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(shè)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(qū)挺進。對于山區(qū)線路工程來說，常規(guī)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(shù)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(shù)在山區(qū)電力工程中的推廣應(yīng)用。

本文結(jié)合山區(qū)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(qū)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(yīng)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(gòu)成，利用串聯(lián)增壓，并聯(lián)增流原理，設(shè)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(jù)地層巖性和勘探深度選擇單個或多個模塊進行串聯(lián)或并聯(lián)使用來滿足電源需要。為了使用方便，我們給單個模塊設(shè)計了電池盒，電池盒上設(shè)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(shù)30根，電極距1m，測量最大隔離系數(shù)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(shù)據(jù)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(jié)果見圖3和圖4，電測深正、反演結(jié)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(shù)30根，電極距2m，測量最大隔離系數(shù)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(shù)據(jù)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(jié)果見圖7和圖8，電測深正、反演結(jié)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(qū)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(zhì)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(zhì)量相當于8%，在使用輕便性上具有明顯的優(yōu)越性；單個工作點至少可以節(jié)約1名勞動力，可勞務(wù)成本節(jié)約25%，并且隨著工作量的增加，總成本節(jié)約效果越明顯。

5 結(jié)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(tài)、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(zhì)量相當于8%，在使用輕便性上具有明顯的優(yōu)越性；相同的工作量，可勞務(wù)成本節(jié)約25%，經(jīng)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(xù)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(yīng)用[R]．西安：陜西省電力設(shè)計院，2011.

[2]閆建飛．高密度電阻率法應(yīng)用技術(shù)研究[D]．吉林：吉林大學，2009．