2.3 视在电阻率

如果所测视在电阻率大致相同，那么，我们可以认为土壤电阻率大致均匀，视在电阻率的平均值即为土壤的实际电阻率。

如果所测视在电阻率变化较大，那么情况将会复杂得多。

2.3.1 两层土壤视在电阻率

对于存在垂直分层的情况，一般可应用图2-3所示的典型的两层土壤模型。

图2-3 典型的两层土壤模型

上层土壤厚度为s，电阻率为ρ₁；下层土壤无限厚，电阻率为ρ₂。对于这种典型情况，四极法所测视在电阻率值为一综合值，表达式如下：

式中 ρ₁——上层土壤电阻率；

ρ₂——下层土壤电阻率；

s——上层土壤电阻率厚度；

a——电极间距；

ρ_a——实测视在电阻率。

由此可见，实际所测视在电阻率ρ_a为一非常复杂的参数，随极间距离a不断变化。

对于ρ₁=50Ω·m，ρ₂=600Ω·m，s=3m的两层结构，极间距离a分别取5、10、15、20、30、40m…，代入式（2-4），则可算得视在电阻率值ρ_a分别为56.0、74.6、100.4、126.2、172.7、212.5Ω·m…。对于这样的两层结构，不同极间距离所对应的视在电阻率曲线如图2-4所示。

图2-4 50Ω·m-3m-600Ω·m两层土壤的视在电阻率曲线

换而言之，当极间距离取5、10、15、20、30、40m…，测量得到视在电阻率分别为56.0、74.6、100.4、126.2、172.7、212.5Ω·m…，实际上就两层土壤。非常遗憾的是，很多工程师误认为是多层土壤，每一个不同的视在电阻率对应一层，如果测得6个不同的视在电阻率，则有6层土壤。甚至一些有关接地的书籍资料中也有同样的错误。例如，本书参考文献[12]指出，一般测得的ρ_a值反应的是0.75a深处的数值。这很离奇，随便一种两层土壤都会因此而被误分成很多层了。

图2-5所示的4条曲线是根据式（2-4）描绘成而的，每1条都是理想的两层土壤视在电阻率曲线图，自上往下四条曲线依次描述了如下4种理想的两层土壤电阻率结构：

1）400Ω·m—5m—800Ω·m（即上层视在电阻率为400Ω·m，厚度为5m，下层视在电阻率为800Ω·m）；

2）400Ω·m—5m—600Ω·m；

3）400Ω·m—5m—200Ω·m；

4）400Ω·m—5m—100Ω·m。

图中4条曲线为理想的两层土壤视在电阻率曲线图。也就是说，当你实测视在电阻率所描绘的曲线图呈类似特征时，一般就两层结构。实测视在电阻率所描绘的曲线图与上述4条曲线中的哪一条最接近，则土壤分层结构也与哪一条所反映的最接近。

图2-5 4种理想的两层土壤的视在电阻率曲线

2.3.2 如何解析两层土壤视在电阻率

显然，分析两层土壤模型的计算量相当大，除非借助软件程序，否则，工作量将是不可想象的。

就目前而言，国内各大电力、水利勘测等设计院大多放弃了两层土壤视在电阻率的细致分析工作，一般都是凭着经验、感觉大致评估，往往会出现较大的误差。只有极少数单位可借助先进的软件程序进行准确分析，这样的软件包通常需花费数万元购进。而作者提供下载的Excel计算表格（“视电阻率分析”）也能帮助大家实现同样功能（参看本书第7章）。

IEEE Std 80—2000提供的视在电阻率数据，见表2-1。

表2-1 IEEE Std 80—2000提供的视在电阻率数据

（续）

将上述数据输入Excel计算表格，调整s、ρ₁、ρ₂，使模拟视在电阻率曲线图最大限度地逼近实测视在电阻率曲线图，如图2-6所示。

图2-6 Excel计算表格计算模拟视在电阻率

当s=6.1、ρ₁=300、ρ₂=100时，理想的模拟视在电阻率与实测视在电阻率基本吻合。因此，我们可认为该土壤表层电阻率300Ω·m，厚度6.1m，下层电阻率100Ω·m。这与IEEE Std 80—2000中所提供的最终结果一致。