１前言
我国是一个洪涝灾害十分严重的国家，解放以后修建了大量的水利工程，但由于目前水利工程防洪标准还不够高，存在各种隐患，一旦遇到大洪水就会出现各种各样的险情，直接危及堤坝的安全。
为了加强堤坝安全管理，已经制订了一系列管理规定及行业标准。在有关规定中，明确了大坝要定期进行安全检测及鉴定，因此，堤坝隐患检测成为堤坝安全鉴定的一个重要组成部分。将堤坝隐患的形态检测清楚，就能分析出隐患对堤坝安全的影响，并为加固处理提供可靠依据。
父子tck
目前用于堤坝隐患探测的物探技术主要有电法勘探、弹性波勘探和电磁类勘探三类。本文仅对电法勘探中的高密度电阻率法在堤坝隐患探测中的应用做一介绍。 高密度电法本质上属于直流电阻率法的范畴，是以介质导电性差异为理论基础，研究在人工施加电场的作用下，地下传导电流的变化分布规律，根据电阻率值在不同区域间的变化，以反演方式推断地下的地质情况。实际工作中供电电流为低频交流电，其供电频率固定不变，一般选在２０～４０Ｈｚ。因高密度电法的供电频率较低，且固定不变，所以将其视为直流电阻率法，遵循直流电阻率法的基本原理。但是高密度电法与普通电阻率法相比，它设置了较高的测点密度，其信息量远远超过普通电阻率法的信息量，而且高密度电法集电测深和电剖面的功能于一体，能提供二维空间的地电断面信息。
不同介质或同一介质由于成分和结构等不同具有不同的电阻率。假定介质为均质各向同性，地下介质视电阻率用下式进行计算：
ρ＝Ｋ・Δ
!Ｖ
Ｉ
式中，ρ为岩土的视电阻率（Ω・ｍ）；Ｖ为电位差（Ｖ）；Ｉ为供电电流（Ａ）。
高密度电法的数据采集系统由主机、电极转换器和电缆等组成，主机通过电极转换器控制各电极的高压供电与测量状态，并发出工作指令、向电极供电、加压并接收、存储测量数据。野外工作时，将多个电极按一定的间隔布置，观测过程中电极按一定规律组合，一次布极可采用不同的测量装置。
３高密度电法的资料处理方法
野外实测数据首先要经过圆滑处理，再进行数据格式转换，然后输入计算机进行自动二维反演，最后对成图做出合理的解释。
３．１数据圆滑
高密度电阻率法在堤坝洞穴探测中的应用
董延朋，万海
（山东省水利科学研究院，山东济南２５００１３）
摘要：以山东省内堤坝为例，介绍高密度电阻率法在土质坝体洞穴探测中的实际应用。
关键词：高密度；电阻率法；堤坝；洞穴探测
Ｔｉｔｌｅ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏｃａｖｅｓｏｆｄａｍ／／ｂｙＤＯＮＧＹａｎ－ｐｅｎｇａｎｄＷＡＮＨａｉ／／ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ
ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓｉｓａｄｖａｎｃｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄａｎｄｕｎｄａｍａｇｅｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｍｅｔｈｏｄｓｉｎｄｅｔｅｃｔｉｎｇｄｅｌｅｃｔｓ
ｉｎｅｍｂａｎｋｍｅｎｔ．Ｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｃａｕｓｅａｎｄｆｉｎｄｉｎｇｏｕｔｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｄａｍｌｅａｋａｇｅ，ａｎｄｔａｋｉｎｇｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｒｅｎ－
ｏｖａｔｅｍｅｔｈｏｄｓｃａｎｂｅｏｆｆｅｒｅｄｂｙｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｔｅｅｈｎｏｌｏｇｙｔｏｃａｖｅｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ
ｂｙｔａｋｉｎｇｔｈｅｓｏｉｌｄａｍｉｎＳｈａｎｄｏｎｇｐｒｏｖｉｎｃｅａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ；ｅｌｅｔｒｉｃａｌｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ；ｅｍｂａｎｋｍｅｎｔｄａｍ；ｄｅｔｅｃｔｉｎｇｃａｖｅｓ
中图分类号：ＴＶ６９８．２文献标识码：Ｂ文章编号：１６７１－１０９２（２００６）０２－００４０－０３
ＢｙＤＯＮＧＹａｎ－ｐｅｎｇ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏｃａｖｅｓｏｆｄａｍ
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ＤａｍａｎｄＳａｆｅｔｙ２００６・２ｗｗｗ．ｄａｍ．ｃｏｍ．ｃｎ
林州地震
数据圆滑是资料处理的常用方法之一，原则上适用于各种电极排列装置的测量结果，但是考虑到偶极排列异常和地电体之间具有较复杂的对应关系，因此，一般只对温纳四极排列的测量结果进行圆滑处理。圆滑处理一般采用坏点剔除和滑动平均等。坏数据点可能源于某个电极的连接失败、干燥土壤中电极接触不良或由于非常潮湿的环境条件导致的电极之间的短路等。这些坏的数据点通常有比相邻点奇高或奇低的视电阻率值。处理这些坏数据点的最好方法是剔除它们或对它们进行处理，使之不影响反演获得的模型和原始数据成图。圆滑的方法有多种，本次使用的是手工圆滑。手工圆滑的方法适合数据畸变较大的点，如相邻数据之差有几个数量级，这是根据数据公式进行自动圆滑所不能替代的。但是手工圆滑需要经验，特别是实际的工作经验，不过有一个重要原则就是场不能突变，即相邻点数据不能突变，特别是像高密度这种电极距较小的电法勘探。数据经圆滑后，通过转换而成各种格式以便反演或成图。
３．２数据反演
数据反演是提高高密度电阻率法资料解释质量的重要方法之一，目前常用的方法是计算机自动二维反演。
反演程序使用的二维模型把地下空间分为许多模型子块，然后确定这些子块的电阻率，使得正演计算出的视电阻率值与实测值相吻合。对于温纳和施伦贝格排列，第一层子块的厚度设置为０．５倍电极距。对于单极－单极、偶极－偶极和单极－偶极排列，首层层厚分别设置为０．９、０．３、０．６倍电极距，后继层的厚度依次递增１０％（或２５％），层厚也可由使用者设置改变。最优化方法主要靠调节模型子块的电阻率来减小正演值与实测视电阻率值的差异，这种差异用均方误差（ＲＭＳ）来衡量。然而，有时最低均方误差值的模型却显示出了模型电阻率值巨大的和不切实际的变化，从地质勘察角度，这并不总是最好的模型。通常，最谨慎的逼近是选取迭代后均方误差不再明显改变的模型，这通常是在第三和第五次迭代中出现。
４工程实例
４．１工程概况
大汶河河堤３９＋０９４～３９＋２４４段，河堤顶宽８．０ｍ左右，高５．０ｍ。近几年来，此地区獾成出没，在
大堤内形成了较多的獾洞，对河堤危害较为严重。
为了消除隐患，大汶河管理处要求对獾洞的分布范
围、连通情况进行检测，以便于制订相应措施对堤
坝进行维护。
４．２獾洞的地球物理特征
探测区域内岩性为人工填筑的砂壤土、河流阶地沉积的砂壤土，通过对大堤的构筑情况和电测结
果分析，发现大堤在电性上有如下特征：大堤由河漫
滩及阶地沉积的砂壤土组成，大堤和基础的岩性基
本一致。从电性上来看，大堤和基础地下水位以上
由于长期干旱，电阻率较高，为７０～２００Ω・ｍ，地下
水位以下电阻率较低，为７０Ω・ｍ以下。由于獾洞为
空洞或空洞内存在松散堆积物，里面充满了空气，
相对于周围背景值为一高阻异常。现场模拟空洞试
验，采用１．０ｍ的电极距，洞穴直径为０．１５ｍ，埋深
１．５ｍ，测量显示电阻率值高于周围背景值，为３００～
４００Ω・ｍ。
４．３高密度电法检测结果与解释
为了查明獾洞的分布和连通情况，采用温纳和施伦贝格两种布极方式相结合，在大堤轴线、上游
坝肩布置了两条纵断面，在３９＋２４４处布置了一条
横断面图。
根据大堤岩土电性特征，大堤岩土具有如下特点：４．０ｍ以上大堤和基础部分由于含水量较少，电
阻率较高，达２００Ω・ｍ以上；５．０ｍ以下由于受地下
水位影响，电阻率降低，为７０Ω・ｍ。由图中谱可
以看出，深紫部分相对异常达到５０％以上，相对
于背景值而言呈现出高阻异常，经过现场查看、调
查和槽探，大堤岩性基本均一，局部高阻异常为獾
洞的电性反映，
图１为上游坝肩处的一幅纵断面图，从图１中可以看出，獾洞发育较严重的部位主要分布在三
处，分别为３９＋０９４、３９＋０１５８左右和３９＋１９０～３９＋
２４４段，垂向上为大堤顶部以下１．５～３．５ｍ处，电阻
率多为３５０Ω・ｍ以上。现场开挖验证基本和实际相
吻合，尤其是３９＋２００～３９＋２２０段獾洞几乎连成片。
图２为堤坝３９＋２４４横断面高密度电阻率成像图，从图２中可以看出，大堤和基础电阻率较高，为
１００～２５０Ω・ｍ，在这一高阻区域内，相对于背景值而
言，有两处高阻异常，发育范围为大堤前坡，垂向上
oah董延朋，等：高密度电阻率法在堤坝洞穴探测中的应用
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２００６・２大坝与安全
ｗｗｗ．ｄａｍ．ｃｏｍ．ｃｎ
ＤａｍａｎｄＳａｆｅｔｙ２００６・２
瓶颈问题
ｗｗｗ．ｄａｍ．ｃｏｍ．ｃｎ
为大堤表面以下０．５～２．０ｍ，为獾洞的电性反映。
图１高密度电阻率成像纵断面图
Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｓｅｃｔｉｏｎａｌｄｒａｗｉｎｇｏｆｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ
图２高密度电阻率成像横断面图
Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｔｒａｎｓｅｃｔｉｏｎｄｒａｗｉｎｇｏｆｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ
５结论
实践表明，在对土质坝体的隐患探测中，高密度电法是一种实用、经济、有效的方法。在对堤坝进行探测确定其隐患位置后，可以有的放矢地采取相应措施加固处理，避免了统一处理对资源的浪费和
盲目处理造成的加固效果不稳定。
然而，由于堤坝中存在的隐患种类繁多，探测地下洞穴的极限分辨率最多只能探测洞径与埋深之比为１∶１０的洞径。在检测时受体积效应的影响，检测深度愈大，灵敏度越低，因此，在进行坝体隐患探测时也不能过分夸大高密度电法的作用，必要时，可结合其它物探方法同时进行检测。
■
参考文献：
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应用［Ｊ］．华东地质学院院报，２００１（４）．
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水文地质工程地质，２０００（１）．
除草醚收稿日期：２００６－０１－１０
丢番图
作者简介：董延朋（１９７９－），男，山东省宁阳县人，助理工程师，主要从事工程物探及工程检测等工作。
据中国电力新闻网３月３０日，国家电网公司防汛检查组一行六人前往华东地区最大水电企业水口发电公司检查指导防洪备汛工作。检查组通过查看水情调度信息网、生产技术管理网等网站调阅相关资料，检查行洪预案，并深入现场检查防汛设备运行情况和防汛物资储备情况，对水口公司２００６年防汛工作给予很高评价。检查组成员、曾于６年前参加水口公司安全性评价的涂长庚高工认为该公司安全生产管理水平和工作方式有了飞跃式的提高。
水口电站大坝位于闽江干流中段，距下游省会城市福州仅８０ｋｍ，防汛地位十分重要。今年以来，水口发电公司认真按照上级“防汛工作正规化、规范化、制度化”的要求，积极落实防汛各级岗位责任制，实现防汛工作动态管理，切实做好汛前各项准备工作，积极协调与防洪、水文、气象部门，共同做好防洪度汛工作。近年来，该公司在保证大坝弧形闸门启闭设备及水情自动测报系统可靠运行的基础上，进一步依托科技进步，完善防汛工作技术手段，先后完成排水泵ＰＬＣ控制系统改造、增设了主要廊道及集水井工业电视监视系统和自动报警装置，并实现防汛通信无盲区，尾水水位站的水位测量也引进了来自德国的气泡式水位计。该公司十分重视加强水调人员的业务技能培训，相继派出几十人次到高校及专业院校进行专业培训。为提高设备运行可靠性，公司还先后完成了三级船闸、溢洪道液压启闭机、坝顶门机的防汛设施的大修工作。此外还对水工建筑物进行了评级和大坝拦洪分析。分析表明，水工建筑物运行性态正常，满足２００６年大坝安全度汛的要求。
检查组对水口发电公司积极依托科技进步，不断完善生产管理手段，有力提高效率和效益的防汛工作方式留下深刻印象，认为该公司２００６年防汛准备工作做到了“领导高度重视、工作认真深入、制度健全可信、基础管理扎实，设备、
人员、物资到位”。检查组同时也希望水口公司继续密切关注上下游水文变化情况，做好行洪调度和机组运行方式的调研，不断提高防汛抗洪工作水平。
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ＢｙＤＯＮＧＹａｎ－ｐｅｎｇ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏｃａｖｅｓｏｆｄａｍ
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