[發(fā)明專利]一種測量地表到地深數(shù)十公里土壤電阻率分布的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410067376.4
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103869173A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 全江濤;阮羚;楊小庫;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（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院;武漢大學(xué);國網(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)湖北省電力公司宜昌供電公司
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14;G01V3/08;G06F19/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 雷速

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬電力系統(tǒng)土壤電阻率測量領(lǐng)域，用于測量從地表至地深數(shù)十公里的土壤視電阻率分布。

背景技術(shù)

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量方法。四極法的缺點(diǎn)是測量深度（測深）不足，只能測量地表以下數(shù)百米的電阻率分布。

大地電磁測深法（MT法）是以天然電磁場為場源來研究地球內(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，就是無法準(zhǔn)確測量地表淺層的電阻率分布。

四極法和大地電磁法的測量的電阻率的物理意義不相同。使用四極法測得的土壤電阻率，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)和測量極間距的變化而變化。使用大地電磁法測得的土壤電阻率，是由場值轉(zhuǎn)換的視電阻率，它充分反映地下電性的變化規(guī)律。兩者測量結(jié)果并不能簡單拼接，如何結(jié)合兩者方法來獲得地表至地深數(shù)十公里土壤視電阻率分布，對于直流輸電工程直流極的選址、設(shè)計(jì)以及預(yù)測直流電流在交流電網(wǎng)中的分布有著重要的意義。

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某種電土壤電阻率觀測結(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結(jié)果一致。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種新的綜合運(yùn)用四極法和大地電磁測深法測量地表至深層大地的視電阻率分布的方法，用以克服四極法測深不足、大地電磁勘測法無法準(zhǔn)確測量地表淺層的電阻率分布的缺點(diǎn)，測量由地表至地下數(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。

所述測量地表到地深數(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：

步驟1.利用四極法測量得到視在電阻率ρ=2πaU/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ρ隨之變化，最大極距為a=300m；之后對測量結(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，根據(jù)當(dāng)?shù)乇韺油寥离娮杪屎筒煌奶綔y深度，選取對應(yīng)的磁探頭Hx、Hy、Hz，探測地表至地下數(shù)十公里的視電阻率分布情況，式中ρ_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0～f；

步驟3.對步驟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，具體方法是，若步驟1所述層狀模型存在N層層狀土壤結(jié)構(gòu)，則共有2N-1個(gè)參數(shù)，h_i(i=1,2,...,N-1)和ρ_i(i=1,2,...,N)分別代表第i層的厚度和電阻率，按照如下視電阻率ρ_a和相位_a公式計(jì)算視電阻率ρ_a和相位_a：

式中Z₁為第1層的波阻抗；μ為導(dǎo)磁率，角頻率ω=2π/T，Re[Z1]和Im[Z₁]分別為Z₁的實(shí)部和虛部，ρ_a為經(jīng)過大地電磁法正演后的淺層視電阻率；