土壤电阻率测试方法及成果分析

摘 要：柬埔寨甘再水电站工程位于Kamchay河干流上，土壤电阻率测包括大坝枢纽、PH1 引水发电系统、PH2 下游反调节堰电站厂坝区。土壤电阻率是接地工程计算中一个常用的参数，直接影响接地装置接地电阻的大小、地网地面电位分布、接触电压和跨步电压。本文介绍了柬埔寨甘再水电站工程土壤电阻率的测试的主要方法，即四极法和对该工程土壤电阻率的成果简要分析。

关键词：柬埔寨甘再水电站工程 土壤电阻率 接地电阻 四极法 分析

一、引言

土壤电阻率测试工作对于我院来说是一门新课题，大家以前都没有接触过。本次柬埔寨甘再水电站工程土壤电阻率测试，我们是在逐渐摸索与学习中完成这项任务的，通过上报测试报告，业主、设计、监理对我们的测试成果相当满意，说明我们的第一步是迈成功的。

柬埔寨甘再水电站工程位于Kamchay河干流上，Kamchay河位于Elephant山脉南端，PhnomPenh的西南。工程位于柬埔寨王国西南贡布省（Kampot）境内，距首都金边西南部约150km，坝址距省会城市贡布约15km。该工程的主要任务是发电，水电站总装机容量为193.2MW，年平均发电量为4.98亿KWh。

枢纽布置主要包括三大部分：（1）首部重力坝枢纽。由碾压混凝土重力坝、坝顶5孔开敞式溢洪道、坝后PH3电站引水发电系统等组成。（2）PH1引水发电系统。由岸塔式进水口、发电引水隧洞、调压室、PH1地面厂房以及安装间、副厂房等组成。（3）下游反调节堰枢纽。由开敞式无闸溢流堰、泄洪冲砂闸、河床贯流机组厂房PH2等组成。

二、测试目的

电站接地系统是电站安全运行的基本保证之一，它主要供电气设备的工作接地、保护接地与建筑物的防雷使用接地系统的接地电阻大小是该系统重要指标之一，接地电阻是直接反映出接地情况是否符合规范要求的一个重要指标。对于接地装置而言，要求其接地电阻越小越好，因为接地电阻越小，散流越快，跨步电压、接触电压也越小。而影响接地电阻的主要因素有土壤电阻率，接地体的尺寸、形状及埋入深度，接地线与接地体的连接等，而土壤电阻率的高低又是直接影响接地电阻大小的重要条件。因此，测试土壤电阻率，对接地装置的正确设计起着决定性作用，具有重要的意义。

三、测试方法

测量土壤电阻率的方法较多，有土壤试样分析法、电磁测探法、两极法、三极法和四极法等。对大体积未翻动过土壤进行电阻率测量，最准确的方法是四极法。本次柬埔寨甘再水电站土壤电阻率在过程中，我们选择用四极法。测试时将四个测试接地棒电极以小于“5%a”的深度，相等的距离“a”打入地面（如图1）。

本次土壤电阻率测试选用MI2127接地电阻测试仪进行测试。

仪器名称：多功能接地电阻测试仪 型号：德国美翠(METREL）MI2127

性能指标： 土壤电阻率测试：

范围： 0-1999K Ω M 计算：ρ=2 лａ Re 电极距离： 0-30m

显示范围ρ（Ωm） 分辨率（Ωm） 精 度

0.00 ~ 19.99 0.01 根据RE的测量精度而定

ρ＝2πa RE

20.0 ~ 199.9 0.1

200 ~ 1999 1

2.00k ~ 19.99k 10

20.0k ~ 199.9k 0.1k ±（5%读数）

200k ~ 999k （a＜8m）

200k ~ 1999k （a ≥ 8m） 1k

接地电阻测试（四线方法）

范围： 0-19.99K Ω 分辨率： 0.01 ； 0.1 ； 1 ； 10 Ω 精度： + （ 2%+3 位）

测试电压：

由于我们测试采用的仪器SMARTEC/MI2127接地电阻测试仪可以直接测读到电阻率“ρ”，因此在测试中只需要确定好极间距离“a”即可。在确定好极间距离“a”后，将四根测试棒电极以相等的距离打入待测点，四根电极采用直径不小于18mm、长度为1500 mm的圆钢。连接SMARTEC/MI2127接地电阻测试仪导线，在SMARTEC/MI2127接地电阻测试仪中设置测试接地电极之间的适当距离“a”，然后测读出该点的电阻率。为了确保测量结果的准确性，我们通过适当调整电极位置获取了5组以上的数据。

四、测试成果分析

此次电阻率测试包括大坝枢纽、PH1引水发电系统、PH2下游反调节堰厂坝区。

由于该电站地层结构复杂，测试难度还是比较大。

1、大坝枢纽主要测试左右坝肩、大坝基础、PH3电站引水发电系统和水电阻率，共测试7个点。分别为D01、D02、D03、D04、D05、D06和D07，其中D05和D06为PH3厂房土壤电阻率测试点、D07为大坝区水电阻率测试点。

测试成果表如下： 大坝枢纽测试成果表

测点编号 测试位置 名 称 测试值、电极深度及极间距离

电极深度m 500 750 1000 1250 1500

极间距离m 10 15 20 25 30

D01 左坝肩 电阻率(Ωm) 1213 1368 1317 1254 1198

D02 右坝肩 电阻率(Ωm) 1471 1643 1443 1376 1244

电极深度m 500 750 1000 1250 1500

极间距离m 10 15 20 25 30

D03 大坝基础 电阻率(Ωm) 277 356 224 163.3 141

D04 大坝基础 电阻率(Ωm) 327 493 364 237 206

D05 PH3厂房 电阻率(Ωm) 927 802 673 566 518

D06 PH3厂房 电阻率(Ωm) 935 789 625 543 527

D07 河水 电阻率(Ωm) 277 356 224 163.3 141

根据测试结果分析可以看出，左右坝肩电阻率均在1000Ωm以上。

D03和D04测试点区已开挖至基岩面，且均处在有渗漏水的潮湿地区，受渗漏水的影响，电阻率较低。

PH3厂房区由于土建施工已大大改变了原有表面地层结构，测试区主要为碎石土，基岩为石英砂岩、粉砂质泥岩和细砂岩，且高程较底，离河床较近，土壤内部均有渗漏水。因此，电阻率比较低。

大坝处的河水有轻度的污染，在河水中分部较多的漂石，对水质起到了一定的净化作用，因此电阻率测试值还是反映了较为真实的情况。

2、PH1引水发电系统主要测试进水口和厂区两部分，共测试10个点。分别为D01、D02、D03、D04、D05、D06、D07、D08、、D09和D10，其中D01、D02、D03和D04四点位于进水口，D05、D06、D07、D08、、D09和D10位与厂房区。该处土层未破坏，原有表面地层结构保存良好，测试值反映了该处真实的土壤电阻率。测试成果表如下：

PH1水电站由进水口表层土壤在施工过程中已被破坏，测试区域为表层土壤以下土壤电阻率，表部为残坡积块碎石土，结构松散，电阻率也较大，均值在1500Ωm以上。

从测试成果分析看出，厂区随着高程的变化，电阻率与高程呈正向变化的关系，土壤内部渗漏水也对此有一定的影响。

3、PH2下游反调节堰厂坝区共测试9个点，分别为D01、D02、D03、D04、D05、D06、D07、D08和D09，其中D01和D09为水电阻率测试点。测试成果表如下：PH2下游反调节堰厂坝区测试成果表

测点编号 测试位置 名 称 测试值、电极深度及极间距离

电极深度m 80 180 280 380 480

极间距离m 2 4 6 8 10

D01 河水 电阻率(Ωm) 302 279 254 251 246.7

D02 厂区 电阻率(Ωm) 547 625 614 583 565

D03 电阻率(Ωm) 383 475 394 336 327

D04 电阻率(Ωm) 1665 2060 1903 2190 2200

D05 电阻率(Ωm) 1948 2140 1755 1417 1446

D06 电阻率(Ωm) 698 629 565 433 389

D07 电阻率(Ωm) 1755 2180 2040 1955 1921

D08 电阻率(Ωm) 2040 2940 2816 2640 2180

D09 河水 电阻率(Ωm) 136 126 105.4 103.8 98

根据测试结果分析可以看出，该地区在少雨季节电阻率均在1000Ωm以上。D02、D03和D06三点已开挖到了基岩面，且均处在由渗漏水的潮湿地区，受渗漏水的影响，电阻率比较低。由于反调节的污水直接抽排到甘再河内部，D09点正好位于这个掺杂了污水的区域，电阻率要比D01点小。D01点所处的位置水质清澈，电阻率就要大些。

五、结语

土壤电阻率的大小直接关系到接地装置接地电阻的大小，是接地计算中一个重要的参数。四极法测量土壤电阻率，是一种常用方法，且测值准确。柬埔寨甘再水电站土壤电阻率的测试，为我们以后的电阻率测试工作打下了坚实的基础。

作者简介：江世勇，1974年1月21日出生，男,汉族，籍贯湖南长沙市，学历：本科，工程师，研究方向：水电工程 从事工作水利水电工程施工。