CN105181758A - 一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法，该方法包含下列步骤：（1）首先采用高密度电法进行测试区域污染土电阻率测试，查明物探数据分布异常的范围，从而确定进一步探测的重点区域；（2）在所述重点区域内，选择电阻率静力触探、电阻率测井、电阻率CT的物探测试方法中一种或至少两种的组合进行污染土电阻率测试；（3）根据所述重点区域电阻率相对于非污染区域电阻率的变化率判断所述重点区域受污染的程度。本发明的优点是，基于高密度电法、电阻率测井法、电阻率静力触探法以及电阻率CT法等多种电阻率物探测试方法，可实现场地土水污染的快速诊断。

Description

一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法

技术领域

本发明属于环境岩土工程技术领域，具体涉及一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，城市化水平得到不断提高，环境污染却日益严重，严重破坏生态系统，影响了人类的生活质量和身体健康。在污染场地再开发的过程中，为预防和控制土壤与地下水污染而引发的建设场地生态事故和建设工程安全事故，全面而准确的场地调查显得十分重要。

目前，场地污染调查主要依靠现场采样与实验室检测分析的方法，测试周期较长、采样点位随机性较强、成本高等不足，无法实现污染范围的快速判别，且易发生污染范围确定偏差导致后期污染治理的效果与成本控制难以保证。为解决上述问题，就需要选择适用于污染场地的快速诊断方法，快速查明污染的分布范围，并采取必要的处置措施。

当土体受到污染后，由于组分、结构等发生变化，导电性随之变化。应用地球物理探测方法可原位获取土体电阻率或介电常数等指标，根据其变化情况，即可快速原位识别电阻率异常范围。该方法体系具有高效、原位无损、经济及测试范围广等优点，为有效开展场地的环境调查提供快速有效的手段，正成为污染场地调查技术发展的新途径、新趋势。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法，该快速诊断方法针对受污染的土壤，利用综合物探方法，实现污染土的污染范围和污染程度的快速诊断。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法，其特征在于，所述方法包含下列步骤：（1）首先采用高密度电法进行测试区域污染土电阻率测试，查明物探数据分布异常的范围，从而确定进一步探测的重点区域；（2）在所述重点区域内，选择电阻率静力触探、电阻率测井、电阻率CT的物探测试方法中一种或至少两种的组合进行污染土电阻率测试；（3）根据所述重点区域电阻率相对于非污染区域电阻率的变化率判断所述重点区域受污染的程度。

所述步骤（3）的计算方法是：使用下列公式计算所述重点区域相对于非污染区域土体的电阻率变化率：

其中，为所述重点区域相对于非污染区域土体电阻率变化率；为所述重点区域土体电阻率，单位为Ω▪m；为非污染区域土体电阻率，单位为Ω▪m。

当浅部地层物理场均匀，不存在厚层杂填土、管线、地下障碍物干扰因素时，选用所述高密度电法对测试区域的土体污染范围进行初步筛查。

所述电阻率测井法用于非污染区域电阻率的测试；在对所述重点区域内进行测试时，预成孔期间进行污染隔离，防止浅层污染物迁移至深部。

所述电阻率静力触探法用于所述重点区域和非污染区域内任意点位的电阻率测试。

所述电阻率CT法测试用于实现所述重点区域范围内地层电阻率的二维或三维描述测试。

本发明的优点是，基于高密度电法、电阻率测井、电阻率静力触探以及电阻率CT等多种电阻率物探测试方法，可实现场地土水污染的快速诊断，诊断结果对后期场地环境调查采样点布设及采样深度的确定具有重要指导意义，可使采样工作更具有针对性；相对于传统的取样检测方法，物探法具有实施便捷、扰动小、周期短、成本低、方法选取灵活等优点，具有良好的技术优势与应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例2中农药厂场地污染土快速诊断方法示意图；

图2为本发明实施例2中高密度电法测试断面X1的测试结果图；

图3为本发明实施例2中电阻率CT测试成果图；

图4为本发明实施例2中利用常规环境取样检测方法的检测成果图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-4，图中标记X1、X2、X3、X4、X5为高密度电法的测试断面；A1、A2、A3、A4为电阻率CT测孔。

实施例1：本实施例具体涉及一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法，该快速诊断方法包括以下步骤：

（1）当测试区域的浅部地层物理场较均匀（不存在厚层杂填土、管线、地下障碍物等干扰因素）时，选用高密度电法对测试区域平面尺寸较长、污染深度较浅的土体污染范围进行污染土电阻率测试，查明物探数据分布异常的范围，从而确定进一步探测的重点区域，实现初步筛查；

其中，高密度电法可实现二维地层剖面的电阻率描述，该方法测试精度与深度，与测线长度与电级布设密度有关；当浅部地层物理场复杂时，高密度电法测试结果可能存在失真；

当浅部地层物理场复杂（存在厚层杂填土、管线、地下障碍物干扰因素）时，选用所述电阻率静力触探法、电阻率测井法、电阻率CT法中的一种或多种对测试区域的土体污染范围进行初步筛查；

（2）在前述的重点区域内，选择电阻率静力触探、电阻率测井、电阻率CT的物探测试方法中一种或至少两种的组合进行污染土电阻率测试；

电阻率静力触探法可实现单孔深度方向的电阻率描述，电阻率静力触探法具有操作方便、测试精度较高、深度较大等优点，适用于前述重点区域内任意点位的电阻率测试，但其单次测试范围有限；

电阻率测井法可实现测井深度方向地层的电阻率描述，较适用于非污染区域电阻率的测试，对污染范围内的测试，须做好成预成孔期间的隔离措施，防止浅层污染物迁移至深部；电阻率测井法测试精度有限，且需预成孔，对于粉性土或砂土场地易发生塌孔，或孔底沉淤；

电阻率CT测试可实现小区域范围内地层电阻率的三维描述，电阻率CT测试精度较高，但是需要预设孔，且测试深度受孔间距影响；

（3）根据测试获得的重点区域电阻率和非污染区域电阻率，计算重点区域电阻率相对于非污染区域电阻率的变化率，从而判断重点区域的受污染的程度；

其中：

重点区域相对于非污染区域土体的电阻率变化率的计算公式为：

式中，为重点区域相对于非污染区域土体电阻率变化率；为重点区域土体电阻率，单位为Ω▪m；为非污染区域土体电阻率，单位为Ω▪m；

利用重点区域相对于非污染区域土体的电阻率变化率判断重点区域受重金属污染的程度准则为：当电阻率变化率为大于或等于0.3且小于0.5时，可判断土体受污染的等级为轻度污染；当电阻率变化率为大于或等于0.5且小于0.8时，可判断土体受污染的等级为中度污染；当电阻率变化率为大于或等于0.8时，可判断土体受污染的等级为重度污染。

本实施例中四种电阻率物探方法的性能对比如下：

测试精度：电阻率CT法≥电阻率静力触探法＞电阻率测井法＞高密度电法

测试深度：电阻率CT法≥电阻率静力触探法≥电阻率测井法＞高密度电法

测试范围：高密度电法＞电阻率CT法＞电阻率静力触探法≥电阻率测井法

测试成本：电阻率CT法＞高密度电法≥电阻率测井法＞电阻率静力触探法

测试效率：电阻率测井法≥高密度电法＞电阻率静力触探法＞电阻率CT法

本实施例中的物探方法对土体中重金属浓度变化较为敏感，对有机物污染场地也能够反映电阻率分布的异常变化。

本实施例中的场地污染土快速诊断方法应在传统环境调查采样之前或初步调查期间进行，可根据技术经济性比较，选用适合的一种或多种物探方法进行综合测试，诊断结果可为调查采样的布点与采样深度确定提供可靠依据。

实施例2：本实施例具体涉及一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法，以某农药厂场地为例，对该农药厂场地的污染土进行快速诊断的方法包括以下步骤：

（1）该农药厂场地包括原农药生产车间和原办公区，经现场踏勘发现原农药生产车间处已被平整，故在原农药生产车间处先采用高密度电法进行大范围的测试，如图1所示，共布设5个测试断面X1、X2、X3、X4、X5；

（2）如图2所示为高密度电法测试断面X1的测试成果图，由图可见：

a.埋深2m以浅，受杂填土分布和易于富集污染物质等因素，局部电阻率显著异常，深度可达4m左右，如图中椭圆框所圈，作为重点区域作进一步探测；

b.埋深4-10m范围，局部电阻率有显著异常增大，可能受到有机物污染，如图中方框所圈，作为重点区域作进一步探测；

c.深度10m以下：剖面X1在仍有局部电阻率异常增大的现象，存在受污染的可能，作为重点区域作进一步探测；

（3）由于高密度电法测试精度有限，不能准确反映一定深度的土层电阻率，因此对上述疑似污染的重点区域，设电阻率CT测孔4个，即A1、A2、A3、A4，并布置电阻率CT剖面数6个，经过数据处理和反演得到电阻率CT 测试成果，如图3所示，根据测试成果可得：

电阻率CT的测试结果发现随深度的增加，土性发生变化，电阻率数值也随之发生改变，且在埋深6-8m，9-16m之间，仍有局部区域电阻率异常增大的现象，其中③层部分测值高于20Ω·m，④层至⑥层深度范围内，取值在4-10Ω·m之间，与野外非污染场地的测试规律比较而言，对应土层的电阻率测值高于规律值（③层12.7Ω·m，④层4.1-5.53Ω·m）；结合污染场地电阻率的变化规律，初步判断该场地受到有机物污染，使得场地电阻率值增加，且依据电阻率的异常深度，判断该场地最大污染深度已至地下10m以下。

为进一步验证判断的准确性，本次研究还同步在A1处进行土壤样品环境指标的测试，污染物检测结果如图4所示，得出该快速诊断方法的结论与土壤环境指标测试结果相匹配，污染深度至地下10m。

Claims (6)

1.一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法，其特征在于，所述方法包含下列步骤：（1）首先采用高密度电法进行测试区域污染土电阻率测试，查明物探数据分布异常的范围，从而确定进一步探测的重点区域；（2）在所述重点区域内，选择电阻率静力触探、电阻率测井、电阻率CT的物探测试方法中一种或至少两种的组合进行污染土电阻率测试；（3）根据所述重点区域电阻率相对于非污染区域电阻率的变化率判断所述重点区域受污染的程度。

2.根据权利要求1所述的一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法，其特征在于，所述步骤（3）的计算方法是：使用下列公式计算所述重点区域相对于非污染区域土体的电阻率变化率：

其中，为所述重点区域相对于非污染区域土体电阻率变化率；为所述重点区域土体电阻率，单位为Ωm；为非污染区域土体电阻率，单位为Ωm。

3.根据权利要求1所述的一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法，其特征在于，当浅部地层物理场均匀，不存在厚层杂填土、管线、地下障碍物干扰因素时，选用所述高密度电法对测试区域的土体污染范围进行初步筛查。

4.根据权利要求1所述的一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法，其特征在于，所述电阻率测井法用于非污染区域电阻率的测试；在对所述重点区域内进行测试时，预成孔期间进行污染隔离，防止浅层污染物迁移至深部。

5.根据权利要求1所述的一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法，其特征在于，所述电阻率静力触探法用于所述重点区域和非污染区域内任意点位的电阻率测试。

6.根据权利要求1所述的一种基于电阻率物探技术的污染土快速诊断方法，其特征在于，所述电阻率CT法测试用于实现所述重点区域范围内地层电阻率的二维或三维描述测试。