一種測(cè)量地表到地深數(shù)十公里土壤電阻率分布的方法
【專(zhuān)利摘要】一種測(cè)量地表到地深數(shù)十公里土壤電阻率分布的方法，其步驟是：1.用四極法測(cè)量得到視在電阻率；之后對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行反演，得到地表至地下300m的淺層土壤電阻率模型；2.根據(jù)當(dāng)?shù)乇韺油寥离娮杪屎筒煌奶綔y(cè)深度，探測(cè)地表至地下數(shù)十公里的視電阻率分布情況；3.對(duì)步驟1中地表至地下300m的淺層土壤電阻率模型，采用大地電磁法正演得到視電阻率-高頻曲線(xiàn)；4.將步驟3正演后的視電阻率-高頻曲線(xiàn)替代利用大地電磁法測(cè)量的視電阻率-頻率曲線(xiàn)的高頻部分，得到準(zhǔn)確的視電阻率ρs'-頻率f曲線(xiàn)；5.對(duì)準(zhǔn)確的視電阻率ρs'-頻率f曲線(xiàn)進(jìn)行反演，得到地表至地下數(shù)十公里的土壤電阻率模型。本方法能精確有效地掌握入地直流電流造成的地表電位分布。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種測(cè)量地表到地深數(shù)十公里土壤電阻率分布的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬電力系統(tǒng)土壤電阻率測(cè)量領(lǐng)域，用于測(cè)量從地表至地深數(shù)十公里的土壤視電阻率分布。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電力系統(tǒng)廣泛使用四極法作為變電站站址范圍大地電阻率的測(cè)量方法。四極法的缺點(diǎn)是測(cè)量深度(測(cè)深)不足，只能測(cè)量地表以下數(shù)百米的電阻率分布。
[0003]大地電磁測(cè)深法(MT法)是以天然電磁場(chǎng)為場(chǎng)源來(lái)研究地球內(nèi)部電性結(jié)構(gòu)的一種重要的地球物理手段。大地電磁法也有一個(gè)明顯的短板，就是無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量地表淺層的電阻率分布。
[0004]四極法和大地電磁法的測(cè)量的電阻率的物理意義不相同。使用四極法測(cè)得的土壤電阻率，不是土壤電阻率的真值，而是綜合考慮土壤不均勻性后的一個(gè)視在電阻率，它隨土壤結(jié)構(gòu)和測(cè)量極間距的變化而變化。使用大地電磁法測(cè)得的土壤電阻率，是由場(chǎng)值轉(zhuǎn)換的視電阻率，它充分反映地下電性的變化規(guī)律。兩者測(cè)量結(jié)果并不能簡(jiǎn)單拼接，如何結(jié)合兩者方法來(lái)獲得地表至地深數(shù)十公里土壤視電阻率分布，對(duì)于直流輸電工程直流極的選址、設(shè)計(jì)以及預(yù)測(cè)直流電流在交流電網(wǎng)中的分布有著重要的意義。
[0005]土壤電阻率模型的正演的目的在于利用現(xiàn)有土壤電阻率模型推測(cè)某種電土壤電阻率觀測(cè)結(jié)果，而反演的目的在于尋找一個(gè)合理的土壤電阻率模型使之與某種土壤電阻率觀測(cè)結(jié)果一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種新的綜合運(yùn)用四極法和大地電磁測(cè)深法測(cè)量地表至深層大地的視電阻率分布的方法，用以克服四極法測(cè)深不足、大地電磁勘測(cè)法無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量地表淺層的電阻率分布的缺點(diǎn)，測(cè)量由地表至地下數(shù)十公里的土壤電阻率分布情況，以便準(zhǔn)確掌握土壤模型結(jié)構(gòu)，為交直流電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供保障。
[0007]所述測(cè)量地表到地深數(shù)十公里土壤電阻率分布的方法的特征在于按照下述步驟進(jìn)行:
[0008]步驟1.利用四極法測(cè)量得到視在電阻率P=2JiaU/I，其中I為電流極注入電流，U為電壓極兩端電壓，a為極距，當(dāng)極距a變化時(shí)，視在電阻率P隨之變化，最大極距為a=300m ;之后對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行反演，反演得到地表至地下300m的淺層土壤電阻率模型，該模型為包含層數(shù)，每層電阻率和厚度三參數(shù)的層狀模型；
[0009]步驟2.按照趨膚深度公式h=503Vps //,根據(jù)當(dāng)?shù)乇韺油寥离娮杪屎筒煌奶?br> 測(cè)深度，選取對(duì)應(yīng)的磁探頭HX、Hy、Hz，探測(cè)地表至地下數(shù)十公里的視電阻率分布情況，式中P s為未修正前的從淺至深的視電阻率，h為土壤深度，f為頻率，其中磁探頭Hx，Hy, Hz的頻率段均為O?f ;
[0010]步驟3.對(duì)步驟I中地表至地下300m的淺層土壤電阻率模型，采用大地電磁法正演得到視電阻率-高頻曲線(xiàn)，具體方法是，若步驟I所述層狀模型存在N層層狀土壤結(jié)構(gòu)，則共有2^1個(gè)參數(shù)，4(1=1，2，...，^1)和Pi(i=l，2，...，N)分別代表第i層的厚度和電
阻率，按照如下視電阻率P a和相位爐a公式計(jì)算視電阻率P a和相位φ, a:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量地表到地深數(shù)十公里土壤電阻率分布的方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行: 步驟1.利用四極法測(cè)量得到視在電阻率P =2 aU/I，其中I為電流極注入電流，U為電壓極兩端電壓，a為極距，當(dāng)極距a變化時(shí)，視在電阻率P隨之變化，最大極距為a=300m;之后對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行反演，反演得到地表至地下300m的淺層土壤電阻率模型，該模型為包含層數(shù)，每層電阻率和厚度三參數(shù)的層狀模型； 步驟2.按照趨膚深度公式
【文檔編號(hào)】G01V3/08GK103869173SQ201410067376
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】全江濤, 阮羚, 楊小庫(kù), 李玉海, 陳科基, 康鈞, 魯海亮, 童歆, 楊琪, 徐菁, 李偉, 文習(xí)山 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院, 武漢大學(xué), 國(guó)網(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司宜昌供電公司