過去幾年以來,地電阻法應用在地下水位與含水岩層破碎帶調查方 面,因地下水電阻率與地質材料電阻率差異甚大,時常獲得顯著結果。作 者將地電阻法輔助應用在一般地質調查,有些案例在30 公尺以上的探測,
似乎沒有顯著的效果,進而以數值模擬成果列於下述,以輔助未來實際案 例的電阻率影像判識,避免電探資料之過度解釋其解析能力。主要結論分 數述下,
(1)案例研究
1.寶山二號水庫的案例顯示在地層具有傾斜構造時,若測線為垂直岩 層走向,結果顯示因岩層厚度較薄,電阻率影像剖面位於淺層(約 5 公尺) 結果顯示岩層互層且傾斜特徵,影像剖面於更深者;測線位於平行岩層走 向測線,影像剖面的結果顯示,對於水平層狀地層在淺層變化,電阻率值 沒有明顯改變,直到深度十五公尺,電阻率值由低電阻率值漸漸升至高電 阻率,且電阻率變化為水平界面。其結果似乎受到層面厚度不足,電阻率 對比值低,測線邊界為陡坡因素影響,無法彰顯岩層特徵。
2.恆春東門溪案例,位於溪邊河床以 Wenner-Schlumberger 進行施測欲 獲得阻水層位置,影像剖面結果顯示上部高低電阻率界面與實際地下水位 相近,其地下水位面以下沉質泥土層、礫石層與泥岩的電阻率差異不大,
似乎無法得知阻水層位置,因沒有更深於35 公尺電阻率分佈資料,推測施 測的測深不足為主要因素。
3.交大博愛校區案例中,鑽探孔資料顯示兩孔之間岩盤深度從東南方 往西北方由淺至深,高差約為6 公尺,從電阻率影像剖面得知電阻率分佈 性質與岩盤變化方向相同。藉由鑽探資料得知,砂質礫石層與砂岩顯示為 高電阻率區,但可能因其電阻率差一小,無法準確判識岩盤界面位置。
4.三姓橋案例之電探結果彰顯出地層傾斜構造特性,推測原因為高低 電阻率差值大,探測深度與夾層厚度足夠顯示高電阻率特性,若以Wenner 施測,正好顯示其盲點為側向涵蓋範圍與測深不如Pole-Pole,進而無法得 知傾斜構造,然而其淺層結果提供給Pole-Pole 比對的輔助。
5.當以地電阻率進行資料影像判識時,其色階值的設定會影響肉眼上 的判識,需藉由電阻率值大小或調查目標之電阻率值判識,才能避免判識 上的錯誤。
6.當現地狀況不符合真實二維條件或有特殊邊界條件之干擾,若未能 在反算分析中合理考慮,將使得反算結果效果不佳。
7.由不同案例結果的電阻率影像剖面顯示,電阻率界面側向變化趨勢 似乎常較垂直變化顯著。
(2)空間解析度探討
適度的正算模擬與相對應之反算分析,常有助於了解空間解析特性,
正算模擬之反算結果顯示在電阻率變化界面出現電阻率漸變帶,反算電阻 率值與模型電阻率值會出現差異,本研究空間解析度探討分為五種模型:
1.在單一水平界面靈敏度分析中,當高電阻率層在低電阻率層之上 時,得知最大靈敏度值位於真實層面位置付近,當為相反情形時,最大靈 敏度值遠深於界面位置。若界面位置固定深度時,高低電阻率值差異愈大,
其靈敏度皆愈高。模擬資料之反算結果在層面位置會出現漸變帶,隨深度 下移,漸變帶增寬,在界面附近電阻率之變化率減少;高低電阻率值差異 愈大,漸變帶似乎無明顯改變,在界面附近電阻率之變化率減少,又從反 算模型高低電阻率層結果得知,低電阻率層的反算結果皆逼近模型電阻率 值,高電阻率層在下方則出現差異。
面深度位置愈深,會致使靈敏度降低之外,亦使得反算結果之漸變帶增加,
夾層內電阻率值差異增加,迅速降低垂直解析度;若為厚度增加,致使靈 敏度提高外,亦使得夾層電阻率值差異減少,增加垂直解析能力,因此當 夾層位於淺層,厚度愈大,表示愈能探測其界面位置與夾層厚度。倘若夾 層為低電阻率,反算結果相較於高電阻率夾層,得到不錯的反算低電阻率 夾層區,但低電阻率層下方之高電阻率層之反算結果將受到影響。
3.垂直界面(Vertical fault)反算結果顯示深度愈深側向漸變帶愈寬,其寬 度漸增,代表隨深度增加,側向解析能力降低;其中漸變帶出現在高電阻 率區內,反算結果亦顯示電阻率在高電阻率區有所跳動,在低電阻率區則 接近模型值,此彰顯出低電阻率區反算結果佳。
4.垂直夾層界面探討中,Wenner 的漸變帶寬不因深度愈深而有明顯增 加,Pole-Pole 則與 Wenner 相反,其漸變帶隨著深度增加而有顯著的擴大;
此外,愈深層反算電阻率值與模型電阻率值差異愈大,若夾層厚度增加或 高低電阻率差值增大,將使得反算電阻率值與模型電阻率值差異減小,但 Pole-Pole 在深層不明顯,當高電阻率夾層時,Pole-Pole 的反算電阻率值與 模型電阻率值差異甚大,表示其側向解析能力因測深愈深,迅速降低。
5.均質均向ρ1介質內含有方形介質ρ2情況下,反算結果顯示,若ρ2 為低電阻率介質,其解析能力較高電阻率介質佳;但兩側與下方高電阻率 之結果會造成誤差。隨著ρ2介質深度位置愈深,其垂直解析度與側像解析 度皆降低甚多。
6.綜合五種模型結果,若在相同條件下,Wenner 的靈敏度、界面之漸 變帶誤差、反算模型電阻率值誤差皆優於 Pole-Pole,可知 Wenner 在垂直 解析度或者是側向解析度皆比Pole-Pole 為佳。探測目標愈淺,幾何形狀愈 大,高低電阻率差值大者,具有較佳的空間解析能力,其中若欲探測目標 為低電阻率者,效果更為顯著。由此探討可知,影響二維空間解析度能力 因素簡單歸納如下:
a. 探測目標深度位置:目標愈深,影像愈失真。
b. 探測目標幾何形狀:目標幾何形狀愈大,愈能凸顯目標的電阻率值。
c. 探測目標電阻率值:若為低電阻率介質,反算效果佳。
d. 電阻率差值(反射係數):從反算結果得知,反射係數絕對值在 0.3~0.8 範圍內,隨著反射係數絕對值增加似乎會得到不錯效果,當高電阻率層 在低電阻率層之上或低電阻率夾層時,反射係數高達-0.9 時,在高電阻 率層易出現反算錯誤結果;若反射係數絕對值為 0.1,0.2 時,反算結果 無法明顯區別其差異。