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摘要：我国在上个世纪三十年代就已经在水文地质和工程地质中应用高密度电法，并随着科学技术的不断发展以及实践改进，目前高密度电法的应用效果、方法技术、基础理论都得到了进一步的优化和完善。随着社会经济的快速发展，我国城镇化建设和工业化建设进程不断加快，再加上对各种资源能源需求的加大，各种工程的数量和规模都有所增加，因此对高密度电法的应用范围更加广泛。本文主要是对高密度电法、在水文地质和工程地质中对高密度电法的应用两个方面做出详细的分析和研究。
关键词：水文地质；工程地质；高密度电法；应用效果
高密度电法作为一种电探方法，主要就是为了更好调查和建设水文地质与工程地质而研究出来的，具有信息量大、测点密度高等特点，其探测原理是介质电性差异，勘探自然电场和人工电厂发生的变化，目前已经逐渐在水文地质和工程地质中得到广泛应用。如果在野外测量中应用高密度电法，一般需要先在一个剖面上集中所有电极，并利用电极转换开关来转换数据，借助电测仪来采集数据。通过使用高密度电法，在实际操作中不会受到电磁的严重干扰，并且故障发生率也大大降低，地质勘探的速度和准确率都显著提升。由于在高密度电法中测点的密度比较高，进而也就会采集到更多的数据，集中了电测探法和电剖面法的优势。除了在水文地质和工程地质中得到应用之外，高密度电法也逐渐开始在岩溶发育区探测、地层划分工作、采矿区工作查明、管线探测等各项工作中都得到充分应用。
一、高密度电法概述
（一）原理
高密度电法的原理与常规电阻率法具有一定的一致性，两者之间的差别表现为高密度电法在观测过程中，专门设置了高密度观测点，属于阵列勘探法。其工作原理为，在野外工作过程中，将所有电极都放置到剖面上，利用电测仪和程控电极转换开关来实现数据采集[1]。
（二）优点
高密度电法的优点主要表现在四个方面：一是电极布置工作可以一次性完成，进而电磁干扰和故障发生率显著减少，工作效率大大提升。二是在野外测量中，可以同时排列多种电极，所采集到的涉及地点断面数据更多。三是在采集野外数据的过程中，采集作业能够实现半自动化或自动化，采集效率显著提升，同时手工操作失误也明显降低[2]。四是随着不断发展的反演方法和探测技术，高密度电阻率成像法技术也得到进一步提升，实现三维跨越，地电资料解释精度在一定程度上显著提高。
（三）方法概述
高密度电法的本质是一种直流电阻率法，但供电电流仍然是低频交流电，供电频率控制在20-30HZ范围内。在具体应用过程中，两测点的点距控制在2m之内，并且具备剖面和测深两种功能。由此可见，通过高密度电法所采集到的信息量，能够达到常规电阻率法的数百倍。
（四）测定方法
在本文中高密度电法的测定方法主要采用温奈尔装置来解释。如下图所示，其中供电电极为C1、C2，测量电极为P1、P2，两电机之间的距离设为a，△ABC为等腰直角三角形，∠B为直角，C1与P1的中点为B点，C2与P2的中点为C点，其中B点为观测点。从测线方法打入若干个电极，在完成观测之后移动距离a，这样就能够得到一系列的电阻值。然后调整电极之间的距离，再次按照上述操作获得另一组系列数值，通过在电阻率断面上绘制出观测到的数值，就会呈现出倒梯形的形状[3]。相关人员对数据进行处理，进而得出电阻率分布断面图，并以此为依据了解地下地质构造、地层分布等情况。
图1
二、在水文地质和工程地质中对高密度电法的应用
在水文地质和工程地质中，一般主要是在地下水勘测中应用高密度电法。
（一）任务和目的
本文以某地区的水文地质和工程地质探测为例，该地区属于花岗岩地质，由于受到废水污染，水质条件比较差，一般浅层水都不符合饮用标准。为了解决饮水问题，当地政府预计打一口深水井，提取并分析基岩裂缝中的水，判断是否符合饮用标准。其任务除了需要确保水质能够符合饮用标准之外，还需要将出水量控制在Q＞5m3/h，因此在这一过程中就可以使用高密度电法[4]。
（二）测区概况
该地区为丘陵地形，构造简单，地层分布主要以第四系地层和玲珑花岗岩为主。其中第四系地层中的主要成分为卵石、砂以及粉土，地层厚度仅为数米，并且主要分布在沟谷和山脚中；玲珑花岗岩的分布比较广，且存在大面积裸露，而在沟谷和山脚中有一部分被第四系地层覆盖。不存在大规模的断裂构造，其中存在的小部分断裂构造方向为NNE向[5]。通过结合相关资料，技术人员预估地下水位在100m左右。由于地质性质不同，各岩石电阻也存在一定差异，花岗岩完好的话，电阻率＞1500Ω•m；如果受到风化破碎的话，电阻率则为500-1000Ω•m；第四系地层电阻率为30-250Ω•m。从整体上来说，该地区基本上具备地球物理前提条件。
（三）外业工作
为了保证顺利完成外业工作，降低工作难度，可以根据地形地貌选择较为平坦的地区，在与NNE向垂直的方向分别设置两条测线，长度为500m，将距离a和点距都设置为5m，设置101根电极，测试深度为1a-33a范围之内，应用温奈尔装置。
（四）解释推断
通过绘制电阻率垂直构造突出断面图可以看出，在320m-350m的断面位置电阻存在异常，宽度在30m左右，垂直发育，电阻率等级低，电阻异常垂直方向深度＞100m。同时在其他测试线当中也存在相同情况，通过连接两个测试线当中的异常区域，连线走向为NE向，偏离15°。该走向与NNE走向完全一致。由此可以看出，该条电阻异常带就是原先预测的构造裂隙带，将深水井的位置放置在该裂隙带范围内，找到理想水源的可能性比较大[6]。
（五）应用效果
按照上述解释推断的结果，工作人员将钻井的位置确定在离测线330m的位置，当孔深深度在214.02m的时候抽取其中的水源进行检验得出，Q=6.35m3/h，通过综合研究分析确定该水源符合应用水标准要求，达到了委托方的要求。
结语：作为一种较为先进的电探方法，高密度电法主要是利用各项先进科学技术，在勘察过程中最大限的防止故障发生，电磁干扰大大减少，工作效率显著提高。同时在实际作业过程中，还能够实现自动化采集，所获得的信息数据较多，在工作效率提高的同时，工作中的人工失误也明显减少。由此可以看出，通过在水文地质以及工程地质中应用高密度电法，为后续各项工作的顺利开展提供保障，值得推广。但其中需要注意的是，虽然高密度电法能够精确、深探测、高效率的完成地电剖面成像，是有效的水文地质和工程地质勘查方法，但该方法的分辨率不太高，因此在具体应用过程中还需要结合电测井、电法勘探等方法，实现精细地质解释。在本次调查研究结果中显示，在该区域采用高密度电法来勘测地下水，顺利找出符合标准要求的水源。
参考文献：
[1]刘春超.高密度电法在水文地质和工程地质中的运用[J].资源信息与工程，2017，（03）：71-72.
[2]陈松，余绍文，刘怀庆，漆剑，刘道涵.高密度电法在水文地质调查中的应用研究——以江平圩幅为例[J].地球物理学进展，2017，（02）：849-855.
[3]刘向前，王克娜.高密度电法在水文地质和工程地质中的应用[J].有色金属文摘，2015，（03）：120-121.
[4]陈金.高密度电法在水文地质和工程地质中的应用[J].门窗，2015，（01）：242.
[5]付杰.高密度电法在水文地质和工程地质中的应用[J].黑龙江水利科技，2014，（02）：25-27.
[6]汤浩，谢蒙，许进和.高密度电法在水文地质和工程地质中的应用[J].人民珠江，2011，（S1）：39-41.