《地下水污染地球物理探测技术指南（试行）》.pdf

1、 地下水污染地球物理探测技术指南 （ 试 行 ） 2022 年 5 月 1目次第一章第一章 总总 则则 .1 1.1 编制目的.1 1.2 适用范围.1 1.3 编制依据.1 1.4 术语与定义.2 1.5 指导原则.4 1.6 组织编制单位.4 第二章第二章 工作内容和流程工作内容和流程 .5 2.1 工作内容.5 2.2 工作流程.6 第三章第三章 资料收集和调查区物性特征分析资料收集和调查区物性特征分析.8 3.1 基础资料收集.8 3.2 现场踏勘和人员访谈.8 3.3 调查区物性特征分析.9 第四章第四章 地球物理探测方法地球物理探测方法 .13 4.1 方法概况.13 4.2 高密

2、度电阻率法.14 4.3 探地雷达法.18 4.4 激发极化法.23 第五章第五章 资料处理解释资料处理解释 .28 5.1 高密度电阻率法.28 5.2 探地雷达法.29 5.3 激发极化法.29 5.4 反演结果解释推荐方法.29 5.5 解释结果与污染区的划定.30 第六章第六章 质量控制和安全保障质量控制和安全保障 .31 26.1 仪器质量控制.31 6.2 野外数据采集质量控制.31 6.3 数据处理解释质量控制.32 6.4 安全保障.32 第七章第七章 技术成果技术成果 .34 7.1 报告内容和格式.34 7.2 图表.34 7.3 数据文件.34 附录附录 A 不同行业地下

3、水潜在特征污染物类型不同行业地下水潜在特征污染物类型.35 附录附录 B 地球物理方法正演地球物理方法正演.37 附录附录 C 不同污染调查区综合地球物理方法选择的主辅关系不同污染调查区综合地球物理方法选择的主辅关系.46 附录附录 D 高密度电阻率法的原理、测定方法和设备要求高密度电阻率法的原理、测定方法和设备要求.47 附录附录 E 探地雷达法的原理、测量方法和设备要求探地雷达法的原理、测量方法和设备要求.53 附录附录 F 激发极化法的原理、测定方法和设备要求激发极化法的原理、测定方法和设备要求.57 附录附录 G 野外地球物理方法测量数据记录表野外地球物理方法测量数据记录表.65 附录

4、附录 H 地下水污染调查区地球物理调查报告大纲地下水污染调查区地球物理调查报告大纲.68 附录附录 I 有机物和重金属复合污染电阻率和充电率实验测定有机物和重金属复合污染电阻率和充电率实验测定.69 1 地下水污染地球物理探测技术指南（试行） 第一章 总 则 1.1 编制目的 为贯彻落实水污染防治行动计划 地下水污染防治实施方案，加快推进我国地下水污染防治工作，增强地球物理探测方法在地下水污染防治工作中应用的科学性和规范性，依据中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国水污染防治法 地下水管理条例及相关法规标准，编制地下水污染地球物理探测技术指南（试行） （以下简称指南） 。 1.2 适用范围

5、本指南适用于固体废弃物填埋场渗滤液渗漏、 污水处理池或车间生产废水等点源渗漏、油气管道和加油站油类渗漏、海水入侵等情况导致地下水污染的调查和修复效果监测， 其他类型污染调查可参照使用。 本指南适用于辅助获取地质体空间分布、 地下构筑物或埋设物、潜水水位等相关信息。 1.3 编制依据 本指南内容引用了下列文件中的条款。 凡是不注明日期的引用文件，其有效版本适用于本指南。 GB/T 14499 地球物理勘查技术符号 GB/T 14848 地下水质量标准 2 HJ 25.1 建设用地土壤污染状况调查技术导则 CJJ/T 7 城市工程地球物理探测标准 DZ/T 0069 地球物理勘查图图式图例及用色标

6、准 DZ/T 0070 时间域激发极化法技术规程 DZ/T 0072 电阻率测深法技术规范 DZ/T 0073 电阻率剖面法技术规程 DZ/T0204 井中激发极化法技术规程 JGJ/T 437 城市地下病害体综合探测与风险评估技术标准 Q/SH 0759 高密度电阻率测深法勘探技术规程 1.4 术语与定义 下列术语和定义适用于本指南。 （1）地球物理探测）地球物理探测 根据目标体与周围介质在物理性质上的差异， 运用适当的仪器设备，观测地球物理场的分布，通过分析研究观测的物理场，结合有关地质资料，达到寻找地下目标体的目的。也称为地球物理勘探。 （2）电阻率法）电阻率法 利用地壳中不同岩石间导电

7、性的差异， 通过观测与研究在地下人工建立的稳定电流场的分布规律， 研究解决地下水污染相关问题的一种电法勘探分支方法。 （3）高密度电阻率法）高密度电阻率法 通过电极阵列技术同时实现电剖面和电测深测量， 获得二维 3 或三维的电阻率空间分布，进而研究解决相关问题的电阻率法。 （4）激发极化法）激发极化法 以岩、矿石、水或污染物等介质极化效应差异为基础，通过观测和研究介质激发极化效应来探查地下地质情况或解决某些水文地质、环境地质问题的一类电法勘探方法。 （5）探地雷达法）探地雷达法 通过测量高频电磁波在介质中传播产生的电磁信号， 进而研究其在地下介质中的传播速度、 介质吸收系数以及界面反射系数等，

8、解决相关地质问题的一种电磁波法。 （6）电阻率）电阻率 表示介质导电性的物理量。 （7）极化率）极化率 表征地下介质极化效应强弱的参数。 （8）介电常数）介电常数 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场， 原外加电场（真空中）与最终介质中电场比值。 （9）探测深度）探测深度 地球物理方法在某些条件下所能达到的最大有效深度。 （10）分辨率）分辨率 地球物理方法所能分辨的地下目标的最小几何尺寸， 可分为横向分辨率和纵向分辨率。 （11）正演和反演）正演和反演 4 正演是已知物性参数模型来模拟计算相应地球物理场分布的过程。 反演是由地球物理测量数据求取场源的物性参数和几何参数的过程。 1.5 指

9、导原则 （1）针对性原则：针对调查区和污染物特性，采取适宜的地球物理方法进行污染空间分布探测， 为地下水污染防治提供依据。 （2）规范性原则：采用程序化和系统化的方式规范地球物理探测过程及探测结果解释； 地球物理探测评估的时间可能相当长，不应局限在某个短暂时间内，应具有连续性和可重复性。 （3）可操作性原则：综合考虑方法成熟度、操作难易程度、时间、经费等因素，使地球物理探测及解释过程切实可行。 1.6 组织编制单位 本指南由生态环境部土壤生态环境司组织， 生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心、生态环境部环境规划院、南京大学、中国地质大学（北京） 、吉林大学和生态环境部南京环境科学研究所

10、起草编制。 5 第二章 工作内容和流程 2.1 工作内容 2.1.1 资料收集及调查区物性特征分析资料收集及调查区物性特征分析 采用资料收集、现场踏勘及人员访谈等方式，收集调查区介质背景值（受污染前）和地下水污染的相关资料。根据调查区物化特征、水文地质条件，结合污染调查的不同阶段和工作条件，通过方法有效性、仪器稳定性及技术参数选择等，制定调查区地球物理方法探测的工作方案。 2.1.2 地球物理探测地球物理探测 根据探测工作方案布置测网， 开展地球物理方法野外仪器信号采集。在具有人为干扰因素、仪器读数不稳、观测数据跳变等情况下，须进行重复观测。在整个野外工作过程中，对有代表性的地段进行系统质量检

11、查。检查方式采用一同三不同（同点位、不同仪器、不同操作者、不同日期），检查工作量不小于总工作量的 5%，检查结果采用均方相对误差计算，检查合格数据作为地球物理野外原始数据。针对地下目标体的介质物性，收集整理或测试地下主要介质的物性参数。初步分析处理原始数据，按照任务的目标和要求，定性解释地下目标体的物性及空间分布状况。 2.1.3 资料处理解释资料处理解释 采用成熟可靠的数据处理技术或软件，编辑测量数据，剔除 6 具有干扰性的异常值，进行数据预处理；再经过中间数据处理后进行反演解释；结合地质资料、钻探资料、物性资料等对反演结果给予地球物理资料的地质解释， 查明地下目标体赋存的空间位置、规模大小

12、及物理性质。对于解释结果可信度不高的区域，应分析查找原因，调整参数重新反演解释，或根据需要做进一步的野外地球物理探测。 对解释结果可信度高的区域， 采取钻探取样、检测等方式进行验证。 2.2 工作流程 总体工作流程包括调查区资料收集和现场踏勘、 地球物理野外信号采集、数据处理、资料解释及污染区划定等环节，如图2-1 所示。 7 图 2-1 地下水污染地球物理探测工作流程图 8 第三章 资料收集和调查区物性特征分析 3.1 基础资料收集 收集和分析调查区水文、气象、地形地貌、水文地质等基础资料（表 3-1） ，具体方法参照建设用地土壤污染状况调查技术导则 （HJ 25.1）和地下水环境状况调查评

13、价工作指南 （环办土壤函2019770 号） 。不同行业地下水潜在特征污染物参考附录 A。 表 3-1 调查区基础资料类型 类型 内容 水文水质资料 调查区附近地表水体分布，水位与水量，排污情况（类型、位置、数量等） ，地表水体中污染物种类、浓度及相关水质信息。 气象资料 调查区及附近区域降水、气温、风向、风速等气象要素资料；大气及降水中污染物信息。 地形地貌、地质、水文地质资料 调查区及周边区域地形地貌，地层岩性，含水层系统结构（水文地质平面图、剖面图和钻孔柱状图等） ，地下水补给、径流、排泄条件，地下水点（泉、水井）分布，地下水水位、水质动态，地下水与地表水的关系，主要水文地质参数（流速、

14、渗透系数、导水系数、储水系数）等。 地下水开发利用情况 现状及未来规划情况下，地下水开采布局、水井位置、成井结构、开采量、开采用途等。 土地利用历史、 污染状况调查情况 调查区开发利用历史、场地地层人为干扰历史，厂区平面图，地下构筑物分布图，调查区污染前期评价及调查成果资料等。 注：调查区指综合考虑污染物在地下水中运移范围的条件下，调查对象及其影响范围。注：调查区指综合考虑污染物在地下水中运移范围的条件下，调查对象及其影响范围。 3.2 现场踏勘和人员访谈 现场踏勘、人员访谈及资料收集可交叉进行。必要时，对收集资料进行补充、核实。 9 （1）核实地质情况，了解可供利用的山地工程、测绘标志、以前

15、的物化探测网及异常标志等； （2）查明调查区地质干扰和人文干扰因素（如高压线、地下管道、地下构筑物等）的种类、强度及分布等情况； （3）明确测区可布测线的范围、测线方向及测线长度； （4）调查测区仪器测量条件，如电极接地条件或天线耦合条件等； （5）采集测区土样、水样或岩芯，用以测定调查区岩层的电阻率、极化率、介电常数等物性参数。 3.3 调查区物性特征分析 在进行调查区地球物理探测之前， 要获取调查区地球物理探测的物性参数，包括物性资料收集、调查区物性测试和正演模拟等。 3.3.1 物性资料收集物性资料收集 物性资料主要包括以下几个方面： （1）调查区内不同地层/土样的电阻率、极化率、介电常

16、数等物性参数； （2）调查区、相邻地区或其他条件类似地区的地球物理方法探测工作成果报告及图件； （3）调查区、相邻地区或其他条件类似地区地球物理方法研究和应用资料文献； （4）收集相关污染物的电性（电阻率、极化率及介电常数） 10 特征及变化范围，或是参考类似调查区中污染物的参数值，为方法的选择和测量参数的选择提供指导， 并为判断污染物的分布提供依据。常见介质电阻率和相对介电常数参考值见表 3-2，常见岩石的极化率见表 3-3。 调查人员应核实收集资料的有效性， 根据专业知识剔除错误和不合理的信息。如资料缺失影响判断调查区污染状况时，应在报告中加以说明。 表 3-2 常见介质的电阻率、相对介电

17、常数及衰减常数 介质名称 电阻率(m) 相对介电常数 电磁波速度 (m/ns) 衰减常数(dB/m)干砂 103107 36 0.10.122 0.0009 饱和含水砂 102104 2030 0.0670.055 0.30.03 饱和卤水或咸水砂 5-10 2030 0.0670.055 1300 粉砂 102103 530 0.1340.055 1100 页岩 10103 515 0.1340.077 1100 饱和含水黏土 110 540 0.1340.047 1300 湿土 50100 30 0.055 垦殖土 200 15 0.077 岩质土 1000 7 0.113 干砂质土 71

18、00 3 0.173 湿砂质土 150 25 0.06 0.002 干壤质土 9100 3 0.173 湿壤质土 500 19 0.069 干黏土质土 3700 2 0.21 湿黏土质土 20 15 0.077 淡水 30104 81 0.033 0 海水 0.10.30 81 0.10 1000 含咸水或卤水 1-3 81 0.10 1000 冰 103105 34 0.1730.15 0.01 水泥混凝土 0.11 611 0.090.12 0.55 空气 无限大 1 0.3 0 汽油 2.51011 1.9 甲醇 2.3105 30 煤油 7.31012 24 苯 1.610111012

19、 12.5 DNAPL 500105 铁、铅、汞 1.010-70.1 10 银、铜、金、铝 1.510-80.03 10 注：单个数字前的“”表示“大约” 。注：单个数字前的“”表示“大约” 。 11 表 3-3 部分岩石、矿石极化率实测数据统计结果 （来源：何继善（来源：何继善. 双频电法的物理基础双频电法的物理基础M, 北京：高等教育出版社北京：高等教育出版社, 2006.） 3.3.2 物性测试物性测试 物性测试可采用露头法、标本法。实际工作中应根据具体情况进行选择。 当因客观条件限制或者难于直接确定某种方法的效果时，宜采用综合性的测定方法。 （1）采用露头法时，应合理选择待测露头、观

20、测装置的参数及测试的方法技术。 （2）采用标本法时，注意采集不同地层（包括污染地层和 12 未污染地层）土样和水样测定其物性参数。标本采集点应均匀分布在测区中不同介质的天然或人工露头（浅井、探槽、矿坑、钻孔）上，并应以下列对象为研究重点。 a）污染目标物和干扰介质体； b）电阻率、极化率、介电常数等参数变化范围较大的介质； c）地下水性质表现复杂地段的介质； d）不均匀覆盖层，特别是盐碱化不均匀所引起的电性变化的覆盖层。 3.3.3 正演模拟正演模拟 地球物理方法探测结果的解释依赖于介质的物性差异， 要求污染调查区内污染区和非污染区具有明显物性差异， 进行以调查区物性参数为基础的数值模拟或物理

21、实验，具体参考附录 B。 13 第四章 地球物理探测方法 4.1 方法概况 地下水污染调查常用的地球物理方法、参数、代表性仪器类型及应用条件见表 4-1。根据调查区污染物特征、调查规范、仪器发展水平与可操作性，以及相关方法的成功应用案例，选择高密度电阻率法和探地雷达法作为探测调查区污染物的主要地球物理调查方法，并辅以激发极化法。条件允许时，可采用多种方法进行探测。由于不同方法探测精度和深度不同，在同时使用多种方法进行地下水污染调查区探测时，应注意主次搭配，搭配顺序具体参考附录 C。 表 4-1 地下水污染调查中常用的地球物理探测方法 方法 参数 代表性仪器 应用条件 电阻率法和激发极化法 地层

22、电阻率、极化率、 调查区电阻率、 极化率空间变化情况 高密度电阻率法测量系统、多功能电法分布式采集工作站 石油类渗漏污染范围调查等； 勘测垃圾填埋位置、边界及渗液空间范围； 圈定城市污水渠、管道渗漏及扩散范围； 划分咸淡水分界面； 在电阻率物性差异较小调查区， 辅助以激发极化法； 在石油和重金属等复合污染调查区， 辅助激发极化法区分石油和重金属污染。 探地雷达法 介电常数、 电磁波速、 吸收衰减系数等 探地雷达系统 石油类渗漏污染范围调查等； 划定垃圾填埋场边界及渗液污染空间分布； 探测废弃管道、阀井及污染物渗漏位置； 划分调查区地层结构、岩性及静水位等； 圈定再生水灌溉渠、线状污染及扩散范围

23、。电磁法 地下介质分层电导率 电导率成像系统、土壤电导率成像仪 石油类渗漏污染范围调查等； 圈定浅地表污染源、边界范围； 圈定城市污水渠、管道渗漏及扩散范围； 测量土壤导电特性， 以及划分咸淡水分界面等。 14 方法 参数 代表性仪器 应用条件 单孔物探测井法 电阻率、 自然电位、 自然伽马、伽马-伽马等 成像测井系统、水文物探测井系统 适用钻孔深度大于 10 米； 原位测量深部地层电阻率值、自然电位、自然伽马和伽马-伽马等参数； 刻画污染土壤与地下水介质弹性参数变化等。 声波跨孔 层析法 土壤介质横纵波速、 弹性模量、泊松比、密度等 地震仪、工程测试系统等 适用钻孔深度大于 20 米，间距小

24、于 30 米； 描述钻孔间土壤介质断面污染源与污染范围的空间变化情况； 评价污染调查区地层结构与岩土特性。 电磁波孔间 CT 成像法 电磁波速、 电磁波衰减度等 地下电磁成像系统、孔间成像系统等 适用钻孔深度大于 20 米，间距小于 20 米； 描述钻孔间土壤介质断面污染源与污染范围的空间变化情况； 评价污染调查区孔间断面电磁衰减分布特征。 钻孔雷达 测井法 介电常数、 电磁波衰减度等 钻井雷达 适用孔深大于 10 米； 评价土壤与地下水介质半径小于 10 米； 可用于所有污染调查勘查孔和监测孔。 自然电场法 电位等 数字型仪器等 适用于区域或局部地质构造的调查、 勘查断裂构造和地层分布等；

25、解决河、湖及沼泽地区的地下水补给关系。充电法 电位等 数字型仪器等 被勘查的目标体必须有良好的露头（人工、天然） ；被勘查的目标体比围岩的电阻率足够小，目标体大小和埋深适当，其引起的异常能被测出，并能从干扰异常中识别出来； 了解地下水的流向、流速。 4.2 高密度电阻率法 4.2.1 适用条件适用条件 （1）勘查目标物与周围介质之间存在较明显的电阻率差异； （2）勘查目标物在地表能够引起可测量的异常； （3）勘查目标物的电阻异常能从干扰背景中分辨出来； （4）具备必要的接地条件和测线展布条件。 4.2.2 测线布置原则及测量参数设置测线布置原则及测量参数设置 4.2.2.1 测线布置原则 15

26、 高密度电阻率法测线布置遵循以下原则： （1）确定测区范围时应考虑地形、地貌，兼顾施工方便，力求资料完整和测区边界规则； （2）测网的覆盖范围要涵盖整个调查区，并向调查区周边延伸，以了解调查区外围的污染状况，保证有足够的背景场衬托异常，保证异常的完整性； （3）测线布置在覆盖范围内尽可能采用网格状方式布设，测线应尽量垂直于污染区分布走向， 并尽可能避免或减小地形和其他干扰因素的影响； （4）测线宜采用直线布置为主，应尽量避免穿越河道、池塘等难以跨越的地方； （5）结合调查区地貌以及污染物可能分布深度的资料确定测线长度，方便野外探测设备的准备，以及实现目标污染物的探测； （6）扩大追索测区范围时

27、，应包括全部或部分已知区域，并在测区边缘重复部分测线或测点； （7）在其他物化探成果的基础上布置更大比例尺工作时，应充分利用已知资料来确定测区的实际范围， 并应尽可能包括与探测目标物有关的露头； （8）根据收集的资料分析，在潜在污染源及地下水敏感目标区域需加密测线； （9）潜在污染源和地下水流向已知时，测线沿地下水上游向下游方向布置，同时穿过非污染区和污染区。其它测线重点布置在潜在污染源的下游方向； 16 （10）高密度电阻率法测线一般为直线，结合野外实际布线条件，测线允许稍微偏离直线； （11）采用等间隔布置电极，进行多种工作装置测量时，形成调查区二维电阻率测量剖面或平面等值图； （12）依

28、据分辨率和探测深度确定电极极距。 4.2.2.2 测线布设 （1）沿测线配置电极，根据测定方法配置电极。 电极间距及排列长度决定所能探测的深度， 间距大测线长则探测较深，但分辨率会降低。因此需针对探测目标深度，进行初步估算，在电极间距及测线长度间选择最佳平衡点。 （2）测量系统连接及接地电阻检测。 将电极、电缆、测量主机、多道转换器等连接。正式测量前，检查各电极接地电阻与连通情况， 必要时在电极接地处灌入水 （或盐水）或以数根电极并联取代原电极以降低电极的接地电阻。 4.2.3 测量参数设置测量参数设置 （1）电极的排列方式 高密度电阻率法探测属于几何探测，需要依据勘测的目标、地质概况等确定合

29、适的电极排列方式。 高密度电阻率法按照不同的电极排列方式分为多种测量装置类型，常用的装置有温纳装置、斯伦贝谢装置（简称斯贝装置） 、二极装置及偶极装置（参考附录 D） 。温纳装置与斯贝装置主要应用于地层平缓的区域做垂直剖面或测深， 偶极装置主要应用于剖面探勘， 具体见表 4-2。 （2）电极距 最大供电电极距 AB 至少应为勘查目标物顶部埋深的 46 17 倍， 测量电极距 MN 应在 AB 的 1/31/10 之间。 野外测定过程中，决定探测深度（z）的主要参数为供电电极 A、B 之间的极距 L和测量电极 M、 N 之间极距 a， 并与测定方式有关， 具体见表 4-3。测定参数选择的正确与否

30、，关系到测定结果的好坏。 表 4-2 几种排列方式的探测能力 排列方式 探测深度排序 探测能力 温纳装置 2 垂直方向 偶极装置 1 水平方向 斯贝装置 3 垂直方向 二极装置 4 水平方向 注：以数字大小表示探测深度排序，即注：以数字大小表示探测深度排序，即 1 代表可探测深度最小、代表可探测深度最小、4 代表可探测深度最大。代表可探测深度最大。 表 4-3 几种排列方式中探测深度与电极距大致关系 排列方式 间隔系数 z/a z/L 温纳装置 - 0.519 0.173 n=1 0.416 0.139 偶极装置 n=6 1.730 0.216 n=1 0.519 0.173 斯贝装置 n=8

31、 3.247 0.191 二极装置 - 0.867 - 注：注：n 为供电电极距为供电电极距 L 与测量电极距与测量电极距 a 的比值；的比值；z 为探测深度。为探测深度。 4.2.4 数据采集遵循原则数据采集遵循原则 （1）记录工作日期及气象信息，确定并记录测线的起止点和控制点坐标， 并对测线附近的地形、 地表建筑物等作适当描述， 18 当地表高程差异明显 （地形坡度大于 15时） ， 必须对各电极进行高程测量，以供后面地形校正使用； （2）采集数据之前测量接地电阻，排查出现异常值的电极，并及时进行处理； （3）根据现场状况调整测定参数，采集数据。测定时工作人员必须注意仪器上各电极间的通电情

32、况， 必要时调整测定参数后重新测定； （4）采用不同观测装置分别完成数据采集，切勿采用同一观测装置中的互相换算值代替另一观测装置的观测数据； （5）对于每个排列的观测，坏点总数不应超过测量总数的l%，对意外中断后的复测，应有不少于 2 个深度层的重测值； （6）对二极和三极观测装置，应采集电压和电流值，数据处理时，应另行计算视电阻率值；当远电极极距 OC 不满足 5 倍以上 AB/2 时，应在数据处理中进行远电极修正； （7）现场观测时，应记录排列位置，并注明特殊环境因素的位置，同时应在草图上标明。 4.3 探地雷达法 4.3.1 适用条件适用条件 （1）勘查目标物与周围介质之间存在较明显的介

33、电常数差异； （2）功率反射系数应大于 0.01； （3）目标体在探测深度范围内，且目标尺寸满足探测分辨率的要求； 19 （4）测区内不应存在大范围金属构件，或通过处理可以消除其干扰。 4.3.2 测线布置原则与仪器布设测线布置原则与仪器布设 4.3.2.1 测线布置原则 探地雷达法调查区布线遵循以下原则： （1）同高密度电阻率法 4.2.2.1 中的（1）（8） ； （2） 根据污染物存在的可能深度选择合适的天线中心频率；当两种天线都可探测到目标体时， 可选用低频天线找到污染物的大致位置，再选用高频天线进行高分辨率测量。 4.3.2.2 仪器准备 （1）将发射天线、接收天线、控制主机连接（有

34、时需要与电脑连接，电脑上安装好探地雷达数据采集软件） ； （2）开启电源，热机并调试仪器。 4.3.3 测量参数设置测量参数设置 探地雷达探测系统需设定的测定参数，包括：天线频率、时间取样间隔、天线移动间距、天线间距、时间窗口及迭加次数、滤波、增益等参数。 探地雷达系统提供参数设定取值范围见表 4-4，详细解释可参考附录 E，实际探测过程需根据实际情况适时调整相关参数。 20 表 4-4 探地雷达参数设定建议表 天线频率 (MHz) 取样频率 (MHz) 时间视窗 (ns) 取样间距 (m) 25 150-600 3400-850 0.30-0.75 50 400-800 1280-640 0

35、.20-0.50 100 800-1800 640-280 0.10-0.30 200 1600-3500 320-150 0.03-0.10 500 5000-10000 250-50 0.012-0.10 1000 25000-110000 20-5 0.01-0.05 （1）天线频率 天线频率选择与目标体大小及所处深度有关。 常见的天线频率有 25MHz、 50MHz、 100MHz、 200MHz、 500MHz 和 1000MHz等，天线频率与探测目标大小和深度之间大致关系见表 4-5。探测深度与地下介质类型紧密相关。 一般介电常数与电磁波传播速度成负相关，电导率与电磁能量吸收成正相

36、关，电磁能量衰减越大，探测深度越浅。对于 25MHz 的天线，湿黏土探测深度在 5米左右、 湿沙土的探测深度在 1030 米、 干沙土探测深度在 1540米。同样的天线在不同介质中探测深度具有较大的差异，在野外工作时应进行实地试验，选择合适频率的天线。 21 表 4-5 天线频率选择建议表 天线频率(MHz) 适合的目标大小(m)深度范围(m) 最大探测深度(m) 常见岩土 5-40 湿黏土 51 湿沙土 10-30 25 大于 1 干沙土 20-60 25-60 50 大于 0.5 5-20 20-30 100 0.1-1.0 2-15 15-25 200 0.05-0.80 1-10 5-

37、15 500 0.05-0.50 0.5-5 5-10 1000 厘米级 0.05-2 0.5-4 （2）天线移动间距 天线移动最大间距与天线频率的对应关系见表 4-6。 表 4-6 不同天线频率的天线移动最大间距建议值 探地雷达天线频率（MHz） 天线移动最大间距(m) 25 1 50 0.5 100 0.25 200 0.10 500 0.10 1000 0.02 （3）时间取样间隔 时间取样间隔与天线频率的对应关系见表 4-7。 （4）时间窗口 常见探地雷达系统允许的时间窗口范围为 132767 纳秒。 （5）迭加次数 22 常见的探地雷达系统可供选择的迭加次数有 1、2、4、8、16、

38、32、64、128、256、512、1024 及 2048 次（表 4-8） ，为兼顾效率与信号质量，野外测定建议采用 128 次迭加次数。 表 4-7 探地雷达不同频率天线对应建议使用的时间取样间隔 探地雷达天线频率(MHz) 时间取样间隔 （ps） 25 3200 50 1600 100 800 200 800 500 200 1000 100 表 4-8 探地雷达迭加次数的选择 迭加次数 低 2 4 8 中 16 32 64 高 128 256 512 1024 2048 （6）取样频率 建议取样频率不小于 6 倍天线频率，通常设定为 615 倍的天线中心频率，取样频率建议值见表 4-4

39、。 4.3.4 数据采集遵循原则数据采集遵循原则 根据现场状况调整测定参数，采集数据。测定时工作人员必须注意仪器屏幕上接收信号曲线的形态， 必要时调整测定参数重新采集。 （1）应通过试验选择天线的中心频率，确定介电常数、电 23 磁波的传播速度等； 当探测条件复杂时应选择两种或两种以上不同频率的天线进行测试； （2）应选择合适的时间窗口和采样间隔，并在数据采集过程中根据干扰情况及图像效果及时调整测定参数； （3）连续测量时，天线移动速度应均匀，并与仪器扫描率相匹配；使用分离天线进行点测时，应调整天线距离使来自目标体的反射信号最强；使用偶极天线时，天线取向宜使电场的极化方向与目标体长轴或走向平行

40、，当目标体长轴方向不明时，宜使用两组正交方向的天线分别进行观测； （4） 遇有干扰影响或处在异常点位置应在记录中予以标注，重点异常区应重复观测；重复性较差时，应查明原因。 4.4 激发极化法 4.4.1 适用条件适用条件 （1）同高密度电阻率法 4.2.1 的（2）（4） ； （2）勘查目标物与周围介质之间存在较明显的极化率差异； （3）地质条件比较简单、勘查对象与周围介质间具有明显极化效应差异的地区； （4）地质条件比较复杂，但用综合物化探方法、地质方法能够大致区分异常的性质或能减少异常多解性的地区。 4.4.2 测线布置与仪器准备测线布置与仪器准备 4.4.2.1 测线布置原则 24 激发

41、极化法调查区布线遵循以下原则： （1）同高密度电阻率法 4.2.2.1 中（1）（8） ； （2）测线应尽量垂直于目标极化体的走向、地质构造方向或垂直于其它物化探异常的长轴方向，目标极化体走向有变化时，测线应垂直于其平均走向，目标极化体走向变化较大时，应分别布置垂直于走向的测线，进行面积性的工作； （3）普查线距应不大于最小探测对象的走向长度，点距应保证在异常区内至少有三个满足观测精度的观测点； （4） 线距应保证至少有三条测线通过最小目标极化体上方，点距应保证在异常区内至少有五个满足观测精度的观测点； （5）精测剖面，通常使点距密度达到即使再加密测点，异常的细节特征也不会有明显的改变。 4.

42、4.2.2 仪器准备 （1） 根据探测的深度以及调查区的条件计算最大的电极距，连接仪器和电极； （2）设定参数，并进行仪器调试。 4.4.3 测量参数设置测量参数设置 激发极化法按照供电电流方式的不同， 分为时间域激发极化法和频率域激发极化法。在实际应用中，时间域激发极化法或频率域激发极化法的选择应根据地质任务、调查区地形、地质、地球物理条件以及各种干扰情况等酌情而定。一般来说，地形比较平坦，干扰比较小，接地条件也较好的地区，宜选用时间域激发 25 极化法。对于地形起伏较大、干扰较大，接地条件较差的地区，则宜选用频率域激发极化法。 激发极化法设定的参数包括装置类型和时间制式， 根据测量需要进行

43、设定，具体参考附录 F。 （1）装置类型 激发极化法装置及应用条件见表 4-9。 表 4-9 激发极化法装置类型及应用条件 装置类型 应用条件 中间梯度装置 大范围内观测，应用于区域初查； 异常形态简单，并易于解释。 联合剖面装置 勘探深度大，效率低，应用于详查； 研究相对围岩为低电阻率、陡产状的污染目标体。 对称四极剖面装置 勘探深度大，效率低，应用于重点异常区； 研究地下电性的横向变化。 （2）时间制式 a）脉宽 在时间域激发极化法中，岩、矿石的极化率是充电时间（T）和放电取样时间（t）的函数，因此根据工作地区的地电条件，合理选择充、放电时间，是取得可靠资料的重要保证。按照充电脉宽的长短和

44、方向不同，分为单向长脉冲和双向短脉冲两种制式，对应适用条件见表 4-10。 表 4-10 激发极化法脉宽的选择 按充电脉宽分类 应用条件 单向长脉冲 选择不极化电极作为测量电极； 观测时间长，工作效率低，适用于测量标本极化率或研究目标体的时间特性。 双向短脉冲 可采用常规铜电极做测量电极； 耗电少，工作效率高，常用的野外工作方法，用于初查和大部分详查。 26 b）延时 一般情况下， 二次场电位差与断电后的时间呈近于指数衰减；因此取短延时二次场电位差大，观测精度高； 时间域激发极化法也存在电磁耦合干扰，其强度与 t、L 的乘积成正比 （t 为断电后计算极化率 的时间， 为均匀大地的电阻率，L 为

45、供电电极与测量电极间的距离） 。 在工作区选择典型剖面，地质情况比较清楚，极化率变化较大的地段做延时参数试验，确定最佳延时时间，即在工区典型剖面上选择至少 3 个不同的点，使用接收机观测所有延时。如选择50、100、150 等三个点，然后绘制放电曲线，选择取得极大值点（即能获得的最大观测信号） ，或者比极大值点稍大（相对信号稳定一些，重复观测好）作为延时。为了避免小延时电磁耦合干扰， 取得较大二次场电位差及极化率， 一般延时多选用100200毫秒。 4.4.4 数据采集遵循原则数据采集遵循原则 （1）做中间梯度测量时，观测区域应小于（2/3）AB，AB为供电电极距，需移动供电电极完成整条测线的

46、观测时，在相邻观测段间应有 23 个重复观测点； （2）一线供电多线观测时，旁测线与主测线间的最大距离不应大于（1/5）AB； （3）供电电流强度变化不应大于 5.0%； （4）在观测过程遇有干扰时，应分析原因并采取相应措施 27 消除或减小干扰影响； （5）二次场的电位差值应大于 1mV； （6）仪器的调零工作应在规定的供电时间内完成，不得延长； （7）数据采集过程中，要注意测量 MN 不极化极罐的极差影响； （8）凡出现下列情况之一，应进行重复观测和检查观测： a）断电后某一瞬间的二次场电位差小于 1mV； b）采用短导线测量直读视极化率时，二次正向供电与反向供电所测出的视极化率的平均值之

47、差，正常时超过 0.1%或干扰较严重时超过 0.2%； c）在观测读数的前后，发现有明显的干扰现象。 28 第五章 资料处理解释 在对原始采集数据进行预处理的基础上， 可采用成熟可靠的数据处理技术或者反演软件对数据进行处理解释。 5.1 高密度电阻率法 高密度电阻率法测量数据分析解释步骤如下： （1）数据检查 检查测量数据中是否有异常的数据点，并进行预处理。 （2）数据格式转换 将数据转换成反演软件能识别的数据格式， 测量数据在转换格式时要设置测量方法、电极个数、电极距等参数。 （3）数据反演 根据反演软件的要求，设定合适的反演参数（如反演最大迭代次数，数据拟合差阈值等），并将反演的结果保存。

48、 a）为得到更精确的反演结果，结合测量实际情况，可在反演过程中进行二次数据处理，包括： 坏点剔除 在采集数据过程中，对由仪器、人为错误、外界干扰或电极接地不良等产生的量值较大的虚假或突变的“尖点”数据， 需进行剔除和插值替换处理，以消除或减小其对反演结果的不利影响。 消除地形影响 高密度电阻率法的测量结果受地形影响较大， 记录测线中有 29 代表性点的位置和高程需做带地形数据的反演。 b）数据融合提高反演的可靠性 采用同一种地球物理方法不同装置测定的数据， 可以将测量数据融合在一起进行联合反演，有效提高反演结果的可靠性。 5.2 探地雷达法 探地雷达法数据处理步骤主要包括数据读取， 滤波处理和

49、偏移、反褶积、图像显示等，测量数据处理过程如图 5-1 所示。 图 5-1 探地雷达测量数据处理流程 5.3 激发极化法 激发极化法的反演步骤与高密度电阻率法的步骤一致， 主要包括数据检查、数据预处理、数据格式转换、数据反演解释。 5.4 反演结果解释推荐方法 地球物理方法的反演结果具有多解性， 为增强测量数据反演结果解释的可靠性，推荐以下方法： （1）剖面分析：对单个剖面进行分析，确定剖面中电性结 30 构及其异常区带。分析时应充分利用已知信息，剔除地形、局部不均匀体等干扰因素引起的假异常； （2）模型对比分析：正演模拟与测试结果对比分析，研究异常特性； （3）物性标定：将测区数据反演解释的

50、电阻率、极化率、介电常数等数值与钻孔岩石或地表出露地层岩石的相应值进行比对，建立本区的物性参数“标定值”，依据“标定值”对测定的剖面进行地质解释； （4）深度标定：依据钻孔或其他方法取得的可靠的深度值与反演解释的深度值的关系来标定实际勘探深度， 推算目标体的埋藏深度； （5）综合解释：利用多种装置的观测结果，并结合其他物化探资料、钻孔（或探井）资料、地质资料，对同源异常起因和异常源几何参数、电性参数进行相互约束的综合推断解释，以减少解释的多解性，提高资料解释精度。 5.5 解释结果与污染区的划定 地球物理方法测量数据经过反演解释后， 根据解释结果的物性参数或异常大小来划分调查的异常区，结合调查