高密度电法外接电源轻便化改进的探讨

黄 锋，古广林，高 森，朱多林

(陕西省电力设计院，陕西 西安 710054)

1 概述

随着土地资源的紧俏和电力线路走廊受限，越来越多的电力工程向山区挺进。对于山区线路工程来说，常规的勘察方法具有费用高、进场困难等问题，作为辅助手段的物探技术往往被推到了首选位置，高密度电法便是常用的方法之一。由于线路工程勘探点较零散，高密度电法沉重的外接电源不仅增加了劳动强度、降低工作效率，还阻碍了高密度电法勘探技术在山区电力工程中的推广应用。

本文结合山区电力工程勘察的实际情况，尝试从体积和重量两个方面对高密度电法外接电源进行改进，试图解决高密度电法在山区电力工程勘测中的电源笨重问题，进而提升高密度电法的工程应用效率。

2 改进原理

本文采用体积较小的层叠电池作为电源构成，利用串联增压，并联增流原理，设计了轻便型高密度电法外接电源模块如图1所示。野外工作可根据地层岩性和勘探深度选择单个或多个模块进行串联或并联使用来满足电源需要。为了使用方便，我们给单个模块设计了电池盒，电池盒上设有便于连接的接线柱、通风透气的散热孔等，以保证电源的正常使用，电池盒见图2。

图1 层叠电池模块

图2 电池盒

3 测试效果分析

采用小电池后，单个模块的供电可达到90V，在测量浅部地层(深度小于20m)时可满足工程要求，在测量深部地层时，供电电量和供电时间受限，需要采用组合模块来解决，而线路工程一般勘察深度小于15m，因此本文选择单个模块在两种测深情况进行测试试验，用以说明新电源的工程适用性。

3.1 测深8m时测试效果分析

测试实验一：电极总数30根，电极距1m，测量最大隔离系数为8，采取老电源、新电源分别进行电剖面模式和电测深模式进行数据采集，然后进行正反演对比分析。剖面模式选用工程中常用的温纳模式(WN)，测深模式选用施伦贝尔模式(SB1)。老电源和新电源剖面正、反演结果见图3和图4，电测深正、反演结果见图5和图6。

图3 老电源剖面正、反演图

图4 新电源剖面正、反演图

图5 老电源测深正、反演图

图6 新电源测深正、反演图

从图3和图4及图5和图6的对比分析可知，新电源和来电源在测量分层上基本一致，说明测深8m时，新电源和老电源具有相同的测试效果。

3.2 测深16m时测试效果分析

测试试验二：电极总数30根，电极距2m，测量最大隔离系数为8，采取老电源、新电源分别进行电剖面模式和电测深模式进行数据采集，然后进行正反演对比分析。剖面模式选用工程中常用的温纳模式(WN)，测深模式选用施伦贝尔模式(SB1)。老电源和新电源剖面正、反演结果见图7和图8，电测深正、反演结果见图9和10。

图7 老电源剖面正、反演图

图8 新电源剖面正、反演图

图9 老电源测深正、反演图

图10 新电源测深正、反演图

从图7和图8及图9和图10的对比分析可知，新电源和来电源在测量分层上基本一致，局部稍有差异，但不影响异常区分，说明测深16m时，新电源和老电源具有一致的测试效果。

4 新、老电源的对比分析

从体积、质量、测试效果及劳动需求量进行新老电源对比分析见表1。

表1 新、老电源对比分析

从表1可以看出，一个新电源模块体积相当于老电源体积的8.4%，质量相当于8%，在使用轻便性上具有明显的优越性；单个工作点至少可以节约1名劳动力，可劳务成本节约25%，并且随着工作量的增加，总成本节约效果越明显。

5 结论与建议

(1)从电阻率层析效果对比分析，新电源与新电源相比，在电阻率异常形态、异常位置方面具有较好的一致性，测试效果可以满足线路工程勘察要求。

(2)一个新电源模块体积相当于老电源体积的8.4%，质量相当于8%，在使用轻便性上具有明显的优越性；相同的工作量，可劳务成本节约25%，经济效益性较好。

(3)本文仅从电源的体积和重量上考虑高密度电源的轻便化，在电源的可持续利用方面没有深入探索，希望在今后的研究工作中能够进一步完善。

[1]黄锋，等．高密度电法在电力工程勘测中的应用[R]．西安：陕西省电力设计院，2011.

[2]闫建飞．高密度电阻率法应用技术研究[D]．吉林：吉林大学，2009．