高密度电法在堤防渗漏检测中的应用浅析

(四川水利职业技术学院，四川 崇州，611230)

新中国成立以来的60余年时间里，我国堤防工程建设得到了快速发展，特别是从1998年我国发生了长江、松花江和嫩江大水以后，堤防工程建设得到了前所未有过的重视和加强，国家已将堤防工程建设纳入了基础设施建设的范畴并投入了大量的资金，到目前为止，我国堤防总长度已超过26万km[1]。为高效、迅速地检测及加固堤防工程，就必须寻求便捷的渗漏检测方法，改变传统地质钻探、同位素示踪等时间长、费用高且局限性较大的方式，充分利用高密度电法的探测优势，更为准确地探明堤防所存在的隐患，有效指导地质钻探与定位、检测工程质量等工作，避免堤防渗漏情况恶化。基于此，本文通过对高密度电法基本探测原理深入研究，针对现阶段高密度电法在堤防渗漏检测中存在的具体问题和实际运用，展开了全方位的分析与探索。

1 高密度电法的基本原理概述

在堤防渗漏检测中应用高密度电法，其基本原理与常规电阻率法并无差异，与之不同的是高密度电法的测点密度相对较高，结合了电剖面法及电测探法，具有观测精度较高、数据采集可靠等优势，对于地电结构有一定成像功能，并且能够获得更为丰富的地质信息，在探测图上更为直观且明显地反映出堤防裂缝、洞穴、软弱层等，现已成为较为广泛的堤防隐患探测方式。对于高密度电阻率法探测系统而言，其信号采集工作模式分为串行式与并行式，堤防隐患探测主要选用单道分时采集系统，并根据转换开关的具体设置情况，主要分为集中式与分布式。在设计与技术实施上，高密度电法所使用的电极数量较多，且电极之间可自由组合，以提供更多地电信息。与常规电法相比，高密度电法具有更多优点：首先，由于电极布设一次性完成，减少了因电极设置所引起的干扰，从而减少测量误差[2]；其次，高密度电法能够获得更为丰富的地电结构状态下的地质信息。与此同时，利用高密度电法也能够实现数据采集与收录的全自动化，提高采集速度，减少人工操作误差。

2 高密度电法在堤防渗漏检测中存在的问题及发展展望

2.1 存在问题

在堤防渗漏检测中使用高密度电法，即使直流电阻率法已经广泛应用于堤防隐患探测工程中，但实际探测隐患的纵向分辨率始终难以解决，而且现有的各种探测仪器都难以突破极限，高密度电法更是如此。与常规电法相比，高密度电法虽然具有很多探测优势，但却并没有在原理上进行创新，对于“无论多窄的裂缝，埋藏多深都能探测出来”这一说法，也始终毫无定数。由此可见，对于高密度电法而言，其本身所具有的堤防检测优势显而易见，但的确存在诸多亟待解决的问题，为了能够更为有效地满足堤防检测工程需要，就必须要对其进行更为广泛的探索。

2.2 发展展望

对于在堤防渗漏检测中应用高密度电法而言，虽然存在一定问题，但其未来发展范围仍然很广泛，直流电阻率法这一探测技术，在未来一定会有更值得期待的发展趋势。一方面，高密度电法相关仪器将会变得越来越小而轻便，电极道数将被控制在30～40以内，并通过电池供电，野外作业以滚动式为主；另一方面，高密度电法多用于开展决口段、险工段以及穿堤建筑段，该过程中仪器对多参数且多通道探测对堤防本身质量与稳定性展开预测预报。另外，未来高密度电法在堤防渗漏检测过程中，将拥有越来越强的数据采集能力，并逐渐不再需要数据回放。除此以外，以后的高密度电法探测仪器都将拥有网络传输功能，以及统一的数据格式，以便得到更好的探测效果。由此可见，高密度电法在堤防渗漏检测中的应用将会愈发广泛，在未来会有更广阔的发展空间。

3 高密度电法在堤防渗漏检测中的具体应用分析

3.1 高密度电法探测堤防隐患的可行性

作为电法勘探的一个分支，高密度电法属于直流电阻率法，其基本理论建立在“半无限均质体”的理想条件下：将大地表面视为一个平面，其上方空气不导电。从地面向下，则完全是同一种岩石，且其导电性能在各方面都保持一致性[3]。基于此，研究学者提出了“视电阻率”这一概念，并将该种探测方法的探测范围逐渐扩大为“半无限非均质体”，最终使其得以在不同岩性及复杂的地质体上广泛应用。如今，高密度电法逐渐被广泛应用于堤防隐患探测工作中，并将“半无限体”逐渐变为“具有一定几何形状的几何体”，而这也引起了较大非议，尤其是地质矿产部门的工作人员提出了较多质疑。在研究中发现，即使高密度电阻率法的基本理论建立在“半无限体”基础之上，实际上并不妨碍其在不同堤身几何形状上的应用[3]。可见，在堤防隐患探测过程中应用高密度电法，在理论上是完全可行的。

3.2 测线布设

在堤防渗漏检测实践过程中，需要现场进行地质勘探，并根据实际情况进行测线布设，沿着堤防走向布置两条高密度电法测线，根据所收集的数据信息进行分析与处理。与此同时，工作人员应事先了解区域岩层电阻率的规律：首先，岩层电阻率主要取决于自身含水情况以及地下水矿化度大小，即干燥时电阻率较高、反之则低，矿化度高则电阻率较低，反之则高[3]；一般情况下，火成岩的电阻率高于松散或者破碎且含水的岩层；其次，粘土电阻率低于砂、砾石层的电阻率[3]，且空隙越大则电阻率越高；温度变化是影响岩石电阻率的直接因素，随着温度升高岩石中水的粘滞性也随之减小，导致水中离子的活动能力显著提高[3]，同时增加可溶物的溶解度，提高矿化度，致使岩石的电阻率随着温度的升高而降低。因此，在进行测线布设之前，工作人员务必应掌握区域岩层电阻率的相关规律，在此基础上才能够有效发挥高密度电法的探测有效性。

3.3 数据处理与解释

在实际应用过程中，高密度电法的数据处理与解释主要包括：反演计算、探测深度、成果解释以及现场考察。其中，反演计算是指利用高密度电法将仪器内的测量数据进行传输，并进行坏点剔除、格式转化、反演计算等，进而绘制成电阻率等值线图，同时结合已知材料做出相应反演及具象的地质解释；探测深度，是指根据剖面的电极距长短以及最大隔离数，在决定了最大AB极距的基础上，也就决定了探测深度的大小；成果解释，是指通过野外数据采集的编辑及调整后，对曲线或相应绘图单元进行圆滑处理，以便清除干扰因素，突出异常，最终得到更为清晰的解释精度；现场考察，是指工作人员通过现场查看及调查，根据具体的堤防渗漏情况，结合高密度电阻率法进行解释，以得到更为吻合的数据结果。

4 结语

综上所述，在现代堤防渗漏检测中，为了有效提高检测效率，务必要摒弃传统堤防探测方式，充分利用高密度电法较高的自动化程度、工作效率以及形象直观的异常成像等优势，保证对堤防加固等处理工作的准确性。与此同时，高密度电法在资料解释方法上也不需要先验信息，而且计算速度更快，对实例资料的处理结果也更为精准。由此可见，高密度电法在堤防渗漏检测中更为实用，对探测堤防隐患具有相当显著的贡献。因此，为了提高堤防渗漏检测效率，就必须要充分利用高密度电法的优势，并配合其他勘探方法进行异常区的验证。