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電法勘探方法在水文和工程地質(zhì)中的應(yīng)用

更新時(shí)間：2020-09-04

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　一、引言

　　電法勘探方法可以追溯到１９世紀(jì)初Ｐ．Ｆｏｘ在硫化金屬礦上發(fā)現(xiàn)自然電場(chǎng)現(xiàn)象，至今已有１００多年的歷史。我國(guó)電法勘探始于２０世紀(jì)３０年代，由當(dāng)時(shí)北平研究院物理研究所的顧功敘先生所開(kāi)創(chuàng)。經(jīng)過(guò)７０余年的發(fā)展，我國(guó)的電法勘探無(wú)論在基礎(chǔ)理論、方法技術(shù)和應(yīng)用效果等方面都取得了巨大的進(jìn)展，使電法成為應(yīng)用地球物理學(xué)中方法種類多、應(yīng)用面廣、適應(yīng)性強(qiáng)的一門(mén)分支學(xué)科。同時(shí)，經(jīng)過(guò)廣大地球物理工作者不懈努力，在深部構(gòu)造、礦產(chǎn)資源、水文及工程地質(zhì)、考古、環(huán)保、地質(zhì)災(zāi)害等領(lǐng)域，電法已經(jīng)和正在發(fā)揮著重要作用。限于篇幅，本文僅對(duì)其中幾種主要方法，如高密度電法、激發(fā)極化法、ＣＳＡＭＴ、瞬變電磁法和地質(zhì)雷達(dá)等作簡(jiǎn)要介紹，并就這些方法在水文和工程地質(zhì)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，供廣大水文和工程地質(zhì)、工程物探人員參考。

　　二、高密度電法

　　高密度電法實(shí)際上是集中了電剖面法和電測(cè)深法，其原理與普通電阻率法相同，所不同的是在觀測(cè)中設(shè)置了高密度的觀測(cè)點(diǎn)，是一種陣列勘探方法。關(guān)于陣列電法勘探的思想源于２０世紀(jì)７０年代末期，英國(guó)人設(shè)計(jì)的電測(cè)深偏置系統(tǒng)就是高密度電法的模式，２０世紀(jì)８０年代中期日本借助電極轉(zhuǎn)換板實(shí)現(xiàn)了野外高密度電法的數(shù)據(jù)采集。我國(guó)是從２０世紀(jì)末期開(kāi)始研究高密度電法及其應(yīng)用技術(shù)，從理論方法和實(shí)際應(yīng)用的角度進(jìn)行了探討并完善，現(xiàn)有中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、原長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院、重慶的有關(guān)儀器廠家研制成了幾種類型的儀器。

　　高密度電法野外測(cè)量時(shí)將全部電極（幾十至上百根）置于剖面上，利用程控電極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和微機(jī)工程電測(cè)儀便可實(shí)現(xiàn)剖面中不同電極距、不同電極排列方式的數(shù)據(jù)快速自動(dòng)采集。與常規(guī)電阻率法相比，高密度電法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　?。保姌O布置一次性完成，不僅減少了因電極設(shè)置引起的故障和干擾，并且提高了效率；

　?。玻軌蜻x用多種電極排列方式進(jìn)行測(cè)量，可以獲得豐富的有關(guān)地電斷面的信息；

　?。常巴鈹?shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化或半自動(dòng)化，提高了數(shù)據(jù)采集速度，避免了手工誤操作。此外，隨著地球物理反演方法的發(fā)展，高密度電法資料的電阻率成像技術(shù)也從一維和二維發(fā)展到三維，提高了地電資料的解釋精度。高密度電法應(yīng)用領(lǐng)域比較廣，尤其在水文和工程地質(zhì)勘查方面，主要有：底青云（２００２）、吳長(zhǎng)盛（２００１）、郭鐵柱（２００１）、董浩斌（２００１）等使用高密度電法在水庫(kù)大壩的壩體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、壩基滲漏勘查、堤壩裂縫檢測(cè)上見(jiàn)到了好的應(yīng)用效果；嚴(yán)文根（２００２）將高密度電法用在電廠大壩的基巖面起伏及其強(qiáng)度特性評(píng)價(jià)上；王文州（２００１）、王玉清（２００１）、侯烈忠（１９９７）等將高密度電法用在高速公路高架橋、高層建筑選址、機(jī)場(chǎng)跑道的地基勘探中；郭秀軍（２００１）采用高密度電法探測(cè)防空洞、涵洞、溶洞、地下局部不明障礙物等物理性質(zhì)有別于周圍介質(zhì)的地下有形體；楊湘生（２００１）在湘西北巖溶石山區(qū)找水中應(yīng)用高密度電法確定井位方面取得了好的效果；解愛(ài)華（２００３）采用高密度電法與瞬態(tài)瑞雷面波法完成了機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程中的巖土工程勘察問(wèn)題，查明古河道、墓穴和洞穴的分布及埋深，利用土層的剪切波速劃分場(chǎng)地類別。此外，何門(mén)貴（２００２）、劉曉東（２００１）、王士鵬（２０００）在尋找地下水、管線探測(cè)、查明采空區(qū)、調(diào)查巖溶及地質(zhì)災(zāi)害等工程物探中使用了高密度電法。

　　三、激發(fā)極化法

　　在電法勘探中，當(dāng)電極排列向大地供入或切斷電流的瞬間，在測(cè)量電極之間總能觀測(cè)到隨時(shí)間緩慢變化的附加電場(chǎng)，稱為激發(fā)極化效應(yīng)。激發(fā)極化法（或激電法）就是以巖、礦石激發(fā)極化效應(yīng)的差異為基礎(chǔ)來(lái)解決地質(zhì)問(wèn)題的一類勘探方法。激電法是２０世紀(jì)５０年代末在我國(guó)開(kāi)始研究和推廣的，早期是以直流（時(shí)間域）激電法為主，２０世紀(jì)７０年代初開(kāi)始研究交流（頻率域）激電法———主要是變頻法，２０世紀(jì)８０年代初又開(kāi)始對(duì)頻譜激電法進(jìn)行研究，也就是研究復(fù)視電阻率隨頻率的變化———即復(fù)視電阻率的頻譜。由于該方法測(cè)量的是二次場(chǎng)，具有不受地形起伏和圍巖電性不均勻的影響、可測(cè)量的參數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際地質(zhì)應(yīng)用方面，初期的激電法主要用于勘查硫化金屬礦床，后來(lái)發(fā)展到諸多領(lǐng)域，如氧化礦床、非金屬礦床、工程地質(zhì)問(wèn)題等。近年來(lái)，激電法找水效果十分顯著，被譽(yù)為“找水新法”。早在上世紀(jì)６０年代，國(guó)外學(xué)者ＶｉｃｔｏｒＶａｃｑｕｉｅｒ（１９５７）等提出了用激電二次場(chǎng)衰減速度找水的思想。在該思想的啟迪下，我國(guó)也開(kāi)展了有關(guān)研究，并將激電場(chǎng)的衰減速度具體化為半衰時(shí)、衰減度、激化比等特征參數(shù)，這些參數(shù)不僅能較準(zhǔn)確地找到各種類型的地下水資源，而且可以在同一水文地質(zhì)單元內(nèi)預(yù)測(cè)涌水量大小，把激電參數(shù)與地層的含水性起來(lái)。目前，我國(guó)已有北京地質(zhì)儀器廠、重慶地質(zhì)儀器廠和山西平堯地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)出適合尋找地下水的儀器。

　　在找水方面的具體應(yīng)用有：楊進(jìn)（１９９７）用回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)及回歸預(yù)測(cè)方法預(yù)報(bào)了地下涌水量；姜義生（２０００）使用雙頻激電法不僅解決了居民飲用的地下水源，而且解決了干擾地下施工的漏水帶；龍凡（２００２）使用激電法中視激化率和半衰時(shí)參數(shù)在砂頁(yè)巖地區(qū)、灰?guī)r地區(qū)、花崗巖地區(qū)和玄武巖地區(qū)找到了地下水資源，并且用回歸直線法預(yù)測(cè)了單井涌水量；王聿軍（２００１）使用激電法在貧水山區(qū)進(jìn)行找水；王俊業(yè)（２０００）用激電參數(shù)和電阻率參數(shù)對(duì)地層的富水性進(jìn)行評(píng)價(jià)，取得了好的結(jié)果；李金銘（１９９３）、金學(xué)名（１９９３）使用激電法的偏離度參數(shù)尋找地下水資源；李茂塔（２００１）、李金銘（１９９０、１９９４）對(duì)激電法找水的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了研究；周立功（２００１）使用激電法在重力土壩穩(wěn)定性檢測(cè)中查明大下沉段堤下介質(zhì)賦水情況。

　　值得一提的是，利用激電法找水或確定地層的含水性，好與高密度電阻率法相結(jié)合，這樣可以降低地球物理解釋的多解性，提高找水的成功率。高密度電阻率法在確定高阻或低阻地質(zhì)體具有*性，但低阻地質(zhì)體并不代表富含地下水，可能是由于泥巖引起地層的電阻率下降。這時(shí)，可以通過(guò)使用激電法來(lái)區(qū)分含水地層和泥巖，因?yàn)榧る姸螆?chǎng)與巖石的孔隙有關(guān)，在純粹泥巖中極化率比較小，在含水砂礫巖中極化率比較大，此外二次場(chǎng)的衰減速度也與孔隙的大小、形狀和寬窄有關(guān)，這就是激電法找水的機(jī)理所在。

　　四、可控源音頻大地電磁法（ＣＳＡＭＴ）

　　可控源音頻大地電磁法是在大地電磁法（ＭＴ）和音頻大地電磁法（ＡＭＴ）基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種可控源頻率測(cè)深方法。ＣＳＡＭＴ是１９７５年由ＭｙｒｏｎＧｏｌｄｓｔｅｉｎ提出，它基于電磁波傳播理論和麥克斯韋方程組建立了視電阻率和電場(chǎng)與磁場(chǎng)比值之間的關(guān)系，并且根據(jù)電磁波的趨膚效應(yīng)理論得出電磁波的傳播深度（或探測(cè)深度）與頻率之間的關(guān)系，這樣可以通過(guò)改變發(fā)射頻率來(lái)改變探測(cè)深度，達(dá)到頻率測(cè)深的目的。目前，已商業(yè)化的ＣＳＡＭＴ儀器是由加拿大鳳凰公司與美國(guó)宗基公司研制的。ＣＳＡＭＴ采用可控制人工場(chǎng)源，測(cè)量由電偶極源傳送到地下的電磁場(chǎng)分量，兩個(gè)電極電源的距離為１～２ｋｍ，測(cè)量是在距離場(chǎng)源５～１０ｋｍ以外的范圍進(jìn)行，此時(shí)場(chǎng)源可以近似為一個(gè)平面波。由于該方法的探測(cè)深度較大（通常可達(dá)２ｋｍ），并且兼有剖面和測(cè)深雙重性質(zhì)，因此具有諸多優(yōu)點(diǎn)：第1，使用可控制的人工場(chǎng)源，測(cè)量參數(shù)為電場(chǎng)與磁場(chǎng)之比———卡尼亞電阻率，增強(qiáng)了抗干擾能力，并減少地形的影響。第二，利用改變頻率而非改變幾何尺寸進(jìn)行不同深度的電測(cè)深，提高了工作效率，一次發(fā)射可同時(shí)完成７個(gè)點(diǎn)的電磁測(cè)深。第三，探測(cè)深度范圍大，一般可達(dá)１～２ｋｍ。第四，橫向分辨率高，可以靈敏地發(fā)現(xiàn)斷層。第五，高阻屏蔽作用小，可以穿透高阻層。與ＭＴ和ＡＭＴ法相同，ＣＳＡＭＴ法也受靜態(tài)效應(yīng)和近場(chǎng)效應(yīng)的影響，可以通過(guò)多種靜態(tài)校正方法來(lái)消除“靜態(tài)效應(yīng)” 的影響。ＣＳＡＭＴ法一出現(xiàn)就展示了比較好的應(yīng)用前景，尤其是作為普通電阻率法和激發(fā)極化法的補(bǔ)充，可以解決深層的地質(zhì)問(wèn)題，如在尋找隱伏金屬礦、油氣構(gòu)造勘查、推覆體或火山巖下找煤、地?zé)峥辈楹退墓こ痰刭|(zhì)勘查等方面，均取得了良好的地質(zhì)效果。在地下水資源方面，ＣＳＡＭＴ法適合尋找深部的基巖裂隙水：石昆法（１９９９）使用ＣＳＡＭＴ法在灰?guī)r中尋找斷層，并打出了地下水；郭建華（１９９５）用ＣＳＡＭＴ法在干旱地區(qū)尋找地下水資源及探測(cè)隱伏構(gòu)造；蔣達(dá)龍（１９９４）用ＣＳＡＭＴ法發(fā)現(xiàn)地下熱水資源；底青云（２００１）結(jié)合ＣＳＡＭＴ法和高密度電法探測(cè)深層和淺層的地下水資源；底青云（２００２）使用ＣＳＡＭＴ法查找礦山頂板涌水隱患；嚴(yán)盛新（２００３）用ＣＳＡＭＴ法在沙漠腹地尋找地下水資源；吳璐蘋(píng)（１９９６）用ＣＳＡＭＴ法在山區(qū)、半山區(qū)等地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)進(jìn)行找水。此外，ＣＳＡＭＴ法在工程勘探中的壩體滲漏調(diào)查、國(guó)家南水北調(diào)工程西線的地質(zhì)勘查、小浪底水利工程等項(xiàng)目，都可以發(fā)揮良好的作用，如劉錄剛（２００４）用ＣＳＡＭＴ法在雁門(mén)關(guān)隧道中進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。

　　五、瞬變電磁法（ＴＥＭ）

　　瞬變電磁法是利用不接地或接地線源向地下發(fā)送一次場(chǎng)，在一次場(chǎng)的間歇期間，測(cè)量由地質(zhì)體產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化。根據(jù)二次場(chǎng)的衰減曲線特征，就可以判斷地下不同深度地質(zhì)體的電性特征及規(guī)模大小等。由于該方法是觀測(cè)純二次場(chǎng)，消除了由一次場(chǎng)所產(chǎn)生的裝置偶合噪音，具有體積效應(yīng)小、橫向分辨率高、探測(cè)深度深、對(duì)低阻反映靈敏、與探測(cè)地質(zhì)體有偶合、受旁側(cè)地質(zhì)體影響小等優(yōu)點(diǎn)。瞬變電磁法是由前蘇聯(lián)學(xué)者在２０世紀(jì)３０年代提出用于解決地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題，２０世紀(jì)５０年代用于找礦，２０世紀(jì)６０年代以后從方法原理到一、二維反演都得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。在我國(guó)，該方法研究始于２０世紀(jì)７０年代，２０世紀(jì)９０年代后逐步向工程檢測(cè)、環(huán)境、災(zāi)害等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。從２０世紀(jì)８０年代開(kāi)始，原長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院、原地礦部物化探研究所、中南大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)分別在方法理論、儀器及野外試驗(yàn)、一維及二維正反演方法等方面做了大量工作，并且自行研制了幾種功率小、探測(cè)深度淺的瞬變電磁法儀器，在生產(chǎn)實(shí)際中見(jiàn)到了好的應(yīng)用效果。然而，大功率、探測(cè)深的瞬變電磁法儀器國(guó)內(nèi)尚在研制中，目前主要依賴進(jìn)口。瞬變電磁法除了廣泛應(yīng)用于金屬礦產(chǎn)、石油、煤田、地?zé)嵋约皟鐾翈Ш秃Ｑ蟮刭|(zhì)等地質(zhì)勘查工作之外，在水文和工程地質(zhì)勘查中也取得了非常好的應(yīng)用效果，如楊文欽（２００２）、張保祥（２００２）、郁萬(wàn)彩（２００１）、蔣文（２００４）等使用瞬變電磁法查明斷層及頂板砂巖的導(dǎo)水性及富水性、勘查地下水資源及界定地下水位、評(píng)價(jià)斷層空間位置及含水性和尋找地下含水構(gòu)造；劉繼東（１９９９）、李貅（２０００）、袁江華（２００２）、閻述（１９９９）等使用瞬變電磁法探測(cè)煤柱及圈定老窯采空區(qū)、勘察煤田礦井涌水通道、探測(cè)小浪底水庫(kù)庫(kù)區(qū)煤礦采空區(qū)和探測(cè)地下洞體的存在；劉羽（１９９５）用瞬變電磁法評(píng)價(jià)塌陷成因及危害性、評(píng)價(jià)防滲帷幕穩(wěn)定性、探測(cè)高層建筑地基和評(píng)價(jià)大橋橋址穩(wěn)定性；郭玉松（１９９８）使用瞬變電磁法探測(cè)堤防工程隱患、勘查水庫(kù)壩址；薛國(guó)強(qiáng)（２００３）使用瞬變電磁法探測(cè)公路隧道工程中的不良地質(zhì)構(gòu)造；李文堯（２０００）用瞬變電磁法在抗洪搶險(xiǎn)中尋找漏水?dāng)嗔鸦蛉芏矗痪礃s中（２００３）使用瞬變電磁法結(jié)合四極測(cè)深探測(cè)地下管網(wǎng)分布。

　　六、地質(zhì)雷達(dá)（ＧＰＲ）

　　地質(zhì)雷達(dá)與探空雷達(dá)技術(shù)相似，是利用寬帶高頻時(shí)域電磁脈沖波的反射探測(cè)目標(biāo)體，只是頻率相對(duì)較低，用于解決地質(zhì)問(wèn)題，又稱“探地雷達(dá)”。將雷達(dá)技術(shù)用于探地，早在１９１０年就已經(jīng)提出，在隨后的６０年中該方法多限于對(duì)波吸收很弱的鹽、冰等介質(zhì)中。直到２０世紀(jì)７０年代以后，地質(zhì)雷達(dá)才得到迅速推廣應(yīng)用。我國(guó)地質(zhì)雷達(dá)儀器的研制始于２０世紀(jì)７０年代初期，由多家高校和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行儀器研制和野外試驗(yàn)工作。但是由于種種原因，研究成果至今未能用于實(shí)際。目前，國(guó)內(nèi)使用的地質(zhì)雷達(dá)儀器都是引進(jìn)的，能夠提供商用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的有美國(guó)、加拿大、瑞典、俄羅斯等國(guó)家。

　　地質(zhì)雷達(dá)是由地面的發(fā)射天線將電磁波送入地下，經(jīng)地下目標(biāo)體反射被地面接收天線所接收，通過(guò)分析接收到電磁波的時(shí)頻、振幅特性，可以評(píng)價(jià)地質(zhì)體的展布形態(tài)和性質(zhì)。由于雷達(dá)穿透深度與發(fā)射的電磁波頻率有關(guān)，使其穿透深度有限，但分辨率很高，可達(dá)０．０５米以下。早期，地質(zhì)雷達(dá)只能探測(cè)幾米內(nèi)的目標(biāo)體，應(yīng)用范圍比較狹窄。此外，地質(zhì)雷達(dá)與地震反射法原理相似，一些地震資料處理解釋方法可以借用。目前，地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)深度可達(dá)１００米，使之成為水文和工程地質(zhì)勘察中有效的地球物理方法。地質(zhì)雷達(dá)因具有分辨率高，成果解釋可靠的特點(diǎn)，在淺層地質(zhì)勘探中，有著非常廣泛的應(yīng)用。如探測(cè)覆蓋層厚度、基巖面起伏，查找潛伏斷層、破碎帶、古溶洞、管道溝、涵洞以及地下掩埋體，進(jìn)行環(huán)境地質(zhì)、考古調(diào)查等。在水文和工程地質(zhì)中，地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用也是非常廣泛，主要有：楊天春（２００１）、錢(qián)榮毅（２００３）、鄧居智（１９９９）使用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行公路、高速公路、機(jī)場(chǎng)道路等質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)；趙永貴（２００３）、薛建（２０００）、史付生（２００３）使用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)、檢測(cè)隧道襯砌質(zhì)量；王俊茹（２００３）、李永革（２００１）、姬繼法（２００２）使用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)建筑物地下邊坡孤石、機(jī)場(chǎng)地下古墓等不良地質(zhì)體分布，消除其對(duì)鄰近或上部構(gòu)筑物構(gòu)成的潛在威脅；姜衛(wèi)方（２０００）、李大心（２０００）、朱紅軍（２００２）使用地質(zhì)雷達(dá)調(diào)查滑坡體及滑坡面、評(píng)估崩塌、滑坡及地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害；高建東（１９９９）、曾校豐（２０００）、王百榮（２００１）、使用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)水庫(kù)地下防滲墻、探測(cè)水庫(kù)壩體結(jié)構(gòu)層及結(jié)構(gòu)層材料老化變質(zhì)、檢測(cè)灌漿質(zhì)量及混凝土厚度、調(diào)查覆蓋層厚度及襯砌混凝土質(zhì)量；楊向東（２００１）使用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)地下管道；李張明（２０００）使用地質(zhì)雷達(dá)在三峽工程施工中探明花崗巖不均勻風(fēng)化分布范圍、圈定較大斷層及風(fēng)化夾層的延伸范圍和產(chǎn)狀、檢測(cè)高速公路質(zhì)量；王孝起（２００１）使用地質(zhì)雷達(dá)調(diào)查南水北調(diào)中線天津干渠基巖巖性及基巖面高程；張興磊（２００１）使用地質(zhì)雷達(dá)查明了煤柱破壞情況和采空區(qū)分布范圍，指導(dǎo)注漿施工；張欣海（１９９９）使用地質(zhì)雷達(dá)查明了海上圍堤的斷面特征以及著底情況；陳愛(ài)云（２００３）使用地質(zhì)雷達(dá)在石質(zhì)文物保護(hù)工程中查明巖體中含水裂隙和溶洞的分布規(guī)律及對(duì)文物的影響。

　　七、結(jié)論

　　通過(guò)對(duì)幾種主要電法勘探方法的發(fā)展、原理及實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行綜述，可以看出，電法勘探方法在水文和工程地質(zhì)勘探領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，歸結(jié)起來(lái)有以下幾方面：

　?。保呙芏入姺ㄓ捎谄涓咝省?深探測(cè)地電剖面成像，成為水文和工程地質(zhì)勘察中有效的方法?？紤]到該方法的分辨率不高，在具體的應(yīng)用中可以結(jié)合其他電法勘探、電測(cè)井等方法，達(dá)到精細(xì)地質(zhì)解釋的目的。

　?。玻刭|(zhì)雷達(dá)主要用于各類工程地質(zhì)勘探，是工程地質(zhì)勘探的電法勘探方法。同時(shí)，該方法可以借用地震勘探中已有的資料處理和解釋技術(shù)，使其迅速發(fā)展，可以在更多的領(lǐng)域發(fā)揮作用。

　?。常谒牡刭|(zhì)勘探中，激發(fā)極化法和可控源音頻大地電磁法是的電法勘探方法，如果將激發(fā)極化法和高密度電法結(jié)合起來(lái)尋找地下水資源，效果將會(huì)更好。

　　４．瞬變電磁法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)勘探中都有著廣泛的應(yīng)用，尤其是大功率瞬變電磁儀不僅可以在深部地質(zhì)勘探中發(fā)揮作用，還具有較高的分辨能力。如果將該方法與高密度電法結(jié)合使用，有望解決深部精細(xì)地質(zhì)勘察問(wèn)題。

全自動(dòng)野外地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/凍土地溫自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

地源熱泵分布式溫度集中測(cè)控系統(tǒng)

礦井總線分散式溫度測(cè)量系統(tǒng)方案

礦井分散式垂直測(cè)溫系統(tǒng)/地?zé)崞詹?地溫監(jiān)測(cè)哪家好選鴻鷗

礦井測(cè)溫系統(tǒng)/礦建凍結(jié)法施工溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/深井溫度場(chǎng)地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

TD-016C型地源熱泵能耗監(jiān)控測(cè)溫系統(tǒng)

產(chǎn)品關(guān)鍵詞：地源熱泵測(cè)溫，地埋管測(cè)溫，淺層地溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分布式地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

此款系統(tǒng)專門(mén)為地源熱泵生產(chǎn)企業(yè)，新能源技術(shù)安裝公司，地?zé)峋@探公司以及節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)等單位設(shè)計(jì)，通過(guò)連接我司單總線地?zé)犭娎|，以及單通道或多通道485接口采集器，可對(duì)接到貴司單位的軟件系統(tǒng)。歡迎各類單位以及經(jīng)銷商詳詢！此款設(shè)備支持貼牌，具體價(jià)格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)【產(chǎn)品介紹】

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對(duì)建筑物進(jìn)行供熱和供冷.在埋地管換熱器設(shè)計(jì)中,土壤的導(dǎo)熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對(duì)地溫進(jìn)行長(zhǎng)期可靠的監(jiān)測(cè)顯得特別重要。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)土壤導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)測(cè)試時(shí)間要足夠長(zhǎng),測(cè)試時(shí)工況穩(wěn)定后的流體進(jìn)出口及不同深度的溫度會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此地埋測(cè)溫電纜的設(shè)計(jì)顯得尤其重點(diǎn)。較傳統(tǒng)的測(cè)溫電纜設(shè)計(jì)方法，單總線測(cè)溫電纜因?yàn)榻泳€方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

采集服務(wù)器通過(guò)總線將現(xiàn)場(chǎng)與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過(guò)單總線將各溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到總線上。每個(gè)采集模塊可以連接內(nèi)置1-60個(gè)溫度傳感器的測(cè)溫電纜相連。本方案可以對(duì)大型試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，支持180口井或測(cè)溫電纜及1500點(diǎn)以上的觀測(cè)井溫度在線監(jiān)測(cè)。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場(chǎng)的測(cè)試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場(chǎng)的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測(cè)量系統(tǒng)，主要是一套先進(jìn)的基于現(xiàn)場(chǎng)總線和數(shù)字傳感器技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)及分析系統(tǒng)。它能有對(duì)地源熱泵換熱井進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)并保存數(shù)據(jù)，為優(yōu)化地源熱泵設(shè)計(jì)、探討地源熱泵的可持續(xù)運(yùn)行具有參考價(jià)值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點(diǎn)：

１．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長(zhǎng)．采用強(qiáng)驅(qū)動(dòng)模塊，普通線，可以輕松測(cè)量500米深井.

３．的深井土壤檢測(cè)傳感器，防護(hù)等級(jí)達(dá)到ＩＰ６８，可耐壓力高達(dá)5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點(diǎn)總結(jié)：高性價(jià)格比，根據(jù)不同的需求，比你想象的*．

針對(duì)U型管口徑小的問(wèn)題，本系統(tǒng)是傳統(tǒng)鉑電阻測(cè)溫系統(tǒng)理想的替代品. 可應(yīng)用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場(chǎng)的測(cè)試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場(chǎng)的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。

本系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：支持傳感器：18B20高精度深井水溫?cái)?shù)字傳感器，測(cè)井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設(shè)備：遠(yuǎn)距離溫度采集模塊＋測(cè)井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)功能：

1、溫度在線監(jiān)測(cè)

2、報(bào)警功能

3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

4、定時(shí)保存設(shè)置

5、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術(shù)參數(shù)】

1、溫度測(cè)量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負(fù)0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點(diǎn)數(shù)：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設(shè)置）

6、傳輸技術(shù)： RS485、RF(射頻技術(shù))、GPRS

7、測(cè)點(diǎn)線長(zhǎng)：小于350米

8、供電方式： AC220V /內(nèi)置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護(hù)等級(jí)：IP66

使用注意事項(xiàng)：

防水感溫電纜經(jīng)測(cè)試與檢測(cè)，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時(shí)，請(qǐng)按以下方法操作與使用：
1．使用時(shí)，建議將感溫電纜置于U形管內(nèi)以方便后期維護(hù)。
若置與U形管外，請(qǐng)小心操作，做好電纜防護(hù)，防止在安裝過(guò)程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時(shí)，請(qǐng)等待測(cè)物熱平衡后再進(jìn)行測(cè)量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負(fù)，蘭色為信號(hào)線。請(qǐng)嚴(yán)格按照此說(shuō)明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)際使用應(yīng)該限制在150個(gè)節(jié)點(diǎn)以內(nèi)。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯(cuò)能力，但總線不能短路。
6. 系統(tǒng)供電，當(dāng)總線距離在200米以內(nèi)，則可以采用DC9V給現(xiàn)場(chǎng)模塊供電，當(dāng)距離在500米之內(nèi)，可以采用DC12V給系統(tǒng)供電。

【北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司提供定制各個(gè)領(lǐng)域用的測(cè)溫線纜產(chǎn)品介紹】

由北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司推出的地源熱泵溫度場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)，硬件采取先進(jìn)的ARM技術(shù)；上位機(jī)軟件使用編程語(yǔ)言技術(shù)設(shè)計(jì)，富有人性、直觀明了；測(cè)溫傳感器直接封裝在電纜內(nèi)部，根據(jù)客戶距離進(jìn)行封裝。目前該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場(chǎng)檢測(cè)、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監(jiān)測(cè)方法：
　　為了實(shí)現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的診斷，必須首先制定保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的合理的標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，地下土壤溫度的初始值是一個(gè)重要的依據(jù)參數(shù)，它也是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可能產(chǎn)生變化的參數(shù)。如果在一個(gè)或幾個(gè)空調(diào)采暖周期（一般一個(gè)空調(diào)采暖周期為1年）后，系統(tǒng)的取熱和放熱嚴(yán)重不平衡，則這個(gè)初始溫度會(huì)有較大的變化，將會(huì)大大降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率。所以設(shè)計(jì)選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標(biāo)準(zhǔn)。
　　首先對(duì)地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料和房間功能等條件，計(jì)算出該區(qū)域全年供暖、制冷的負(fù)荷，我們根據(jù)該負(fù)荷，選擇合適的系統(tǒng)配置，即地埋管數(shù)量以及必要的輔助冷熱源，并動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運(yùn)行方案運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測(cè)溫傳感器監(jiān)測(cè)土壤的溫度，并且將測(cè)得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概況：

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對(duì)建筑物進(jìn)行供熱和供冷，在埋地管換熱器設(shè)計(jì)中，土壤的導(dǎo)熱系數(shù)是很重要的參數(shù)，而對(duì)地溫進(jìn)行長(zhǎng)期可靠的監(jiān)測(cè)顯得特別重要。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)土壤導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)測(cè)試時(shí)間要足夠長(zhǎng)，測(cè)試時(shí)工況穩(wěn)定后的流體進(jìn)出口及不同深度的溫度會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此地源熱泵地埋測(cè)溫電纜的設(shè)計(jì)顯得尤其重點(diǎn)。較傳統(tǒng)的地源熱泵測(cè)溫電纜設(shè)計(jì)方法，北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的數(shù)字總線式測(cè)溫電纜因?yàn)榻泳€方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質(zhì)等環(huán)境對(duì)空調(diào)換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測(cè)量，目前地源熱泵地埋管測(cè)溫電纜對(duì)于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點(diǎn)的測(cè)溫方式,如果測(cè)量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測(cè)溫線纜若平均放置，即10米放一個(gè)探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個(gè)至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據(jù)以上成本估計(jì)，這口井進(jìn)行地?zé)釡y(cè)溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統(tǒng)的測(cè)溫精度，但對(duì)模擬量數(shù)據(jù)采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，即提供巡檢儀的測(cè)量精度，若能夠在長(zhǎng)距離測(cè)溫的條件下進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對(duì)這一需求，北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司推出“數(shù)字總線式地源熱泵地埋管測(cè)溫電纜”及相應(yīng)系統(tǒng)。礦井深部地溫監(jiān)測(cè)，地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)研究，地源熱泵溫度測(cè)量系統(tǒng)，淺層地?zé)釡y(cè)溫系統(tǒng)。

地源熱泵數(shù)字總線測(cè)溫線纜與傳統(tǒng)測(cè)溫電纜對(duì)比分析：
傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對(duì)溫度進(jìn)行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉(zhuǎn)換及信號(hào)處理電路，近距離時(shí)，其精度及可靠性受環(huán)境影響不大，但當(dāng)大于30米距離傳輸時(shí)，宜采用三線制測(cè)方式，并需定期對(duì)溫度進(jìn)行校正。當(dāng)進(jìn)行多點(diǎn)采集時(shí)，需每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度、系統(tǒng)的精度差，會(huì)受環(huán)境及時(shí)間的影響較大。模塊量傳感器在工作過(guò)程中都是以模擬信號(hào)的形式存在，而檢測(cè)的環(huán)境往往存在電場(chǎng)、磁場(chǎng)等不確定因素，這些因素會(huì)對(duì)電信號(hào)產(chǎn)生較大的干擾，從而影響傳感器實(shí)際的測(cè)量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每年需要進(jìn)行校準(zhǔn)，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的總線式數(shù)字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數(shù)字溫度傳感器采用測(cè)溫芯片作為感應(yīng)元件，感應(yīng)元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩(wěn)定性決定于美國(guó)進(jìn)口測(cè)溫芯片的特性及精度級(jí)別，無(wú)需校正，因數(shù)據(jù)傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長(zhǎng)短不會(huì)對(duì)傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢(shì)。所以數(shù)字總線式測(cè)溫電纜是地源熱泵地埋管管測(cè)溫、地溫能深井和地層溫度監(jiān)測(cè)理想的設(shè)備。數(shù)字總線式數(shù)據(jù)傳感器本身自帶12位高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場(chǎng)總線管理器，直接將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，而每個(gè)傳感器本身都有唯的識(shí)別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實(shí)現(xiàn)一根電纜檢測(cè)很多溫度點(diǎn)的功能。

地源熱泵大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)

一、系統(tǒng)介紹

1、建設(shè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可監(jiān)測(cè)大樓內(nèi)室內(nèi)溫度；熱泵機(jī)組空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、

壓力、流量；系統(tǒng)空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、壓力、流量；熱泵機(jī)組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數(shù)；地溫場(chǎng)的變化等，實(shí)現(xiàn)熱泵機(jī)組運(yùn)行情況 24 小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，異常情況預(yù)

警，做到真正的無(wú)人值守?？蓪?duì)熱泵系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對(duì)地溫場(chǎng)的影響以及能效

比等進(jìn)行綜合的科學(xué)評(píng)價(jià)，為進(jìn)一步示范推廣與系統(tǒng)優(yōu)化的工作提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)依據(jù)。

具體測(cè)量要求如下：

1）各熱泵機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行情況；

2）室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

3）室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)及變化曲線；

4）機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

5）機(jī)房?jī)?nèi)地埋管側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

6）機(jī)房?jī)?nèi)用電設(shè)備的電流、電壓、功率、電能等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

7）地溫場(chǎng)內(nèi)不同深度的地溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統(tǒng) COP 分析以及系統(tǒng)節(jié)能量的評(píng)價(jià)分析。

2、自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)建成以后可以對(duì)已經(jīng)安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的地?zé)峋畬?shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分

析展示，可實(shí)現(xiàn)地?zé)峋突毓嗑乃?、水溫、流量?shí)施傳輸分析，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況預(yù)

警，做到實(shí)時(shí)監(jiān)管，有地?zé)峋\(yùn)行的穩(wěn)定性。

1）開(kāi)采水量及回水水量的流量監(jiān)測(cè)及變化曲線；

2）開(kāi)采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測(cè)及變化曲線；

3）開(kāi)采井井內(nèi)水位監(jiān)測(cè)及變化曲線；

電法勘探方法在水文和工程地質(zhì)中的應(yīng)用

推薦產(chǎn)品如下：