A Study on Topographic Effects in 2D Resistivity Survey by Numerical and Physical Scale Modeling

수치 및 축소모형실험에 의한 2차원 전기비저항 탐사에서의 지형효과에 관한 연구

Recently, resistivity surveys have been frequently carried out over the irregular terrain such as mountainous area. Such an irregular terrain itself can produce significant anomalies which may lead to misinterpretations. In this study, topographic effects in resistivity survey were studied using the physical scale modeling as well as the numerical one adopting finite element method. The scale modeling was conducted at a pond, so that we could avoid the edge effect, the inherent problem of the scale modeling conducted in a water tank in laboratory. The modeling experiments for two topographic features, a ridge and a valley with various slope angles, confirmed that the results by the two different modeling techniques coincide with each other fairly well for all the terrain models. These experiments adopting dipole-dipole array showed the distinctive terrain effects, such that a ridge produces a high apparent resistivity anomaly at the ridge center flanked by zones of lower apparent resistivity. On the other hand, a valley produces the opposite anomaly pattern, a central low flanked by highs. As the slope of a terrain model becomes steeper, the terrain-induced anomalies become stronger, and moreover, apparent resistivity can become even negative for the model with extremely high slope angle. All the modeling results led us to the conclusion that terrain effects should be included in the numerical modeling and/or the inversion process to interpret data acquired at the rugged terrain area.

최근 전기비저항탐사는 산악과 같은 지형의 기복이 심한 지역에서도 널리 수행되고 있다. 그러나 이러한 지형의 기복은 전기비저항 탐사자료의 왜곡을 유발하며, 잘못된 해석의 원인이 될 수도 있다. 본 논문에서는 전기비저항탐사에서의 지형효과를 유한요소법에 의한 수치모델링과 축소모형의 두 종류의 모형실험을 통하여 분석하였다. 한편 축소모형실험을 연못에서 수행함으로써, 실내 수조 모형실험에서 문제가 될 수 있는 가장자리 효과를 피할 수 있었다. 다양한 경사를 갖는 능선과 계곡 지형 모형에 대하여 모형실험을 수행하였으며, 두 종류의 실험결과가 실험한 모든 지형모형에 대하여 서로 잘 부합됨을 확인하였다. 분석결과, 계곡모델은 계곡의 중심부에 낮은 겉보기비저항대가 분포하고 그 좌우에 높은 겉보기비저항대가 나타나는 양상을 보이며, 능선모델은 그 반대의 양상을 보인다. 또한 능선 및 계곡 모두 그 경사가 심할 경우에는 음의 겉보기비저항을 나타낼 수도 있음을 확인하였다. 따라서 전기비저항 탐사 자료의 해석시 지형효과를 꼭 고려해야 할 것으로 판단된다.