高密度電法外接電源輕便化改進的探討

黃 鋒，古廣林，高 森，朱多林

(陜西省電力設計院，陜西 西安 710054)

1 概述

隨著土地資源的緊俏和電力線路走廊受限，越來越多的電力工程向山區挺進。對于山區線路工程來說，常規的勘察方法具有費用高、進場困難等問題，作為輔助手段的物探技術往往被推到了首選位置，高密度電法便是常用的方法之一。由于線路工程勘探點較零散，高密度電法沉重的外接電源不僅增加了勞動強度、降低工作效率，還阻礙了高密度電法勘探技術在山區電力工程中的推廣應用。

本文結合山區電力工程勘察的實際情況，嘗試從體積和重量兩個方面對高密度電法外接電源進行改進，試圖解決高密度電法在山區電力工程勘測中的電源笨重問題，進而提升高密度電法的工程應用效率。

2 改進原理

本文采用體積較小的層疊電池作為電源構成，利用串聯增壓，并聯增流原理，設計了輕便型高密度電法外接電源模塊如圖1所示。野外工作可根據地層巖性和勘探深度選擇單個或多個模塊進行串聯或并聯使用來滿足電源需要。為了使用方便，我們給單個模塊設計了電池盒，電池盒上設有便于連接的接線柱、通風透氣的散熱孔等，以保證電源的正常使用，電池盒見圖2。

圖1 層疊電池模塊

圖2 電池盒

3 測試效果分析

采用小電池后，單個模塊的供電可達到90V，在測量淺部地層(深度小于20m)時可滿足工程要求，在測量深部地層時，供電電量和供電時間受限，需要采用組合模塊來解決，而線路工程一般勘察深度小于15m，因此本文選擇單個模塊在兩種測深情況進行測試試驗，用以說明新電源的工程適用性。

3.1 測深8m時測試效果分析

測試實驗一：電極總數30根，電極距1m，測量最大隔離系數為8，采取老電源、新電源分別進行電剖面模式和電測深模式進行數據采集，然后進行正反演對比分析。剖面模式選用工程中常用的溫納模式(WN)，測深模式選用施倫貝爾模式(SB1)。老電源和新電源剖面正、反演結果見圖3和圖4，電測深正、反演結果見圖5和圖6。

圖3 老電源剖面正、反演圖

圖4 新電源剖面正、反演圖

圖5 老電源測深正、反演圖

圖6 新電源測深正、反演圖

從圖3和圖4及圖5和圖6的對比分析可知，新電源和來電源在測量分層上基本一致，說明測深8m時，新電源和老電源具有相同的測試效果。

3.2 測深16m時測試效果分析

測試試驗二：電極總數30根，電極距2m，測量最大隔離系數為8，采取老電源、新電源分別進行電剖面模式和電測深模式進行數據采集，然后進行正反演對比分析。剖面模式選用工程中常用的溫納模式(WN)，測深模式選用施倫貝爾模式(SB1)。老電源和新電源剖面正、反演結果見圖7和圖8，電測深正、反演結果見圖9和10。

圖7 老電源剖面正、反演圖

圖8 新電源剖面正、反演圖

圖9 老電源測深正、反演圖

圖10 新電源測深正、反演圖

從圖7和圖8及圖9和圖10的對比分析可知，新電源和來電源在測量分層上基本一致，局部稍有差異，但不影響異常區分，說明測深16m時，新電源和老電源具有一致的測試效果。

4 新、老電源的對比分析

從體積、質量、測試效果及勞動需求量進行新老電源對比分析見表1。

表1 新、老電源對比分析

從表1可以看出，一個新電源模塊體積相當于老電源體積的8.4%，質量相當于8%，在使用輕便性上具有明顯的優越性；單個工作點至少可以節約1名勞動力，可勞務成本節約25%，并且隨著工作量的增加，總成本節約效果越明顯。

5 結論與建議

(1)從電阻率層析效果對比分析，新電源與新電源相比，在電阻率異常形態、異常位置方面具有較好的一致性，測試效果可以滿足線路工程勘察要求。

(2)一個新電源模塊體積相當于老電源體積的8.4%，質量相當于8%，在使用輕便性上具有明顯的優越性；相同的工作量，可勞務成本節約25%，經濟效益性較好。

(3)本文僅從電源的體積和重量上考慮高密度電源的輕便化，在電源的可持續利用方面沒有深入探索，希望在今后的研究工作中能夠進一步完善。

[1]黃鋒，等．高密度電法在電力工程勘測中的應用[R]．西安：陜西省電力設計院，2011.

[2]閆建飛．高密度電阻率法應用技術研究[D]．吉林：吉林大學，2009．