T/CSER-015-2023 场地环境信息地球物理探测技术指南

场地环境信息地球物理探测技术指南
Environmental information geophysics technical guide for site
（发布稿）
T/CSER-015-2023
团体标准
2023-12-14 发布2023-12-30 实施
中关村众信土壤修复产业技术创新联盟发布
ICS 13.080
CCS Z50

T/CSER-015-2023
I
目次
目次...............................................................................................................................I
前言...............................................................................................................................II
1 适用范围......................................................................................................................1
2 规范性引用文件........................................................................................................... 1
3 术语与定义.................................................................................................................. 1
4 工作程序和内容........................................................................................................... 2
5 频率域水平线圈感应电磁法..........................................................................................8
6 探地雷达法................................................................................................................ 10
7 高密度电阻率法......................................................................................................... 13
附件A 技术报告编制大纲............................................................................................. 17
附件B 野外记录表格.................................................................................................... 18
附件C 地球物理探测技术原理...................................................................................... 21
附件D 地球物理探测技术适用性...................................................................................25
附件E 常见介质物性资料..............................................................................................26
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II
前言
为全面贯彻落实《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国土壤污染防治法》、
《土壤污染防治行动计划》（国发〔2016〕31 号）、《中华人民共和国水污染防治法》和
《全国地下水污染防治规划（2011—2020 年）》（环发[2011]128 号），加快推进我国建设
用地污染防治工作，增强非侵入式地球物理探测技术在建设用地土壤和地下水污染状况调查
与污染防治工作中使用的科学性和规范性，特制定本技术指南。
本技术指南按照GB/T 1.1-2020 给出的规则起草。
本标准由中关村众信土壤修复产业技术创新联盟归口管理。
本技术指南由深圳市赛盈地脉技术有限公司组织实施。
本标准主要起草单位：深圳市赛盈地脉技术有限公司、生态环境部土壤与农业农村生态
环境监管技术中心、深圳市南科环保科技有限公司、生态环境部华南环境科学研究所、中
地华北（北京）工程技术研究院有限公司、深圳市工勘岩土集团有限公司、深圳市深勘工程
咨询有限公司、福建省水利水电勘测设计研究院有限公司、深圳市天地互通科技有限公司。
本标准主要起草人：袁泉、刘兴昌、潘临、韩春媚、陈娟、刘君全、刘玉梅、李晶、赵
坤荣、骆慧斌、严佩嘉、王超凡、王立国、赵家福、李红波、贾海鹏、侯刘锁、李根强、黄
斌彩、蒋云魁、刘涛、黄华。
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场地环境信息地球物理探测技术指南
1 适用范围
本指南适用于已知有土壤或地下水污染存在或疑似有土壤或地下水污染存在的场地的
调查。
本指南适用于需要确定场地污染程度和范围的调查。
本标准允许扩展，但扩展时不得与本标准内容相冲突。
2 规范性引用文件
HJ 25.1 《建设用地土壤污染状况调查技术导则》
HJ 25.2 《建设用地土壤和地下水污染风险管控和修复监测技术导则》
HJ/T 166 《土壤环境监测技术规范》
HJ 164 《地下水环境监测技术规范》
CJJ/T 7 《城市工程地球物理探测标准》
DZ/T 0073 《电阻率剖面法技术规程》
DZ/T 0072 《电阻率测深法技术规程》
DZ/T 0153 《物化探工程测量规程》
3 术语与定义
下列术语和定义适用于本指南。
3.1
环境地球物理environmental geophysics
环境科学与地球物理学融合交叉的边缘性学科，利用地球物理学的理论和方法对地球物
理场进行调查和监测，提供包括自然因素和人为因素引起的环境地质变化信息，解决环境污
染的监测、生态环境变化预测、环境修复效果检查等方面的问题。
3.2
频率域水平线圈感应电磁法frequency domain horizontal-loop induction
electromagnetic method, EM
在地表将发射线圈通以可变频率的交流电（通常为声频范围），产生随时间而变动的原
生磁场，在地表以一接收线圈收录次生磁场强度，可以借此了解地下地层导电性分布情形，
进而推测地层的电性构造及异常体。
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2
3.3
探地雷达法ground-penetrating radar method, GPR
利用高频电磁波以宽频带短脉冲形式，由地面通过发射天线送入地下，经地下地层或目
的体反射后返回地面，根据所接收的雷达波波形、强度、相位及几何形态进行分析，从而达
到对目标体的探测，解决相关地质问题的一种电磁波法。
3.4
高密度电阻率法electrical resistivity tomography, ERT
通过电极阵列技术同时实现电剖面和电测深测量，获得二维或三维的电阻率空间分布，
进而研究解决相关问题的电阻率法。
3.5
分辨率resolution
地球物理方法所能分辨的地下目标的最小几何尺寸，可分为横向分辨率和纵向分辨率。
4 工作程序和内容
4.1 总体方案及技术
总体工作流程包括场地基础资料和数据收集、现场踏勘与人员访谈、地球物理探测技术
选择、测线布设、数据采集、数据解译、质量控制及成果编绘等环节，如图1 所示。
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图1 工作流程图
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4.2 场地基础资料收集
通过资料收集、现场踏勘及人员访谈等方式，收集场地气象、水文、地形地貌、地质、
水文地质、物性等基础资料。根据场地物性特征、水文地质条件，结合调查的目的和工作条
件，制定场地地球物理方法探测的工作方案。收集资料参考表1，相关极化率、物性测试、
介质电阻率、相对介电常数和衰减常数见附录E。
表1 场地基础资料收集
类型内容
气象资料
场地及附近区域多年平均及月平均降水量、蒸发量、气温等资料，大气及降水中主要
污染物信息
水文资料
收集场地及附近区域地表水系分布状况，流量与水位变化，各水体或河系不同区段的
化学成分分析资料、污染情况，水体底泥的污染情况，水体纳污历史等资料
地形地貌、地质与
水文地质资料
场地地形地貌类型，地层岩性，地质构造，包气带岩性、厚度与结构，地下水系统结
构、岩性、厚度，地下水补径排条件，地下水水量、水质、水位和水温，地下水与地
表水的关系，主要水文地质参数（流速、渗透系数、导水系数、储水系数）等
土地利用历史、污
染状况调查情况
场地开发利用历史，厂区平面图，管线分布图，地下构筑物分布图，生产工艺，生产
环境，污染历史，场地以往历史报告（地质报告、环评报告等）
物性资料
相关污染物质物性，场地内不同地层/土样的电阻率、极化率、介电常数等物性参数，
场地或相邻地区或其他条件类似地区的地球物理方法探测方法研究、应用资料文献和
工作成果报告及图件，影响物探方法效果的地下及周边的构筑物资料
4.3 场地现场踏勘与人员访谈
现场初步踏勘是高密度电阻率法探测重要的环节，场地现场踏勘目的是为了确认地球物
理测量的可行性，了解场地可疑的污染源位置与泄漏方式，并确认场地可能泄漏出的化学物
质种类，分析信号是否有被其他化学物质遮蔽的可能性，同时厘清干扰源，在数据解释时可
了解该处的异常应来自人造物，避免错误分析。
人员访谈应包括资料收集和现场踏勘所涉及的疑问确定，以及信息补充和已有资料的考
证。访谈对象为场地现状或历史的知情人，应包括场地管理机构、地方政府和生态环境保护
行政主管部门的人员，场地过去和现在各阶段的使用者，以及场地所在地或熟悉场地的第三
方，如相邻场地的工作人员和附近的居民。访谈可采取当面交流、电话交流、填写电子或书
面调查表等方式进行。
4.4 地球物理探测技术选择
由于地球物理方法是通过物理量的差异来判断污染异常，所以在进行污染调查前选择合
适的调查技术是十分必要的。常用的环境地球物理技术有频率域水平线圈感应电磁法、探地
雷达法、以及高密度电阻率法。若污染源与地层的背景电性差异不显著，应联合采用多种地
球物理探测方法进行探测。
各物探技术适用范围与限制详见第5、6、7 章与附件D。
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4.5 测线布设
4.5.1 测线布设位置要求
地球物理探测测线的布设应考虑场地地下水流向、污染源区的分布和污染物迁移能力等，
应设置背景测线和调查测线。背景测线应设置在与调查区水文地质条件、地质条件相类似的
地下水上游、未污染的区域；调查测线应设置在污染源区内、污染源区四周、污染源区下游。
对现有可能受土壤污染和地下水污染的区域进行布线。
不同环境地球物理探测方法由于其技术特点方法有着不同的测线布设要求：
（1）频率域水平线圈感应电磁法因其高效，无场地地形依赖的特点，主要测线布设方
法为网格化测网布设，布满整个场地。依据精度要求可调整测线间距，测线间距2~10 m。
（2）探地雷达法对地面平整度要求较高，探测深度较浅，主要测线布设方法为针对目
标进行多条测线的追索，或者结合高密度方法进行对照布设。
（3）高密度电阻率法通过获取大范围的、连续性的地下电性剖面数据，了解污染分布
的范围与深度，由原本点的信息扩及到面与体，与传统钻探取样相辅相成。主要测线布设要
求有两种：第一种为在场地条件受到限制的情况下布置测线，主要原则是测线长度需要超过
探测深度的5~10 倍；第二种为在场地条件允许时布置测网，常用工作比例尺和相应的测网
密度见表2，测网密度可依据目的任务及目标体特征作适当调整。
表2 高密度电法测网密度表
工作比例尺线距（m） 点距（m）
1:10000 100 20
1:5000 50 10
1:2000 20 5
1:1000 10 2
1:500 5 1
4.5.2 测线布设方式要求
（1）对于信息未知或已知信息不足的情况，应采用网格法布设测线；
（2）对于场地信息较完整，潜在污染源较明确的情况下，应围绕污染源区进行测线布
设，于可能污染的区域适当加密测线，其他地方适当减少测线；
（3）在污染物传输方向的垂直截面上，设置适当的测线，并尽可能避免或减小地形和
其他干扰因素的影响；
（4）测线方向宜自南向北、自西向东进行布设；
（5）采用点线面结合的方法进行布设，钻探与物探相互验证。在已知钻孔的情况下，
布设适当经过钻孔的测线；在未知钻孔的情况下，物探结果往往用来指导钻孔的布设，在测
线剖面电阻异常、疑似污染的区域钻探取样，以验证物探的正确性。
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4.6 数据采集
根据探测工作方案布置测网，开展地球物理探测技术采集场地环境信息。在具有人为干
扰因素、仪器读数不稳、观测数据跳变等情况下，须进行重复观测。在整个野外工作过程中，
应对有代表性的地段进行系统质量检查。
各物探方法数据采集操作规程详见第5、6、7 章。
4.7 数据解译
采用成熟可靠的数据处理技术或软件，剔除具有干扰性的异常值后进行数据反演解释，
并结合地质资料、钻探资料、物性资料等对反演结果给予合理的解释，说明地下目标体赋存
的空间位置、规模大小及物理性质。为保证数据处理解释的质量，可以对比钻孔采样或不同
地球物理方法的调查结果，进行相互验证。
各物探方法数据解译详见第5、6、7 章。
4.8 质量控制
质量控制可采用阶段质量控制法，即探测前控制好准备工作质量；探测过程中全面控制
探测质量，重点控制工序质量；探测完成后，对问题点进行复检。按规定的质量评定标准和
办法，对检测进行质量评定，做好总结，并整理质量资料。质量检查与控制应根据探测情况
合理安排，在时间上和空间上大致均匀分布，不应集中在工作结束时突击检查。
4.8.1 探测前准备工作质量控制
（1）携带常用的检测校验仪表和工具，探测前对设备的齐全度、可靠性和精度进行检
查，按照规定要求安放设备及电源电极；
（2）检查连接线、通讯光缆等设备是否完好；调试检测仪器，确保仪器可正常运行。
4.8.2 探测过程质量控制
在探测工作过程中确保每道工序质量，实现工程质量的动态管理。
（1）探测过程中，要求严格按照划分的区域探测，避免漏掉局部区域；
（2）数据采集时应注意观察是否有异常值出现，对问题点进行复检；
（3）单台仪器工作时，采用“二同二不同”方式（同点位、同仪器、不同操作者、不同
日期）；多台仪器工作时，采用“一同三不同”方式（同点位、不同仪器、不同操作者、不同
日期）；
（4）对地球物理测量数据及时处理和定性解释，如发现异常区域，应加密测线，同时
可施工钻孔，进行结果比对；
（5）野外记录本中记录的各项相关事项应在观测现场完成，不得事后追记或修改，野
外调查与记录表格应实行调查人、记录人、审核人三级审验与签字制度。
4.8.3 探测完成后质量控制
（1）野外工作结束后，及时对原始数据进行存储和备份；
（2）对探测数据认真分析，分析目的层位与其他层位的物性差异，对剖面成果图上的
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形态异常区域作为重点解释，确保不漏掉任何可疑之处；
（3）为保证数据处理解释的质量，可以对比不同地球物理方法解释推断结果，进行相
互验证。
4.9 成果编绘
按照任务的目标和要求，合理解释地下目标体的物性及空间分布状况。对照数据分析和
验证结果，依据相关文件规范，分别编绘形成技术报告、图件、图表和数据文件等。技术报
告编制大纲详见附件A。
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5 频率域水平线圈感应电磁法
5.1 适用范围与限制
频率域水平线圈感应电磁法主要依据地层导电程度差异来区分地下地层，适用于快速摸
底调查，如不明填埋物、浮油分布、土壤重金属分布、建筑废弃物填埋、金属类填埋物分布、
大范围调查初筛调查等，尤其适合浅表金属结构和高浓度重金属及污泥类土壤调查，可以快
速得到地层电导率分布，对后续调查提供参考。
感应电磁法不适用于钢筋网铺面或是附近金属结构干扰的环境，建议使用两种以上线圈
频率，最佳为三种以上。使用单一频率的EM 探测结果只有X-Y 二维平面等值图，建议可
搭配其他技术获取深度数据。若污染源与原本地层的电性导电率差异不大，也应辅以其他地
球物理探测方法。
5.2 数据采集
频率域水平线圈感应电磁法是采用人力背负或机械搭载感应电磁法仪器的方式在调查
区快速移动，仪器会以每秒采集5 个不同频率不同深度的电导率数据。数据点测量的是当时
线圈的正下方特定深度的电导率信息。
该方法应采用来回折返的方式进行测量，搭载高精度GPS 实现数据点的精准定位。通
过数字化地图技术，将电导率等值线平面图与地图，航拍照片等地物信息套叠，实现对场地
不同深度电阻率分布的调查，实现初步电阻率快速分区。
场地调查宜采用移动测量模式连续采集，实现快速调查。为了提高工作效率，频率域水
平线圈感应电磁法必须进行仔细的测线规划，在安全和效率第一的原则下，主要步骤如下：
（1）首先于室内根据已知资料进行测线布设，在现场踏勘圈定干扰源和无法测量区域
的范围后，确定最终布线方案；
（2）清理场地障碍物和标记无法清理的障碍物，测量时原则上距离大型金属物体2~10m
以上距离；
（3）设计好测线方向和间距，选择合适的测量频率进行测量，建议先做小范围的实验
确定测量频率参数，施工时建议天线方向一致，以消除相位干扰问题；
（4）测量员身上去除所有磁性相关物质，背上设备进行测量，测量时注意避免测量面
板频繁大角度抖动和接近金属物体影响数据质量；
（5）测量时进行现场记录，测量后于现场进行数据质量校验，对于不合格或可以的数
据应进行复测。
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图2 测量示意图
由于频率域水平线圈感应电磁法是通过感应电磁场强度来获取数据，且探测方式为近地
表测量，因此现场地表的金属与电信号会干扰到数据采集工作，现场可能干扰到数据采集的
障碍物都需要清理。数据分辨率取决于现场网格大小、测量速度，建议速度在4 km/h 以下
来获取数据。
5.3 数据解译
地球物理探测技术的目的是测量地下介质的特定物理量，频率域水平线圈感应电磁法测
量的物理量为地层的平均电导率，如果地层为单一材质，则其电导率为固定值。若地层的成
分（如砂、粉粘土等）、粒径大小、胶结程度、沉积结构、孔隙率和含水率等存在差异，则
各种类型的地层介质电导率不一定为固定值，而是有一定的范围。
当污染物侵入地层后，相对均一的地层结构受到扰动，单相地层介质变为多相介质，由
于污染物往往与正常介质有着上千倍的电阻率差异，会造成电导率的大幅度改变，超过原本
的电导率变化区间，所以在实际测试时，这些不合理的“异常”往往与污染问题密切相关。
频率域水平线圈感应电磁法在野外测量时，面临各种干扰，包括非目标体地质噪声、天
然电磁噪声及人文干扰。非目标体地质噪声主要指地形不平、近地表地质结构不均匀；天然
电磁噪声主要指非目标体的天然电磁场；人文干扰主要指民用电、工业用电、金属结构物等。
为了更好的解释需要对干扰进行定性与删除。
（1）对频率域水平线圈感应电磁法成果进行解译，应了解各种材料的电导率值和地层
介质的电阻率分布范围以及污染物的实验室电导率测定结果；
（2）频率域水平线圈感应电磁法主要是测量一定深度内地层介质的综合反映，建议采
用多频率的测量手段，以获取不同深度的地层介质电导率响应，必要时可以进行反演获取电
导率反演剖面。
5.4 调查结论
频率域水平线圈感应电磁法探测可以获得不同深度地层的电导率成果图，结合地质资料
和钻孔资料，考虑电导率成果图中正常介质的电导率值、电导率异常值、形态及走向趋势，
确定污染物的空间分布特征。
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6 探地雷达法
6.1 适用范围与限制
探地雷达法适用范围包括地层探测、地下管线位置探测、地下储槽位置探测、浅层废弃
物填埋厚度及分布探测、地下槽体渗漏探测、污染潜势区探测、浅层重非水相液体（DNAPL）
/轻非水相液体（LNAPL）污染探测、重金属污染探测以及废炉渣回填层厚度探测等。
探地雷达法不适用于探测高低起伏过大的环境，若遭遇厚层地坪或钢筋网铺面，其探测
深度严重受限，深部地层数据响应较弱，须选择低频天线频率（100 MHz 以下）。针对超
高压电缆线勘查或是有阴极腐蚀处理的油管，可能无明显绕射信号，应搭配管线探测器联合
勘查。天线频率决定探测深度，频率越小，探测深度越深，但分辨率差，可依探测目标深度
选用合适的天线频率。探测深度也容易受到黏土与地下水的影响。非屏蔽型天线不适用于市
区探测，但可以采用共中心点（CMP）探测，计算地层速度。
6.2 数据采集
探地雷达法需要针对探测目标与目的进行现有相关资料收集，以确定测线规划、天线频
率等采集参数。基本资料包括但不限于以下几点：
（1）探测区域地形资料（地形图、航拍图）；
（2）以往历史报告（地质报告、环评报告、物探报告等）；
（3）目前已知管线分布图；
（4）其他各种相关资料（水文地质图、地下水调查报告等）；
（5）为了辅助判断资料的准确性，现场环境必须如实记录，必须详实记录测线上所有
可能的干扰源（管线、结构物等），并拍摄多张不同角度的照片，需要完成探地雷达法现场
记录表格（详见附件B）。
在安全和效率第一的原则下，信息采集主要步骤如下：
（1）实施作业前需要进行安全培训和项目安排，操作员需要了解作业流程；
（2）结合资料和踏勘情况，进行测线规划、天线频率选择、参数设置等工作，于现场
实验测线并做好记录；
（3）测量开始前需要进行波形检测，检查是否有干扰以及仪器性能是否正常；
（4）如果使用量程计进行连续测量，测量前需要对量程计进行校准；
（5）仪器操作人员确认仪器正常后，示意天线操作员开始移动天线进行测量，仪器操
作员时刻检测数据质量，并记录干扰源。
现场注意事项：
（1）原则上测线需要垂直探测目标；
（2）在地层电导率高的环境下，电磁波能量衰减很快，所以不能依照使用手册上建议
的深度进行施工，必须根据现场地质与地下水位等信息选择最佳天线频率，设定正确的时间
窗口；
（3）一般采用“井”字形测线布置，可以较完整的获取地下三维空间信息；
（4）不应在地形起伏剧烈的环境下使用探地雷达法，如果遇到地形起伏剧烈的环境建
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议选择其他方法；
（5）测线铺设需保持直线，不可任意偏移雷达测线位置，测量时如搬移雷达位置，将
造成地层反射不连续的情况，需详实记录测线位置；
（6）测线应该远离高压电力设施、铁轨、大型围栏等大型金属结构设施。如无法避免，
应远离干扰物5~10m 以上，且尽量垂直穿越干扰物。干扰处数据无法处理，如高压电力线
管线本身会产生电磁波，遮盖有效信号，使用资料时需要剔除；
（7）在产企业或者是加油站中的钢筋硬化路面，由于金属会吸收电磁波能量，降低探
测深度，因此需要使用低频天线（100MHz 以下），利用波长较长的特性穿过金属网，克服
探测深度浅的问题。若无法避免，使用资料时候则需要注意；
（8）探地雷达法采样率各个品牌不尽相同，测量移动速度一般应在4km/h 以下或者采
用点测模式。
6.3 数据解译
探地雷达法的成果辨识较为困难，表现在管线误判或者探测深度不足等情况，可通过正
确的工作流程与质量控制，在现场数据收集与后续数据处理两道关卡中进行把关，对于有疑
问的数据重新施测，避免操作不当或天线频率选择错误等问题发生。
目前商用探地雷达法设备已经将野外工作参数模块化，可以在各种不同情境中进行野外
探测工作。探地雷达在野外施工中应将目标物大致描绘出来，之后才能利用实验室数据处理
更加凸显目标物。通常容易误判数据是由于初置波选择错误，从而造成深度误判，以及移位
处理中使用了错误的电磁波波速导致噪声变大而压抑原有的正确信号。
成果图中不同的波形及反射代表了地底下的多种可能性。在成果图中，常见解释成果主
要有砾石分布、地下管线、地下结构物、填埋物、地层发生疏松、岩性变化、地下水位面、
发生泄漏、污染信号、地下遗址、坝体淘空、孔洞、含水量变化等。土壤与地下水污染主要
关心两种污染物：LNAPL 与DNAPL。LNAPL 皆具有低介电常数的特性，而DNAPL 具有
高反射系数。表3 与表4 为探地雷达法管线与污染信号一览表。
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表3 探地雷达法管线信号参考示意表
物件图形物件图形物件图形
天然气管水管污水管
物件图形物件图形物件图形
电管干扰铁管
物件图形物件图形物件图形
钢筋井不锈钢管
表4 探地雷达法污染信号参考示意表
污染图形信号污染图形信号
风化油品类污染出
现低介电常数现象
饱和区油品污染出
现强反射现象
污染图形信号污染图形信号
油品污染出现阴影
现象
地层裂隙造成污染
汇集
6.4 调查结论
探地雷达主要用于探测浅部的非法填埋和人造设施。对识别出来的设施进行标注有助于
下一步的施工处理。针对油品污染特定的低频雷达可以区分出其与周围土层的差异。在均质
土层中的判定效果较好。可以结合钻孔判断油品污染的深度及范围。
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7 高密度电阻率法
7.1 适用范围与限制
高密度电阻率法适用范围包括水文地质探测、大型地下结构物探测、地下槽体渗漏探测、
废弃物填埋厚度及分布探测、污染潜势与污染范围调查、土壤与地下水修复成效评估等。
高密度电阻率法不适合用于背景地层电阻率与污染物电阻率相近的场地，若地表不能进
行微破坏，即电极无法接触土壤，该场地也不建议使用高密度电阻率法。
7.2 数据采集
高密度电阻率法探测时，于一定时间间隔，等间距电极由电缆通过转换器与主机连接，
实现了数据采集、存储、传输等计算机自动控制的全过程。
由于测量的原理属于几何测深，高密度电阻率法探测的测线配置与布设需要足够的长度
空间，使测线维持直线。测线的长度决定探测深度，应在污染潜势、场地空间、现场干扰源、
安全与破坏程度最小等因子中取得平衡，决定最后的测线位置。
高密度电阻率法并非是完全非破坏性的探测方法，施测过程中必须将电极打入地表中与
地层良好接触，才能顺利通过电极将电流导入地层收集数据，所以应先厘清浅层的结构物，
如地下管线、不明地下槽体等分布，以防止打入电极时造成破坏或出现安全问题，也可降低
量测过程中的干扰。
现场施测流程如图3 所示，信息采集工作流程说明如下：
（1）根据现场地形地貌与目标物（即目标深度）决定测线长度、测线间距，应特别注
意场地建筑物等空间限制；
（2）根据目标物的深度与特性决定测量方法与电极排列方式，电极间距一般约3~5m
（或更宽），针对污染调查时，电极间距则约1~3m；
（3）布设各电极位置与测量坐标，地表若有明显高程差必须对各电极进行高程测量；
（4）建立测线执行文件与几何参数并输入至主机中；
（5）测试各电极接地电阻，判断是否在合理范围内；
（6）决定输出电流大小并开始测量；
（7）完成测量，并检查各测点数据完整性，必要时重新测量，确保数据质量；
（8）将量测数据转为反演程序文件并输入分析参数；
（9）反演分析与误差统计，若误差大于10%则将异常点剔除，重新计算建立电阻率剖
面。
高密度电阻率法使用注意事项有：
（1）高密度电阻率法施工前需进行背景环境地质与污染物特性调查，厘清可能的干扰；
（2）测线切勿完全平行布设于任何地下管线或结构物的正上方；
（3）电极应穿透厚层地坪（根据需要选择0.4~1m 长度电极）或避开钢筋网；
（4）在仪器自检电极接地效果时，提示的接地不良电极需进行处理，必要时加入食盐
水加强导电，使之接地良好；
（5）污染调查宜采用四极法，评估地层中是否出现电性异常反应。
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为了提高调查污染的正确率，获取与地质和污染最吻合的剖面资料，可以采用四极法和
二极法或三极法同时探测。
（6）每增加一种电极排列及分析，就会增加探测时间，其成本分析应视调查目的及排
列分析而作调整；
（7）在数据采集过程中，若是出现异常电位信号、断线或通入电流与设定不符的情况
时，表示测量过程可能受到非自然因素的影响，必须立即进行处理。
1. 决定测线展距与电极间距2. 埋设电极3. 安装电缆头
4. 地形修正5. 加入食盐水加强电导率6.测试各电极通电状况
7. 开始施测8. 反演处理9. 输出成果
图3 高密度电阻率法施测步骤现场流程图
7.3 数据解译
当现场数据收集完成时，应立即检查整体数据的质量，分析数据的可用性。较常见的两
种商业高密度电阻率法反演演算软件为EarthImager2D/3D 与RES2DINV/RES3DINV。可在
不考虑任何演算方法的参数设定下，以默认参数进行反演，初步分析电阻率分布剖面的合理
性，判断是否有不符合物理现象的电阻率出现，并可由测量值与计算值的均方误差率（RMS）
及统计回归的拟合程度概估整体数据资料的可用性，若发现整体数据有明显错误，必须进行
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问题排除或立即调整测线位置重测数据。
理论上，每一种地下天然物质与污染物质的物理性质都是固定或有一定分布范围的，但
当现场状况多且复杂时，多种物质所反映出综合的物理量未必能代表某种特定的污染情况。
只有充分收集足够多的资料，才能在探测结果中分析出可疑的异常区，取得有效的数据解译
成果。
高密度电阻率法污染潜势判识要点以及工作流程分述如下：
（1）背景资料收集与整理分析
充分收集场地资料，包含生产环境、污染历史、地质条件、污染物质物性等。了解污染
物质电阻率特性，初步分析与背景地质体电性的差异，进而考虑从电性差异的角度分析异常
区或从地质颗粒变化的角度分析汇流路径。
（2）场地现场踏勘
场地现场踏勘最重要的目的是为了确认高密度电阻率法测量的可行性，同时了解场地可
疑的污染源位置与泄漏方式，并确认场地可能泄漏出的化学物质种类，分析信号是否有被其
他化学物质遮蔽的可能性。
（3）干扰源厘清
施测前必须结合现场踏勘、访谈及其他方法测量结果（如探地雷达、管线探测器），厘
清现场存在的人造干扰源位置。当测线距离干扰源太近或跨过干扰源且无法删除数据，在数
据解释时可了解该处的异常应来自人造物，避免错误分析。
（4）成果图件解释
经过良好的现场测量、质量控制及数据处理，输出测量成果图件。为突显可疑的异常区，
可尝试不同的反演方法与色阶，采用适当的数值间隔与反差强烈的色调，才能输出较使人容
易看懂的成果图像。
（5）可能发生的误判情形
① 电阻率剖面可能会因为一些野外工作不落实、数据质量控制不佳等因素得到一些错
误的成果，或因现场干扰源定位漏失、材料信号遮蔽等因素，错估了污染存在或不存在；
② 野外施测过程中，若电极与地表接触不佳、传导电流不良或现场存在固定的电流干
扰（如高压电力设备），将使得收集的数据产生错误，这些错误的数据在反演演算的过程中
将不易收敛，导致电阻出现极高或极低值，但这些数据并非是地质体的正确电阻率反应；
③ 废污水渗入地层或海水入侵造成的隐蔽现象。
若想要减少误判情形，应严格执行探测过程的每个步骤，充分收集现场信息，确保良好
的数据质量，多方思量综合解释，才能做出合理的分析，降低误判的可能性。
7.4 调查结论
综合高密度视电阻率反演剖面图、地质资料和钻孔资料，考虑视电阻率断面图中背景值、
电阻异常值、形态及其梯度值等因素，并结合实际地段所对应的地层岩性，对地层分界线、
断层及岩体的破碎、风化情况进行解释。依据反演结果的电阻率等值线图上异常电阻率值（参
考围岩的电阻率和污染物的特性进行判断）形态及走向趋势确定污染的边界。
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7.5 高密度电阻率在线监测
高密度电阻率在线监测可以在环境修复药剂灌注期间以及药剂反应期间进行持续在线
的监测，并通过对比监测地块灌注药剂前后电阻率的变化，来推断药剂的扩散渗流流径、扩
散速率及范围。近年来跨孔式高密度电阻率法已开始推广应用在整治期间或整治后的整治成
效评估，可进行不同时间序列的监测，或作为长期地下水管理的评析成果之一，能有效提升
监测井的应用效益。
同时，针对监测的场景，主要采用Time-lapse 时序反演法，以捕捉电阻率随时间的变化
的变化率。该方法直接将数据的变化作为反演的目标函数，在反演过程中直接考虑电性数据
的变化。对于电阻率变化绝对值较小的情况，时序反演法有更好的分辨率。
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附件A 技术报告编制大纲
第一章前言
第二章概述
2.1 调查目的与内容
2.2 调查范围
2.3 相关法律法规和标准规范
2.4 已有工作成果总结分析
第三章场地概况及物性特征
3.1 自然地理
3.2 气象与水文
3.3 地形地貌
3.4 地质概况
3.5 水文地质条件
3.6 污染状况调查
3.7 调查区物性特征
第四章地球物理数据采集与质量控制
4.1 工作方案
4.2 工作流程
4.3 数据采集
4.4 数据质量评价
第五章数据处理与成果分析
5.1 数据处理
5.2 成果分析
第六章结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
第七章附表与附图
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附件B 野外记录表格
表B-1 频率域水平线圈感应电磁法野外记录表
测区： 日期： 天气：
仪器型号： 仪器编号： 组合方式（多频/单频）：
频率：
序号文件名测线数量备注
说
明
操作者： 记录者： 审核者：
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表B-2 探地雷达法野外记录表
测区： 日期： 天气：
仪器型号： 天线主频/MHz：
时窗/ns： 道间距/m：
测线
编号
起点坐标终点坐标移动方向测线长度/m
数据存储位置、
文件名
备注/异常情况
说
明
操作者： 记录者： 审核者：
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表B-3 高密度电阻率法野外记录表
测区： 日期： 天气：
仪器型号： 仪器编号：
∞极距离/m： ∞极方位：
测线
编号
工作方法
（装置）
起点坐标终点坐标
电极
个数
电极间
距/m
测量参数
存储位置、
文件名
备注
现
场
草
图
说
明
操作者： 记录者： 检查者：
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附件C 地球物理探测技术原理
C-1 频率域水平线圈感应电磁法技术原理
频率域水平线圈感应电磁法（Frequency Domain Electromagnetic Method，EM），主要
构造为两个水平且方向相同的线圈，分别为发射线圈（Transmitter Coil）及接收线圈（Receiver
Coil），发射线圈通电后产生垂直于电流方向的原生磁场（Primary Magnetic Field），将磁
场导入地底后，地底下的导体受外部磁场影响在内部产生感应电流，即涡电流（Eddy Current）
现象，而此感应电流又再产生另一个次生磁场（Secondary Magnetic Field），此次生磁场的
组成复杂，受到导体本身的大小、形状、导电率（Conductivity）、导磁率（Permeability）
等影响，此次生磁场在通过接收线圈后产生感应电流被记录，其原理如图4 所示。接收线圈
会同时感应侦测到原生磁场与次生磁场，经由计算将原生磁场补偿，进而得到次生磁场的强
度与相位。
图4 频率域水平线圈感应电磁原理
C-2 探地雷达法探测技术原理
探地雷达法（GPR）是通过发射天线向探测体内发射电磁波，利用接收天线接收来自目
标体界面的反射波（图5）。根据电磁波传播理论，电磁波在穿过层状介质时，遇到上下不
同介质层，电磁波产生折射与反射，由接收天线接收介质反射的回波信息，经计算机对接收
的信号及信息进行分析处理。电磁波在介质传播过程中，其传播速度V 主要是由介质的介
电常数r 
决定，当碰到与周围介电常数不同的目标体边界时，将产生反射波，并由接收天
线接收，从而达到探测目的。
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电磁波在介质面的折射与反射特征，由折射系数T 和反射系数R 表示。对于非磁性介
质，电磁波垂直入射时，可由下式表示：
1 2
1 2
 
 


R 
1 2
1 2
 


T 
（1）
其中： 1  、2  分别为上下介质的介电常数。
在实际工作中，探测空间介质并非完全满足介电极限条件，其探测深度与环境介质导电
率σ和工作频率f 均呈反比关系。雷达探测分辨率与工作频率成正比关系，其纵向分辨率Δh
与横向分辨率Δx 分别为：
8 ~ 4
    h 2
2 16
2
 0  
 
H
x
（2）
式中： f
  V
为电磁波波长(m)； 0 H
为垂直测距(m)。
由探地雷达法技术的原理可知，利用该技术开展地下病害体及其他不良隐患检测应具备
的物理前提条件是：病害体与周边介质之间或缺陷异常体与周围介质之间的电性（特别是介
电性）存在着一定的差异，而介质的介电常数又取决于材料本身的物质成分与结构，孔隙度
和含水量等主要因素。
图5 探地雷达法原理图
C-3 高密度电阻率法探测技术原理
电阻率法（Electric Resistivity Method）或称为直流电阻法（Direct Current Resistivity
Method）是以介质电阻率差异为基础，观测供电电流强度并测量电极之间的电位差，进而
计算和研究视电阻率，推测地下可能污染土壤或地下水的分布。所测得的结果即地电阻率剖
面。影响地层电阻率的因子有组成矿物、颗粒大小、以及地层的含水量与水中所含物质。当
地层有明显的电阻率差异时，就适合采用直流电阻法。
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ρ2 ρ3
ρ1
A(+I) M N B(-I)
V
X
ρS
ρ1
图6 电阻率法原理示意图（ρ2>ρ1>ρ3）
高密度电阻率法是一种阵列勘探方法，它是以岩、土导电性的差异为基础，研究人工施
加稳定电流场的作用下地中传导电流分布规律，从而推断地下具有不同电阻率的地质体的赋
存情况。野外测量时，只需将全部电极布置在一定间隔的测点上，由主机自动控制供电电极
和接收电极的变化，从而一次布极可测得多种装置、多种极距情况下多种视电阻率参数的方
法。对取得的多种参数经相应程序的处理和自动反演成像，可快速、准确地给出所测地电断
面的地质解释图件，从而提高了电阻率方法的效果和工作效率。通过A、B 电极向地下供电
量I，然后再M、N 极间测量电位差ΔV，从而求得该点（M、N 之间）的视电阻率值，根据
实际测的视电阻率剖面进行计算、分析，便可获得地层中的电阻率分布情况，从而可以划分
地层，确定异常地层等。
图7 高密度电阻率法原理图
C-4 跨孔高密度电阻率法在线监测原理
跨孔高密度电阻率法在线监测的原理与传统高密度电阻率法原理类似，都是通过电极向
大地注入电流。不同之处在于，传统地表高密度电阻率法是在地表进行放电和数据采集，而
跨孔高密度电阻率法是在地下井内进行放电和数据采集，跨孔形式的电流线流向为360°。
图8 是在孔内通过电极向大地注入电流时的等势场图。由于电极能够被放到目标深度的位置，
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使得在比较深的地方也能够有密集的电流线，跨孔高密度电阻率法能够提供深度上较好的分
辨率。
4.5m
0m
0m 3m
电流线
μ ИКЖПЯ
图8 孔中电极放电场示意图
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附件D 地球物理探测技术适用性
表D-1 地球物理探测技术应用于不同土水污染指标调查案例的适用性
污染物类型
地物技术
自由相
（DNPAL、LNPAL、
油品）
重金属农药
无机化合物
（酸碱液、硝酸盐
类、氰化物）
其他
（戴奥辛、多
氯联苯）
高密度电阻率法● ● ● ● ●
探地雷达法● ● ● ● ●
频率域水平线圈感应电磁法● ● / ● ●
跨孔式高密度电阻率法● / / ● /
●（最适用），●（适用），●（尚可），●（某些条件适用），●（较不适用），/（不适用）
表D-2 地球物理探测技术应用于不同污染场地的适用性
污染场地类型
地物技术
在产企业废弃工厂加油站农地
填埋场
（包含非法弃置场地）
高密度电阻率法● ● ● ● ●
探地雷达法● ● ● ● ●
频率域水平线圈感应电磁法● ● / ● ●
跨孔式高密度电阻率法● ● ● / /
●（最适用），●（适用），●（尚可），●（某些条件适用），●（较不适用），/（不适用）
表D-3 地球物理探测技术于各型污染场地的调查目的与环境限制
场地类型调查目的环境现状与限制
在产企业
分析污染潜势区；
建议异常且安全的采样点；
查明地下管线结构物的位置。
环境干扰源多；
调查时间受限；
不可影响生产运作。
废弃工厂
厘清污染分布；
整治规划设计。
缺乏污染历史资料；
缺乏生产器材、工艺、程序等记录；
污染范围与深度难以确定。
加油站
厘清疑似泄漏源；
建议异常且安全的采样点。
探测空间局限；
地下设施密集；
铺面屏蔽问题。
填埋场与非法
弃置场地
填埋物分布状态如空间位置、深度及方量等；
探测特定填埋目标物。
地形崎岖泥泞；
调查范围未定；
污染物物化性质差异大。
督查场地调查是否存在非法排放暗管或地下槽体。
设施与结构密集；
调查范围未定；
立即判定开挖。
注：工厂督查或突发性污染事件调查情况较为特殊，主要目的一般是在现场立即、快速
地探测地下渗漏源或违法设施。
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附件E 常见介质物性资料
图9 部分岩石、矿石极化率实测数据统计结果
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（来源：何继善. 双频电法的物理基础[M], 北京：高等教育出版社, 2006.）
表5 常见介质的电阻率、相对介电常数及衰减常数
介质名称
电阻率
(Ω·m)
相对介电常数
电磁波速度
(m/ns)
衰减常数
(dB/m)
干砂103 ~107 3~6 0.1~0.122 <0.0009
饱和含水砂102 ~104 20~30 0.067~0.055 0.3~0.03
饱和卤水或咸水砂5~10 20~30 0.067~0.055 1~300
粉砂102 ~103 5~30 0.134~0.055 1~100
页岩10~103 5~15 0.134~0.077 1~100
饱和含水黏土1~10 5~40 0.134~0.047 1~300
湿土50~100 ~30 ~0.055
垦殖土~200 ~15 ~0.077
岩质土~1000 ~7 ~0.113
干砂质土~7100 ~3 ~0.173
湿砂质土~150 ~25 ~0.06 ~0.002
干壤质土~9100 ~3 ~0.173
湿壤质土~500 ~19 ~0.069
干黏土质土~3700 ~2 ~0.21
湿黏土质土~20 ~15 ~0.077
淡水30~104 ~81 ~0.033 ~0
海水0.1~0.30 ~81 ~0.10 ~1000
含咸水或卤水1~3 ~81 ~0.10 ~1000
冰103 ~105 3~4 0.173~0.15 0.01
水泥混凝土0.1~1 6~11 0.09~0.12 0.5~5
空气无限大~1 ~0.3 ~0
汽油~2.5×1011 ~1.9
甲醇~2.3×105 ~30
煤油~7.3×1012 2~4
苯1.6×1011~1012 1~2.5
DNAPL 500~105
铁、铅、汞1.0×10-7~0.1 <10
银、铜、金、铝1.5×10-8~0.03 <10
注：单个数字前的“~”表示“大约”。

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