網(wǎng)絡(luò)并行電法在山塘滲漏探測中的應(yīng)用

褚高強，姜永興

（浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020）

網(wǎng)絡(luò)并行電法在山塘滲漏探測中的應(yīng)用

褚高強，姜永興

（浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020）

網(wǎng)絡(luò)并行電法是一種新型、方便快捷的電法勘探技術(shù)。山塘滲漏在視電阻率及反演電阻率上表現(xiàn)為低阻區(qū)域。利用網(wǎng)絡(luò)并行電法對山塘進行探測，進行現(xiàn)場滲漏現(xiàn)狀調(diào)查，能夠初步查明了山塘滲漏原因和范圍。在探測和分析的基礎(chǔ)上，提出滲漏處理的相關(guān)建議。

網(wǎng)絡(luò)并行電法；山塘；滲漏；視電阻率；反演

1 問題的提出

20世紀六七十年代，很多山區(qū)村民自發(fā)建造了大量山塘，多是無勘察、無設(shè)計、無施工檢查及驗收的三無工程。塘壩運行多年，部分存在滲漏現(xiàn)象，由于缺少勘察設(shè)計資料，無法進行有針對性的處理。

塘壩存在滲漏現(xiàn)象時，會引起土層或巖層介質(zhì)的電性差異，巖體或密實的碎石土顯示高阻，富水較多的區(qū)域，會顯示較低的電阻率，從而為塘壩滲漏隱患探測提供了地球物理電法勘探的依據(jù)[1-3]。并行電法作為電法勘探的一種新的發(fā)展形式，在數(shù)據(jù)采集、資料處理等方面較傳統(tǒng)電阻率法有一定改進，重點是提高了現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集效率和精度[4]。并行電法采用擬地震化的探測手段，充分發(fā)揮并行優(yōu)勢，獲取海量、多參數(shù)剖面數(shù)據(jù)及成果[5-6]。由于采用網(wǎng)絡(luò)并行技術(shù)，數(shù)據(jù)采集時具有同時性和瞬時性，使得電法圖像更加真實合理，大大提高了視電阻率的時間分辨率。

2 并行電法的原理和方法

并行電法作為1種快速探測電法技術(shù)，其主要原理為對山塘進行人工供電形成電場，通過測量不同壩頂及壩坡點的電壓及電流值，進而換算出電阻率值，通過視電阻率圖與反演電阻率圖的對比，尋找異常區(qū)域，判斷塘壩滲漏，為后期鉆探及灌漿處理滲漏提供了建議。

網(wǎng)絡(luò)并行電法的觀測裝置有多種，而山塘滲漏探測常用AM法和ABM法2種不同的采集方式，2種方法具體的供電采集電位數(shù)據(jù)見圖1。由于AM方法具有采集速度快、探測分辨效果好，更多地應(yīng)用到山塘滲漏探測中。

3 應(yīng)用實例

3.1 工程概況

下坑頭山塘位于永嘉縣山區(qū)。工程主要建筑物由大壩、溢洪道、放水涵管等組成，大壩壩型為均質(zhì)土壩，壩頂高程為373.45 m，最大壩高為16.94 m，壩頂長35.40 m，壩頂寬6.30 m。該山塘于2011年針對大壩右岸上游與山體接觸部位滲漏、繞壩滲漏等滲流隱患，設(shè)計采用沿山體接觸帶明挖回填結(jié)合帷幕灌漿的方法處理。本次探測時，水位距壩頂高差約1.30 m，壩后坡壩腳處滲漏量較大。據(jù)水利員反映，山塘水位下降3.00 m左右，滲漏量明顯減少。本次探測的目的是通過現(xiàn)場調(diào)查及物探技術(shù)手段，探明塘壩滲漏位置并分析滲漏原因，為下一步定向處理提供技術(shù)支持。

圖1 并行電法采集電位圖

3.2 測線布置

本次布置電法測線2條，均沿大壩軸線方向縱向布置，其中CX1沿壩頂中軸線布置，電極距1.00 m，共布置54道電極，測線長度53.00 m，其中1號電極位于溢洪道右邊墻處，37號電極及以后向右岸山體延展；測線CX2布置在上游坡水面下方，電極距1.00 m，共布置38道電極，測線長度37.00 m。探測具體布置見圖2。

圖2 塘壩測線布置及滲漏隱患分布示意圖

現(xiàn)場并行電法探測工作時間為2016年5月19日。探測工作量見表1。

表1 探測工作量一覽表

3.3 數(shù)據(jù)處理及解釋

本次電法數(shù)據(jù)處理在并行電法配套的WBDPro軟件平臺上進行，并選用了計算機輔助成圖。電法數(shù)據(jù)處理流程有：數(shù)據(jù)解編、電極坐標、畸變值刪除、視電阻率計算、真電阻率反演及剖面成圖。

根據(jù)大壩電阻率剖面成果（見圖3），視電阻率與反演電阻率剖面對于低阻區(qū)的反應(yīng)較為一致，且二者相互佐證和補充，提高了探測結(jié)果的可靠度。

圖3 大壩視電阻率剖面圖（面向下游）

圖3 為數(shù)據(jù)經(jīng)過計算處理后2條測線的視電阻率斷面圖。不同高程測線的一體化組合，揭露了大壩滲漏隱患走向及延展特征。通過CX1斷面圖上能夠清晰地看到在大壩壩體的中部存在一個視電阻率呈低阻圈閉狀，揭露的異常區(qū)主要位于13.00 ～ 27.00 m區(qū)段上，深度3.00 ～ 11.00 m，河床段深部視電阻率值較高，沒有發(fā)現(xiàn)低阻異常，右岸山體電阻率值呈高阻；CX2測線位于壩前迎水坡庫水位以下，低阻異常區(qū)域分布沿測線15.00 ～ 32.00 m范圍上，埋深在10.00 m以內(nèi)。

根據(jù)反演電阻率斷面成果（見圖4），其低阻異常區(qū)反映位置與視電阻率成果基本一致，其中主壩頂測線CX1上低阻區(qū)域呈條帶狀分布，主要分布在15.00 ～ 35.00 m區(qū)段上，埋深在10.00 m以內(nèi)；壩前坡測線CX2收斂性較好，低阻異常區(qū)呈錐形分布，主要位于12.00 ～ 30.00 m段上。

圖4 大壩反演電阻率剖面圖（面向下游）

3.4 滲漏原因分析

探測時水位距壩頂高差約1.30 m，下游壩腳排水棱體下方存在較大的集中滲漏現(xiàn)象。根據(jù)本次探測結(jié)果，大壩右壩段壩體及壩肩存在低阻異常區(qū)。結(jié)合大壩壩高、下游出水點位置及滲漏量分析，當前下游壩腳滲漏可能與壩軸線K0 + 013 ～ K0 + 035 m（以溢洪道右邊墻計算）壩段壩體及壩體與壩基接觸帶區(qū)域存在滲流薄弱區(qū)有關(guān)。左壩段壩體、河床段壩基和右岸山體未見明顯滲漏隱患現(xiàn)象。滲漏隱患分布見圖1。根據(jù)探測結(jié)果，山塘下游滲漏主要由于右壩段壩體、壩肩接觸帶部位存在滲流薄弱區(qū)。建議對大壩K0 + 010 ～ K0 + 035 m段（以溢洪道右邊墻計算），埋深在10.00 m以內(nèi)壩體采用水泥土充填灌漿處理；K0 + 025 ～K0 + 035 m段接觸帶部位采用水泥土接觸灌漿處理。

4 結(jié) 語

（1）視電阻率和反演電阻率的對比，能夠初步推斷塘壩滲漏位置和分布特征。

（2）建議結(jié)合地質(zhì)鉆探和灌漿技術(shù)，進行定向灌漿處理，節(jié)約處理成本。

（3）電阻率圖兩側(cè)深部均存在盲區(qū)，應(yīng)加強測試盲區(qū)的電阻率研究。

[1] 王厚柱，杜少能，胡雄武.應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)并行電法的首采面底板灰?guī)r富水性探測[J].黑龍江科技學院學報，2013，23(增刊1)：109 - 112.

[2] 羅煒華，陳星.富陽市裘家塢水庫大壩滲漏原因分析[J].浙江水利科技，2010(4)：29 - 33.

[3] 李波，何愷愷，羅安，等.高密度電法儀在天子崗水庫大壩滲漏探測中的應(yīng)用[J].浙江水利科技，2016(2)：92 - 95.

[4] 吳超凡，邱占林，楊勝倫，等.網(wǎng)絡(luò)并行電法與傳統(tǒng)電法超前探測效果對比[J].物探與化探，2015，39(1)：137 - 139.

[5] 劉向紅，孫林華，胡雄武，等.網(wǎng)絡(luò)并行電法在水庫壩址分布帶中的應(yīng)用研究[J].河北北方學院學報（自然科學版），2013，29(5)：31 - 33.

[6] 吳榮新，張平松，劉盛東，等.雙巷網(wǎng)絡(luò)并行電法探測工作面內(nèi)薄煤區(qū)范圍[J].巖石力學與工程學報，2009，28(9)：1834 - 1838.

（責任編輯 郎忘憂）

Application of Network Parallel ElectricalMethodin the Investigation of Hilly Pond Leakage

CHU Gao - qiang，JIANG Yong - xing
( Zhejiang Guangchuan Engineering Consulting Co.,Ltd.,Hangzhou 310020，Zhejiang，China )

Network parallel electrical method is a new，fast and convenient electrical prospecting technique.Hilly pond leakage display low resistivity areas on apparent resistivity and inversion resistivity.Using this methodto detect the ponds，it is able to investigate the current situation of site leakage，andinitially identify the causes and scope of hilly pond leakage.Based on the detection and analysis，the relevant suggestions of leakage treatment are put forward.

network parallel electricalmethod；hilly pond；leakage；apparent resistivity；inversion

P624

A

1008 - 701X(2017)05 - 0057 - 02

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.05.017

2017-01-11

浙江省省屬科研院所專項計劃（2014F50016 )；浙江省水利河口研究院院長基金項目（ZIHE2016014 )；水利部技術(shù)示范項目資助(SF - 201725)。

褚高強(1987 - )，男，工程師，碩士，主要從事水利工程勘察、檢測工作。E - mail：348274484@qq.com