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地電阻探測資料之空間解析度探討

地電阻探測於工程實務的應用上,由傳統的一維水平與垂直深度探 測,逐漸發展至二維的地層剖面,近年來更進展至三維整體區域性調查

(Shima and Kamiya, 1990; Loke 2001)。但由於三維探測所需電極棒數目相 對較多,因此佈線時耗費人力與時間,較為不經濟,且由於三維探測所得

3.01(Loke, 2002),在電極排列方式的選擇上,使用的是訊號強度較強,於 現地監測時常使用的Wenner array(尤仁弘,2006)。此外本研究固定所模 擬測線展距,以探討在相同探測深度下的解析能力,而數值地層模型的部

份,將地層的地質分佈配置成馬賽克方格的型態,如圖3- 2 所示。圖 3- 2 中之表格則為相關的變動解析參數,包括馬賽克方格大小、方格水平及垂 直間距、表層間距、電極間距以及方格和背景的電阻率值。一開始的數值 模型,先以分佈較為均質的馬賽克方格作為初始模型,並且以方格大小 A 做為基準值,後續各解析參數的變動都以此基準值為變動的依據來做探 討,其模擬結果將於第四章中詳述。初始模型的方格水平向間距Bx、垂直 向間距 By 以及方格距地表間距 C 皆設定等於方格大小 A,且電極間距 D 的初始設定也等於方格大小 A;在一般的地質條件中,通常是大範圍砂礫 石岩塊等高電阻率分佈,中間夾雜泥質、粉質土層或岩層破碎帶含水等所 反映出的低電阻率區塊,因此初始模型以高電阻率1000(Ω-m)為其模型 背景值,並以低電阻率500(Ω-m)為馬賽克方格值。正算數值模擬的設定 流程如下:

1. 輸入所模擬電極數目、電極間距、電極排列方式、探測深度參數等等。

2. 背景值初始設定為 1000(Ω-m),依預計模擬馬賽克方格大小與位 置,將方格設定為500(Ω-m)。

3. 選擇有限元素法控制網格計算,為減低反算前因誤差造成變異,故不 給予高斯隨機誤差增量。

圖3- 2 正算模擬示意圖與相關模擬參數

經正算後得到的視電阻率剖面,需再經過反算軟體的分析以獲得量測 後電阻率剖面,研究中使用的反算軟體為 RES2DINV ver. 3.54z(Loke, 2002),並以此剖面與各次所模擬的馬賽克方格模型做比對;為了避免各剖 面間色階分布區間差異性所造成的視覺誤判,必須將各反算後的電阻率剖 面結果的色階加以統一後,再做進一步的分析與探討;如圖3- 3 為例,其 馬賽克方格大小A=2m、方格間距 Bx=2m、By=2m、表層間距 C=2m,當電 極間距 D=A/2、A、2A 時的馬賽克方格模型(圖 a)及其反算後的電阻率 剖面結果(圖b),經由比對a、b 兩圖的馬賽克方格幾何相關位置以及電阻

值的大小後,發現當電極間距 D 越小時,上層方格可更顯著的解析出來,

反算後的結果會與數值模型越接近,因此解析度越好,但下層方格則因相 對深層解析度較低而無法由反算結果中清楚解析出。後續即利用上述相互 對照的方式,在不同解析參數的情況下,對正算模擬馬賽克模型的結果進 行參數化分析。

圖3- 3 正算模型與反算結果(a)馬賽克方格(b)反算結果