高密度電法勘探中的地形校正方法研究

詹強

摘 要：高密度電阻率法屬于一種陣列勘探方法，它的電極布設一次完成，可以快速自動采集數據，具有成本低、效率高的優勢，廣泛應用于工程地質、水文地質、礦產勘查等領域。然而，由于電極布設一次完成，當遇到地形情況不好時，特別是在地形傾角大于30°的地方，電極距極易出現偏移，影響整個測量。為保證整個勘探的精確性，人們必須采取方法校正地形的影響。本文首先簡單介紹高密度電阻率法的原理，再詳細講述各種校正方法，包括各種方法的應用實例與效果。

關鍵詞：高密度電法;電極布設;地形校正;應用實例

中圖分類號：P631.3文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）05-0044-02

Abstract： The high-density resistivity method belongs to an array exploration method， and the electrode layout is completed at one time. This method can quickly and automatically collect data， has the advantages of low cost and high efficiency， and is widely used in engineering geology， hydrogeology， mineral exploration and other fields. However， because the electrode deployment is completed once， when the terrain is not good， especially where the inclination of the terrain is greater than 30 °， the electrode distance is likely to shift， which affects the entire measurement. To ensure the accuracy of the entire survey， one must take methods to correct the effects of the terrain. This paper first briefly introduced the principle of the high-density resistivity method， and then described in detail various correction methods， including application examples and effects of various methods.

Keywords： high-density electrical method;electrode layout;terrain correction;applications

高密度電法勘探中，地形因素往往會影響整個勘探過程，因此為了保證勘探的順利進行，對于地形的研究十分有必要。當遇到必須校正地形時，人們可以利用物理模擬方法、解析計算方法、有限元方法和保角變換法等途徑。

1 高密度電法勘探的基本原理

高密度電法的工作原理與常規電阻率法完全相同，在地下介質間的導電性差異存在的前提下[1]，在觀測剖面的各測點上布設電極，再利用程控電極轉換裝置與微機工程電測儀采集數據并處理，根據數據反演所演示的圖像與電阻率差異，便可判斷勘探目標具體情況。

2 地形校正方法

2.1 物理模擬法

日本Takeshi借用物理模擬法研究電阻率曲線的地形影響。蘇聯學者Vaeshev借助物理模擬研究電阻率測量的V形地形效應。20世紀60年代至70年代，我國學者曾采用導電紙2-D模擬、電阻網絡2-D或3-D模擬、水槽2-D模擬、土槽3-D模擬等物理模擬法研究地形影響問題[2]。

但是，就應用效果而言，物理模型制作困難，應用范圍不廣，目前極少采用。

2.2 比值校正法

比值校正法是用實測視電阻率除以地形校正因子（地形模型視電阻率除以地形模擬電阻率），從而得到改正后或平地形下的視電阻率。黃蘭珍[3]等介紹點源場電阻率法2-D地形校正的邊界元法，并計算了山脊、山谷、角域地形上聯合剖面法視電阻率異常曲線，展示用比值法對實測曲線進行地形校正的應用效果。徐世浙[4]等對2-D電阻率地形校正邊界元算法做了改進，使計算變得更加簡單，用比值法對對稱四級剖面曲線進行了地形校正。簡興祥[5]等在勘探地形校正中，根據視電阻率剖面，通過利用比值校正法消除了地形起伏而引起的異常。薛國強[6]等利用比值校正法對電磁測深數據進行地形校正，并且提出新的頻域CSAMT和時域TEM比值校正公式。

當地形引起高密度電法勘探開展受困時，比值校正法能夠很好地消除地形引起的異常情況。它不但很好地除去地形影響，而且保留了地質結構響應，是當下較為有效的地形校正方法。

2.3 軟件校正法

RES2DMOD正演軟件和RES2DINV軟件是由Loke于1999年開發的，正演程序主要用來計算已知地電模型的視電阻率值，DES2DINV高密度反演軟件是目前應用較多的高密度反演工具，它采用最小二乘法反演技術，利用地面測得的電阻率數據生成地下的二維模型，軟件將通過對原始數據的多次校正從而消除或削弱地形影響。翟培合[7]等利用兩種軟件建立了一套較為完整的地形校正方案，并且做出山峰、山谷和邊坡3種地形的地電模型，利用該校正方案進行數據反演與修正。

軟件校正法對于地形校正有不錯的應用效果，但是利用的是線性方式去修正非線性的電阻率反演計算過程，其中存在一定不妥之處。而DES2DINV反演軟件在使用上也存在一定的局限性，熊勇[8]等在研究多年的使用情況后發現，使用該軟件反演所得成果與實際地質情況吻合較差，異常深度相差較大。

2.4 正交投影法

目前，常用的DES2DINV反演軟件與正演模擬法這兩種地形校正方法在校正過程中皆忽視了地形起伏下測深點實際位置的情況，測深點位置的偏移將很大程度上影響電法勘探的數據可靠性，所以有必要對測深點偏移進行校正。正交投影法就是三角函數正交投影計算方法。熊勇[8]等利用該方法對某水利工程因地形起伏而出現的數據異常進行校正，校正后通過反演比對，發現測得的異常位置與范圍存在很大差距，正交投影法可以更精準地測得異常位置。

正交投影法在高密度電法勘探中對地形校正有不錯的應用效果，尤其是在校正測深點實際位置發生偏移時，但是該方法無法消除地形因素導致電場分布變化而引起的電阻率觀測值畸變。

2.5 分段校正法

分段校正法類似于數學中的微積分，將布設路線分割為一段段距離適合的短距離布設路線，再采用線性校正方法進行各小段的校正，最后將各小段校正后的平距累加起來便可得到校正后的實際平距。這樣可以確保勘探不受地形影響，保證數據質量。在側線位置出現偏差導致勘探出現虛假異常時，何秦娥[9]等使用分段校正法，將側線位置分成多個小段進行校正，以消除地形引起的數據畸變。

分段校正法與線性校正法相結合，可以有效消除地形起伏所帶來的影響，使反演異常位置與實測異常相吻合。

3 結論

在高密度電法勘探中，地形起伏的校正既是重點也是難點，當前，校正方法主要為軟件反演法與數值模擬法。在本文所提到的各種地形校正方法中，通過對比觀察，人們不難看出，比值校正法與分段校正法具有較好的應用效果。在日后的研究工作中，人們應當汲取各種方法的可取之處，從而建立更便捷、更行之有效的校正方法。

參考文獻：

[1]李艷.高密度電法勘探的應用分析[J].中國水運（下半月），2011（12）：243-244.

[2]冀顯坤.高密度電法勘探地形校正技術研究[D].西安：西安科技大學，2010.

[3]黃蘭珍，田憲謨，寸樹蒼.點源場電阻率法二維地形改正的邊界元法[J].物化探計算技術，1986（3）：201-208.

[4]徐世浙，汪曉東.起伏地形下二維電阻率異常的反演[J].地質與勘探，1987（7）：63-64.

[5]簡興祥，王緒本，楊利容，等.高密度電阻率法地形影響校正[J].物探化探計算技術，2008（4）：303-307.

[6]薛國強，閆述，陳衛營.電磁測深數據地形影響的快速校正[J].地球物理學報，2016（12）：4408-4413.

[7]翟培合，朱魯，張相忠，等.工程勘察中高密度二維電阻率法的地形校正[C]//2011年全國工程地質學術年會.2011.

[8]熊勇.高密度電法勘探中地形影響校正方法探討[J].人民長江，2014（14）：47-48.

[9]何秦娥，吳攀登，張宏建，等.淺談數據處理在高密度電法中的應用[J].西部探礦工程，2019（1）：136-138.