网络并行电法在山塘渗漏探测中的应用

褚高强，姜永兴

（浙江广川工程咨询有限公司，浙江 杭州 310020）

网络并行电法在山塘渗漏探测中的应用

褚高强，姜永兴

（浙江广川工程咨询有限公司，浙江 杭州 310020）

网络并行电法是一种新型、方便快捷的电法勘探技术。山塘渗漏在视电阻率及反演电阻率上表现为低阻区域。利用网络并行电法对山塘进行探测，进行现场渗漏现状调查，能够初步查明了山塘渗漏原因和范围。在探测和分析的基础上，提出渗漏处理的相关建议。

网络并行电法；山塘；渗漏；视电阻率；反演

1 问题的提出

20世纪六七十年代，很多山区村民自发建造了大量山塘，多是无勘察、无设计、无施工检查及验收的三无工程。塘坝运行多年，部分存在渗漏现象，由于缺少勘察设计资料，无法进行有针对性的处理。

塘坝存在渗漏现象时，会引起土层或岩层介质的电性差异，岩体或密实的碎石土显示高阻，富水较多的区域，会显示较低的电阻率，从而为塘坝渗漏隐患探测提供了地球物理电法勘探的依据[1-3]。并行电法作为电法勘探的一种新的发展形式，在数据采集、资料处理等方面较传统电阻率法有一定改进，重点是提高了现场数据采集效率和精度[4]。并行电法采用拟地震化的探测手段，充分发挥并行优势，获取海量、多参数剖面数据及成果[5-6]。由于采用网络并行技术，数据采集时具有同时性和瞬时性，使得电法图像更加真实合理，大大提高了视电阻率的时间分辨率。

2 并行电法的原理和方法

并行电法作为1种快速探测电法技术，其主要原理为对山塘进行人工供电形成电场，通过测量不同坝顶及坝坡点的电压及电流值，进而换算出电阻率值，通过视电阻率图与反演电阻率图的对比，寻找异常区域，判断塘坝渗漏，为后期钻探及灌浆处理渗漏提供了建议。

网络并行电法的观测装置有多种，而山塘渗漏探测常用AM法和ABM法2种不同的采集方式，2种方法具体的供电采集电位数据见图1。由于AM方法具有采集速度快、探测分辨效果好，更多地应用到山塘渗漏探测中。

3 应用实例

3.1 工程概况

下坑头山塘位于永嘉县山区。工程主要建筑物由大坝、溢洪道、放水涵管等组成，大坝坝型为均质土坝，坝顶高程为373.45 m，最大坝高为16.94 m，坝顶长35.40 m，坝顶宽6.30 m。该山塘于2011年针对大坝右岸上游与山体接触部位渗漏、绕坝渗漏等渗流隐患，设计采用沿山体接触带明挖回填结合帷幕灌浆的方法处理。本次探测时，水位距坝顶高差约1.30 m，坝后坡坝脚处渗漏量较大。据水利员反映，山塘水位下降3.00 m左右，渗漏量明显减少。本次探测的目的是通过现场调查及物探技术手段，探明塘坝渗漏位置并分析渗漏原因，为下一步定向处理提供技术支持。

图1 并行电法采集电位图

3.2 测线布置

本次布置电法测线2条，均沿大坝轴线方向纵向布置，其中CX1沿坝顶中轴线布置，电极距1.00 m，共布置54道电极，测线长度53.00 m，其中1号电极位于溢洪道右边墙处，37号电极及以后向右岸山体延展；测线CX2布置在上游坡水面下方，电极距1.00 m，共布置38道电极，测线长度37.00 m。探测具体布置见图2。

图2 塘坝测线布置及渗漏隐患分布示意图

现场并行电法探测工作时间为2016年5月19日。探测工作量见表1。

表1 探测工作量一览表

3.3 数据处理及解释

本次电法数据处理在并行电法配套的WBDPro软件平台上进行，并选用了计算机辅助成图。电法数据处理流程有：数据解编、电极坐标、畸变值删除、视电阻率计算、真电阻率反演及剖面成图。

根据大坝电阻率剖面成果（见图3），视电阻率与反演电阻率剖面对于低阻区的反应较为一致，且二者相互佐证和补充，提高了探测结果的可靠度。

图3 大坝视电阻率剖面图（面向下游）

图3 为数据经过计算处理后2条测线的视电阻率断面图。不同高程测线的一体化组合，揭露了大坝渗漏隐患走向及延展特征。通过CX1断面图上能够清晰地看到在大坝坝体的中部存在一个视电阻率呈低阻圈闭状，揭露的异常区主要位于13.00 ～ 27.00 m区段上，深度3.00 ～ 11.00 m，河床段深部视电阻率值较高，没有发现低阻异常，右岸山体电阻率值呈高阻；CX2测线位于坝前迎水坡库水位以下，低阻异常区域分布沿测线15.00 ～ 32.00 m范围上，埋深在10.00 m以内。

根据反演电阻率断面成果（见图4），其低阻异常区反映位置与视电阻率成果基本一致，其中主坝顶测线CX1上低阻区域呈条带状分布，主要分布在15.00 ～ 35.00 m区段上，埋深在10.00 m以内；坝前坡测线CX2收敛性较好，低阻异常区呈锥形分布，主要位于12.00 ～ 30.00 m段上。

图4 大坝反演电阻率剖面图（面向下游）

3.4 渗漏原因分析

探测时水位距坝顶高差约1.30 m，下游坝脚排水棱体下方存在较大的集中渗漏现象。根据本次探测结果，大坝右坝段坝体及坝肩存在低阻异常区。结合大坝坝高、下游出水点位置及渗漏量分析，当前下游坝脚渗漏可能与坝轴线K0 + 013 ～ K0 + 035 m（以溢洪道右边墙计算）坝段坝体及坝体与坝基接触带区域存在渗流薄弱区有关。左坝段坝体、河床段坝基和右岸山体未见明显渗漏隐患现象。渗漏隐患分布见图1。根据探测结果，山塘下游渗漏主要由于右坝段坝体、坝肩接触带部位存在渗流薄弱区。建议对大坝K0 + 010 ～ K0 + 035 m段（以溢洪道右边墙计算），埋深在10.00 m以内坝体采用水泥土充填灌浆处理；K0 + 025 ～K0 + 035 m段接触带部位采用水泥土接触灌浆处理。

4 结 语

（1）视电阻率和反演电阻率的对比，能够初步推断塘坝渗漏位置和分布特征。

（2）建议结合地质钻探和灌浆技术，进行定向灌浆处理，节约处理成本。

（3）电阻率图两侧深部均存在盲区，应加强测试盲区的电阻率研究。

[1] 王厚柱，杜少能，胡雄武.应用网络并行电法的首采面底板灰岩富水性探测[J].黑龙江科技学院学报，2013，23(增刊1)：109 - 112.

[2] 罗炜华，陈星.富阳市裘家坞水库大坝渗漏原因分析[J].浙江水利科技，2010(4)：29 - 33.

[3] 李波，何恺恺，罗安，等.高密度电法仪在天子岗水库大坝渗漏探测中的应用[J].浙江水利科技，2016(2)：92 - 95.

[4] 吴超凡，邱占林，杨胜伦，等.网络并行电法与传统电法超前探测效果对比[J].物探与化探，2015，39(1)：137 - 139.

[5] 刘向红，孙林华，胡雄武，等.网络并行电法在水库坝址分布带中的应用研究[J].河北北方学院学报（自然科学版），2013，29(5)：31 - 33.

[6] 吴荣新，张平松，刘盛东，等.双巷网络并行电法探测工作面内薄煤区范围[J].岩石力学与工程学报，2009，28(9)：1834 - 1838.

（责任编辑 郎忘忧）

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

浙江省省属科研院所专项计划（2014F50016 )；浙江省水利河口研究院院长基金项目（ZIHE2016014 )；水利部技术示范项目资助(SF - 201725)。

褚高强(1987 - )，男，工程师，硕士，主要从事水利工程勘察、检测工作。E - mail：348274484@qq.com