本公开属于人工源电磁勘探技术领域，具体涉及一种接地电极、系统及埋设方法。
背景技术：
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前的人工源电磁勘探方法的接地电极系统，多数是采用在设定区域内铺设导电的接地电极极板来降低设定区域内的接地电阻，以实现电磁勘探时发射源的正常工作，但是，接地电极极板按照常规布置方式埋设之后，大地电阻会随着水分逐渐蒸发而变高，给后续电磁勘探造成发射电流不稳定或不足的问题。此时，如果挖开极板再进行处理不但会费时费力，还会影响正常的数据采集；如果不挖开极板直接浇灌盐水一方面会因极板面积较大且不透水，导致盐水只停留在极板上表面且下渗较慢，降低接地电阻效果不明显，同时会造成停机影响数据采集或存在触电风险。在实际野外勘探中，如果接地电阻较高且无法有效降低时，会导致发射主机发射的电流较小，直接影响探测仪器采集到的信号强弱和数据质量，最终影响勘探结果。
技术实现要素：
本公开为了解决上述问题，提出了一种接地电极、系统及埋设方法，本公开能够适用于各类土壤区域，能够保证接地电极的正常使用和后续处理。
根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
一种接地电极，包括电极极板、空心导电锥、透水缝和中心接头，其中，所述电极极板为导电板，其上布设有多个突起的空心导电锥，空心导电锥的两侧布设有透水缝，以用于将浇灌的盐水渗透到极板下表面，所述中心接头的一端固定于所述电极极板的中心位置处，且能够与电极极板导电，将外界传导的电流引入并使电流从电极极板中心向四周传导，所述中心接头的另一端外表面设置有防腐蚀层。
作为进一步的限定，所述作为导电板的电极极板由铜系合金或铝系合金或不锈钢制作而成。
作为进一步的限定，所述电极极板的尺寸应符合：长度为80-150cm，宽度为50-80cm，厚度为0.5-0.8cm，具体尺寸应根据野外地层条件以及所需电流大小进行制定。
作为进一步的限定，所述空心导电锥应在均匀分布于整个电极极板上。
作为更进一步的限定，均匀分布的形式包括阵列式分布，或以中心接头为中心，呈同心圆式分布等等。
作为进一步的限定，所述空心导电锥设计为圆锥形，制作材料和电极极板材料相同。空心导电锥的直径d应为5-10cm，高度h应为5-10cm，且应满足d＝h。空心导电锥可以增大电极极板与土壤的接触面积，可以更好地向土壤传导电流。
作为进一步的限定，所述空心导电锥之间的间距相同。
作为进一步的限定，所述空心导电锥之间的间距距离根据土层吸水能力与导电能力共同确定。
作为进一步的限定，所述空心导电锥的锥顶处应制作成尖角，这样通过电极极板导电时能够形成尖端放电，可以更好地传导电流。同时注意锥顶处不可过于锋利，避免在野外工作中刺伤工作人员。
作为进一步的限定，所述透水缝为空心导电锥表面设计的两个条形状透水结构。这种结构能够保证浇灌的盐水更好的向电极极板下方的土壤渗透，同时能够保证空心导电锥的强度和极板的完整性。
作为进一步的限定，所述透水缝的长度为6-10mm，宽度为2-4mm。透水缝的设计值旨在不影响极板向大地快速传导电流的前提下进行透水设计，使前期浇灌的盐水可以逐渐渗透到底下，保持接地电阻不增大。接地电阻升高需要处理时，可首先停止发射并直接在埋设极板位置快速浇灌盐水，盐水会通过极板上的透水缝快速向地下渗透，不需再次挖开极板进行处理，省时省力，且降低接地电阻效果较好。作为进一步的限定，所述防腐层由防腐蚀抗氧化材料构成，例如喷涂紫铜合金、银铜合金等高分子防腐蚀导电材料。
作为进一步的限定，所述电极极板的电阻远小于接地电阻。
一种接地电极系统，包括多个上述接地电极，所述接地电极以一个接地电极为中心，沿其依次向外并联。
基于上述系统的埋设方法，以一个接地电极为中心，沿其四周并联接地电极，形成阵列式分布。
作为进一步的限定，所述极板数量、多个极板所围成虚线区域的直径、极板之间的弧长距离以及极板埋设深度根据地表情况、土壤含水率和/或当地当季节降雨情况确定。
作为进一步的限定，在土壤含水率超过设定值的地区，适当减少电极极板的密度；在土壤含水率少于设定值的地区，则根据实际情况，增加电极极板的密度。
减少电极极板的密度的具体措施包括：
减少极板数量，或扩大多个极板所围成虚线区域的直径、根据区域直径增大极板之间的弧长距离，以及减少极板埋设深度；
增加电极极板的密度的具体措施包括：
增加极板数量、减少多个极板所围成虚线区域的直径、根据区域直径减少极板之间的弧长距离、或增加极板埋设深度。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
本公开利用空心导电锥以及空心导电锥上的透水缝，能够在增大电极极板与土壤接触面积、不影响极板向大地快速传导电流的前提下进行透水设计，实现接地电阻升高时，可直接在埋设极板位置进行浇灌盐水，盐水会通过电极极板上的透水缝快速向地下渗透，不需再次挖开极板进行处理，省时省力，且降低接地电阻效果较好。
本公开通过在土壤含水率超过设定值的地区，适当减少电极极板的密度；在土壤含水率少于设定值的地区，则根据实际情况，增加电极极板的密度
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本实施例的接地电极平面图；
图2是本实施例的电极极板整体图；
图3是本实施例的接地电极系统的第一种实施方式连接图；
图4是本实施例的接地电极系统的第二种实施方式连接图；
图5是本实施例的接地电极系统的第三种实施方式连接图；
图6是本实施例的接地电极系统的第四种实施方式连接图；
1、电极极板，2、空心导电锥，3、透水缝，4、中心接头。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
一种接地电极，如图1所示，接地电极包括电极极板1、极板空心导电锥2、极板透水缝3和中心接头4。中心接头4固定在整块极板的中心位置处，中心接头处应预留螺纹孔，螺纹孔直径应为8-12mm。在现场使用时，应首先将线缆连接到纯铜垫片上，然后使用螺丝将连接线缆的纯铜垫片固定到电极极板上，进而对电极极板导电。中心接头4保证外接电线传导的电流首先传导到极板中心，依照并联电路原理以最快速度传导到极板的四周边缘，覆盖到极板的整个面积范围，然后向大地传导，实现了电流较快速、均匀的传导到大地。
极板空心导电锥2均匀位于电极极板1上，极板材质为导电性能良好的金属板，空心导电锥2为内壁光滑的圆锥体，在本实施例中，空心导电锥2为直径50mm，高度为50mm，间距视土层吸水能力具体确定。当然，在其他实施例中，空心导电锥2的直径和高度可调整。
孔径设计较小旨在不影响极板向大地快速传导电流的前提下进行透水设计和减轻自重。接地电阻升高时，可直接在埋设极板位置进行浇灌盐水，盐水会通过极板上透水孔2快速向地下渗透，不需挖开极板在进行处理，省时省力，且降低接地电阻效果较好。
透水孔2为内壁光滑小孔，防止孔径太大会折减极板接地导电的良好效果；同时防止孔径太小堵塞粘土及异物，影响透水效果；透水孔2均匀布置，且间距不可过密，防止极板空洞面积太大，折减接地导电的良好效果和极板强度；
中心接头3固定在整块极板的中心位置处，极板接头接触外表面采用防腐蚀抗氧化材料密封。
具体勘测时，一般为多个极板同时工作，运用并联电路电阻减小原理，将多个电极进行极板分布进行优化设计，形成电线连接线最短且电阻最低的极板布置设计，最大限度降低接地电阻，节省连接材料。
并联电路的电阻r总为：
其中，此处的r1-rn分别为各个并联支路的电阻。
具体如图2-图6所示，取一块矩形区域简化为大地，此矩形区域被等分为25块，极板电阻设为r1，大地电阻设为r2，r1远小于r2。设置接线位置为矩形区域正中心位置，白色矩形为大地，阴影部分为极板，基于以上参数，设计了4个具有代表性的极板埋设方案，并进行了相应接地电阻的精确计算，进行最优化设计。
除中心极板外，方案1可以看作四个支路并联，每一个并联支路上又为r1和r2串联，接地电阻为：
除中心极板外，方案2可以看作四个支路并联，每一个并联支路上又为r1和3个r2串联，接地电阻为：
除中心极板外，方案3可以看作2个支路并联，每一个并联支路上又为2个r1串联，接地电阻为：
除中心极板外，方案4可以看作4个支路并联，每一个并联支路上电阻为r1，接地电阻为：
综上，方案4电阻最小，为
综合所有串联并联方案，最终得到最大限度减小接地总电阻的方法是并联多个电极，即如图6所示的为优选方案。
对于极板数量、多个极板所围成虚线区域的直径、极板之间的弧长距离，极板埋设深度等参数，应根据具体的环境(地表情况、土壤含水率、当地当季节降雨情况)来具体确定，从而提高本实施例的适用性。在土壤含水率较高和降水较多的地区，可以适当减少极板数量至5个以内、多个极板所围成虚线区域的直径可以扩大到5米、极板之间的弧长距离可以根据区域直径适当扩大，极板埋设深度可以浅埋至0.5米。在土壤含水率较低和降水较少的地区，则应具体根据实际情况，有依据的加密电极极板1的密度。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
1.一种接地电极，其特征是：包括电极极板、空心导电锥、透水缝和中心接头，其中，所述电极极板为导电板，其上布设有多个突起的空心导电锥，空心导电锥的两侧布设有透水缝，以用于将浇灌的盐水渗透到极板下表面，所述中心接头的一端固定于所述电极极板的中心位置处，且能够与电极极板导电，将外界传导的电流引入并使电流从电极极板中心向四周传导，所述中心接头的另一端外表面设置有防腐蚀层。
2.如权利要求1所述的一种接地电极，其特征是：所述电极极板作为导电板，由铜系合金或铝系合金制作而成；
或，所述电极极板的长度为80-150cm，宽度为50-80cm，厚度为0.5-0.8cm；
或，根据现场地层条件以及所需电流大小进行制定。
3.如权利要求1所述的一种接地电极，其特征是：所述空心导电锥均匀分布于整个电极极板上；
或进一步的，所述均匀分布的形式包括阵列式分布，或以中心接头为中心，呈同心圆式分布。
4.如权利要求1所述的一种接地电极，其特征是：所述空心导电锥为圆锥形，制作材料和电极极板材料相同；
或，空心导电锥的直径d为5-10cm，高度h为5-10cm，且满足d＝h。
5.如权利要求1所述的一种接地电极，其特征是：所述空心导电锥之间的间距相同；
或，所述空心导电锥之间的间距距离根据土层吸水能力与导电能力共同确定。
6.如权利要求1所述的一种接地电极，其特征是：所述透水缝为设计在空心导电锥表面若干个条形状透水结构；
或，所述透水缝的长度为6-10mm，宽度为2-4mm。
7.如权利要求1所述的一种接地电极，其特征是：所述电极极板的电阻小于大地电阻。
8.一种接地电极系统，其特征是：包括多个如权利要求1-7中任一项所述的接地电极，所述接地电极以一个接地电极为中心，沿其依次向外并联。
9.基于如权利要求8所述的系统的埋设方法，其特征是：以一个接地电极为中心，沿其四周并联接地电极，形成阵列式分布。
10.如权利要求8所述的方法，其特征是：在土壤含水率超过设定值的地区，适当减少电极极板的密度；在土壤含水率少于设定值的地区，则根据实际情况，增加电极极板的密度；
或进一步的，减少电极极板的密度的具体措施包括：
减少极板数量，或扩大多个极板所围成虚线区域的直径、根据区域直径增大极板之间的弧长距离，以及减少极板埋设深度；
或进一步的，增加电极极板的密度的具体措施包括：
增加极板数量、减少多个极板所围成虚线区域的直径、根据区域直径减少极板之间的弧长距离、或增加极板埋设深度。
技术总结