得到一系列的值。通过这些数据最后能得到所观测的电阻率断面呈倒梯形形状。把这些数据进行处理，能够绘制成电阻率分布断面图。通过该图可以看出地下的地层分布、地质构造以及其他地质情况。

2 高密度电法在水文地质和工程地质中的

应用

高密度电法勘探地下水：

（1）任务和目的：山东东营某村，所处区域地质为花岗岩，由于受到当地废水污染的影响，致使不能饮用浅层水。为了解决当地百姓的饮水问题，需要在当地打一深水井，对基岩裂隙中的水进行提取、分析。任务要求是单井出水量Q>5m3/h，水质必须符合相关的饮用水标准。可以采用高密度电法完成此项任务。

（2）测区概况：测区所属地形是丘陵，构造较为简单，地层中分布有玲珑花岗岩以及第四系地层。第四系地层的成分主要是以粉土、砂和卵石，地层的厚度只有数米，且大多分布在山脚和沟谷里；玲珑花岗岩在这个地区分布很广，大面积的裸露，只有小部分在山脚和沟谷中被第四系地层所覆盖。在测区内没有断裂构造，从区域性构造来说，小部分的断裂主要是以NNE向为主。推测地下水位深于100米。所在地方的岩石的电阻变化情况如下：第四系地层的电阻率是30～250Ω·m；因风化破碎的花岗岩是500～1000Ω·m；完好的花岗岩电阻率高于1500Ω·m。总体来看，地球物理前提条件基本具备。

（3）外业工作：在外业工作时，要根据地形和地貌选择较为平坦的区域，在大致垂直NNE方向布置两条测线，两条侧线的长度均是500米，两电极之间的距离a设置为5米，点距设置为5米，电极设置为101根。测试深度设定为1a～33a，装置采用温奈尔。

（4）解释推断：图2是A电阻率垂直构造突出断面图，我们可以知道断面中320～350米之间的区域有电阻异常，宽度大约是30米，垂直发育，电阻率等级为低。该电阻异常垂直方向深度超过100米。B测试线中也有与其相类似的情况，把这两测试线中的异常区域连接起来走向呈现NE方向，偏离15度。这一走向和NNE向完全一样。因此，我们可以推断出这条电阻异常带就是我们要找的构造裂隙带。在该裂隙带内布井，成功的可能性

较大。

（5）应用效果：根据我们推断的结果，工作人员在A测线330米的地方确定钻井的位置，孔深达到214.02米，经过抽水检验，Q=6.35m3/h，通过对水质的分析，检验结果完全符合饮用水标准，该井符合委托方的

要求。

图2

3 结语

高密度电法是一种先进的电探方法，依托先进的技术支持，在工作时能够有效减少电磁干扰和故障的发生率，极大地提高了工作效率，并且在作业时，能够进行自动化采集，获得大量的数据信息，提高了工作效率和减少了工作失误，在水文地质和工程地质中的发挥的作用越来越大，应用范围也越来越广。

参考文献

[1] 汤浩，谢蒙，许进和.高密度电法在水文地质和工

程地质中的应用[J].人民珠江，2011，（39）.

[2] 姜振蛟，卞建民，査恩爽，林年丰，田沃野.高密

度电阻率成像法在水文地质领域中的应用[J].水

文地质工程地质，2010，（22）.

[3] 施龙青，翟培合.三维高密度电法技术在岩层富水

性探测中的应用[J].山东科技大学学报（自然科

学版），2008，（1）.

作者简介：苏恒（1991—），男，江西上饶人，东华理工大学学生，研究方向：水文与水资源工程。endprint

摘要：随着国家经济建设的发展和地质勘测技术的不断进步，高密度电法作为一项新的探测技术在未来的发展中也会得到广泛的应用。文章将会对高密度电法进行论述，分析高密度电法的工作原理、技术方法和数据处理，探究高密度电法在水文地质和工程地质中的应用。

关键词：高密度电法；水文地质；工程地质

中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0126-02

高密度电法是一种新型的电探方法，是依据水文地质和工程地质调查和建设而研究出的。这种方法具有高密度测点、信息量巨大的特点，在勘探中的水文地质和工程地质中不断得到应用。这种勘探方法在野外进行测量时，先把所有的电极集中到一个剖面上，再利用电极转换开关实现数据的转换，利用电测仪完成数据的采集。这种电探方法，在操作时能够有效地减少电磁的干扰、故障的发生率，可以提高地质勘探的准确率和速度。高密度电法以其众多的优势在地质勘探尤其是水文地质和工程地质中得到广泛的应用。

1 高密度电法的概述

1.1 高密度电法的原理

高密度电法和常规的电阻率法的原理一样，不同之处在于在观测的过程中，高密度电法设立了高密度的观测点，这种方法是阵列勘探法。高密度电法具体的工作原理是在进行野外工作时，把电极全部置于剖面上，再利用程控电极转换开关和电测仪就可以实现数据的采集。

1.2 高密度电法的优点

高密度电法具有不同于常规的电阻率法的优点，具体有：第一，可以一次性完成电极布置工作，能够有效地减少故障和电磁干扰，大大的提高了效率；第二，在野外测量时，可以选择多种电极的排列方式开展测量，能够获得大量的涉及地电断面的数据；第三，在野外的数据采集工作中，能够进行自动化或者是半自动化采集作业，大大的提高了数据采集的速度，有效地减少了数据采集中的手工操作失误；第四，随着探测技术的发展和反演方法的进步，高密度电阻率成像法的技术也使得到了很大的发展，实现了从一维和二维到三维的跨越，在很大程度上提高了地电资料的解释精度。

1.3 高密度电法的方法概述

在本质上，高密度电法是一种直流电阻率法，但是在实际上，采用的是低频交流电进行供电，供电的频率应当保持在20～30HZ之间固定不变。在实际的测量过程中，高密度电法的测点点距小到1～2m，同时兼有测深和剖面的两重功能。所以，高密度电法的信息量是常规电阻率法的百倍。

1.4 高密度电法的测定方法

图1

下面通过温奈尔装置来解释高密度电法的测定方法。如图1所示，可以把C1、C2作为供电电极，把P1、P2作为测量电极，规定两电极之间的距离为a，角B是三角形的直角，三角形ABC是等腰直角三角形，A是电极C1和P1的中点，C为电极C2和P2的中点，B点作为观测电阻值的选点。沿测线方向打入N个电极，观测完成后移动a距离，可以得到B1a、B2a…B（N-3）a等一系列的电阻值。再改变电极间的距离，依照这样的办法，同样可以得到一系列的值。通过这些数据最后能得到所观测的电阻率断面呈倒梯形形状。把这些数据进行处理，能够绘制成电阻率分布断面图。通过该图可以看出地下的地层分布、地质构造以及其他地质情况。

2 高密度电法在水文地质和工程地质中的

应用

高密度电法勘探地下水：

（1）任务和目的：山东东营某村，所处区域地质为花岗岩，由于受到当地废水污染的影响，致使不能饮用浅层水。为了解决当地百姓的饮水问题，需要在当地打一深水井，对基岩裂隙中的水进行提取、分析。任务要求是单井出水量Q>5m3/h，水质必须符合相关的饮用水标准。可以采用高密度电法完成此项任务。

（2）测区概况：测区所属地形是丘陵，构造较为简单，地层中分布有玲珑花岗岩以及第四系地层。第四系地层的成分主要是以粉土、砂和卵石，地层的厚度只有数米，且大多分布在山脚和沟谷里；玲珑花岗岩在这个地区分布很广，大面积的裸露，只有小部分在山脚和沟谷中被第四系地层所覆盖。在测区内没有断裂构造，从区域性构造来说，小部分的断裂主要是以NNE向为主。推测地下水位深于100米。所在地方的岩石的电阻变化情况如下：第四系地层的电阻率是30～250Ω·m；因风化破碎的花岗岩是500～1000Ω·m；完好的花岗岩电阻率高于1500Ω·m。总体来看，地球物理前提条件基本具备。

（3）外业工作：在外业工作时，要根据地形和地貌选择较为平坦的区域，在大致垂直NNE方向布置两条测线，两条侧线的长度均是500米，两电极之间的距离a设置为5米，点距设置为5米，电极设置为101根。测试深度设定为1a～33a，装置采用温奈尔。

（4）解释推断：图2是A电阻率垂直构造突出断面图，我们可以知道断面中320～350米之间的区域有电阻异常，宽度大约是30米，垂直发育，电阻率等级为低。该电阻异常垂直方向深度超过100米。B测试线中也有与其相类似的情况，把这两测试线中的异常区域连接起来走向呈现NE方向，偏离15度。这一走向和NNE向完全一样。因此，我们可以推断出这条电阻异常带就是我们要找的构造裂隙带。在该裂隙带内布井，成功的可能性

较大。

（5）应用效果：根据我们推断的结果，工作人员在A测线330米的地方确定钻井的位置，孔深达到214.02米，经过抽水检验，Q=6.35m3/h，通过对水质的分析，检验结果完全符合饮用水标准，该井符合委托方的

要求。

图2

3 结语

高密度电法是一种先进的电探方法，依托先进的技术支持，在工作时能够有效减少电磁干扰和故障的发生率，极大地提高了工作效率，并且在作业时，能够进行自动化采集，获得大量的数据信息，提高了工作效率和减少了工作失误，在水文地质和工程地质中的发挥的作用越来越大，应用范围也越来越广。

参考文献

[1] 汤浩，谢蒙，许进和.高密度电法在水文地质和工

程地质中的应用[J].人民珠江，2011，（39）.

[2] 姜振蛟，卞建民，査恩爽，林年丰，田沃野.高密

度电阻率成像法在水文地质领域中的应用[J].水

文地质工程地质，2010，（22）.

[3] 施龙青，翟培合.三维高密度电法技术在岩层富水

性探测中的应用[J].山东科技大学学报（自然科

学版），2008，（1）.

作者简介：苏恒（1991—），男，江西上饶人，东华理工大学学生，研究方向：水文与水资源工程。endprint

摘要：随着国家经济建设的发展和地质勘测技术的不断进步，高密度电法作为一项新的探测技术在未来的发展中也会得到广泛的应用。文章将会对高密度电法进行论述，分析高密度电法的工作原理、技术方法和数据处理，探究高密度电法在水文地质和工程地质中的应用。

关键词：高密度电法；水文地质；工程地质

中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0126-02

高密度电法是一种新型的电探方法，是依据水文地质和工程地质调查和建设而研究出的。这种方法具有高密度测点、信息量巨大的特点，在勘探中的水文地质和工程地质中不断得到应用。这种勘探方法在野外进行测量时，先把所有的电极集中到一个剖面上，再利用电极转换开关实现数据的转换，利用电测仪完成数据的采集。这种电探方法，在操作时能够有效地减少电磁的干扰、故障的发生率，可以提高地质勘探的准确率和速度。高密度电法以其众多的优势在地质勘探尤其是水文地质和工程地质中得到广泛的应用。

1 高密度电法的概述

1.1 高密度电法的原理

高密度电法和常规的电阻率法的原理一样，不同之处在于在观测的过程中，高密度电法设立了高密度的观测点，这种方法是阵列勘探法。高密度电法具体的工作原理是在进行野外工作时，把电极全部置于剖面上，再利用程控电极转换开关和电测仪就可以实现数据的采集。

1.2 高密度电法的优点

高密度电法具有不同于常规的电阻率法的优点，具体有：第一，可以一次性完成电极布置工作，能够有效地减少故障和电磁干扰，大大的提高了效率；第二，在野外测量时，可以选择多种电极的排列方式开展测量，能够获得大量的涉及地电断面的数据；第三，在野外的数据采集工作中，能够进行自动化或者是半自动化采集作业，大大的提高了数据采集的速度，有效地减少了数据采集中的手工操作失误；第四，随着探测技术的发展和反演方法的进步，高密度电阻率成像法的技术也使得到了很大的发展，实现了从一维和二维到三维的跨越，在很大程度上提高了地电资料的解释精度。

1.3 高密度电法的方法概述

在本质上，高密度电法是一种直流电阻率法，但是在实际上，采用的是低频交流电进行供电，供电的频率应当保持在20～30HZ之间固定不变。在实际的测量过程中，高密度电法的测点点距小到1～2m，同时兼有测深和剖面的两重功能。所以，高密度电法的信息量是常规电阻率法的百倍。

1.4 高密度电法的测定方法

图1

下面通过温奈尔装置来解释高密度电法的测定方法。如图1所示，可以把C1、C2作为供电电极，把P1、P2作为测量电极，规定两电极之间的距离为a，角B是三角形的直角，三角形ABC是等腰直角三角形，A是电极C1和P1的中点，C为电极C2和P2的中点，B点作为观测电阻值的选点。沿测线方向打入N个电极，观测完成后移动a距离，可以得到B1a、B2a…B（N-3）a等一系列的电阻值。再改变电极间的距离，依照这样的办法，同样可以得到一系列的值。通过这些数据最后能得到所观测的电阻率断面呈倒梯形形状。把这些数据进行处理，能够绘制成电阻率分布断面图。通过该图可以看出地下的地层分布、地质构造以及其他地质情况。

2 高密度电法在水文地质和工程地质中的

应用

高密度电法勘探地下水：

（1）任务和目的：山东东营某村，所处区域地质为花岗岩，由于受到当地废水污染的影响，致使不能饮用浅层水。为了解决当地百姓的饮水问题，需要在当地打一深水井，对基岩裂隙中的水进行提取、分析。任务要求是单井出水量Q>5m3/h，水质必须符合相关的饮用水标准。可以采用高密度电法完成此项任务。

（2）测区概况：测区所属地形是丘陵，构造较为简单，地层中分布有玲珑花岗岩以及第四系地层。第四系地层的成分主要是以粉土、砂和卵石，地层的厚度只有数米，且大多分布在山脚和沟谷里；玲珑花岗岩在这个地区分布很广，大面积的裸露，只有小部分在山脚和沟谷中被第四系地层所覆盖。在测区内没有断裂构造，从区域性构造来说，小部分的断裂主要是以NNE向为主。推测地下水位深于100米。所在地方的岩石的电阻变化情况如下：第四系地层的电阻率是30～250Ω·m；因风化破碎的花岗岩是500～1000Ω·m；完好的花岗岩电阻率高于1500Ω·m。总体来看，地球物理前提条件基本具备。

（3）外业工作：在外业工作时，要根据地形和地貌选择较为平坦的区域，在大致垂直NNE方向布置两条测线，两条侧线的长度均是500米，两电极之间的距离a设置为5米，点距设置为5米，电极设置为101根。测试深度设定为1a～33a，装置采用温奈尔。

（4）解释推断：图2是A电阻率垂直构造突出断面图，我们可以知道断面中320～350米之间的区域有电阻异常，宽度大约是30米，垂直发育，电阻率等级为低。该电阻异常垂直方向深度超过100米。B测试线中也有与其相类似的情况，把这两测试线中的异常区域连接起来走向呈现NE方向，偏离15度。这一走向和NNE向完全一样。因此，我们可以推断出这条电阻异常带就是我们要找的构造裂隙带。在该裂隙带内布井，成功的可能性

较大。

（5）应用效果：根据我们推断的结果，工作人员在A测线330米的地方确定钻井的位置，孔深达到214.02米，经过抽水检验，Q=6.35m3/h，通过对水质的分析，检验结果完全符合饮用水标准，该井符合委托方的

要求。

图2

3 结语

高密度电法是一种先进的电探方法，依托先进的技术支持，在工作时能够有效减少电磁干扰和故障的发生率，极大地提高了工作效率，并且在作业时，能够进行自动化采集，获得大量的数据信息，提高了工作效率和减少了工作失误，在水文地质和工程地质中的发挥的作用越来越大，应用范围也越来越广。

参考文献

[1] 汤浩，谢蒙，许进和.高密度电法在水文地质和工

程地质中的应用[J].人民珠江，2011，（39）.

[2] 姜振蛟，卞建民，査恩爽，林年丰，田沃野.高密

度电阻率成像法在水文地质领域中的应用[J].水

文地质工程地质，2010，（22）.

[3] 施龙青，翟培合.三维高密度电法技术在岩层富水

性探测中的应用[J].山东科技大学学报（自然科

学版），2008，（1）.

作者简介：苏恒（1991—），男，江西上饶人，东华理工大学学生，研究方向：水文与水资源工程。endprint