CN105675237A - 垃圾填埋场防渗层漏洞检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及垃圾填埋场防渗层漏洞检测系统及检测方法，该检测系统包括：多根电极、转换器、处理器及偶极探测装置。多根电极布置在垃圾堆体上的设定位置。转换器分别通过多根电缆与多根电极连接，以接收多根电极发送的电势信号，生成电势信息。处理器与转换器连接，以接收并处理电势信息，生成电性分布图，并确定渗漏疑似区域。偶极探测装置包括：检测车及设置在检测车上的检测探头；检测车带动检测探头在渗漏疑似区域内移动；检测探头确定渗漏疑似区域的漏点位置。该垃圾填埋场防渗层漏洞检测系统及检测方法适用于垃圾堆体，能节省人力成本，降低检测成本和检漏率，大大提高检测效率和精度，为防渗膜完整性的整体评估提供实验数据基础。

Description

垃圾填埋场防渗层漏洞检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，特别涉及垃圾填埋场防渗层漏洞检测系统及检测方法。

背景技术

垃圾填埋场是用于处理处置生活垃圾，带有阻止垃圾渗沥液泄漏的人工防渗膜，带有渗沥液处理或预处理设施设备，运行、管理、维护且最终封场关闭符合卫生要求的垃圾处理场地。填埋技术作为生活垃圾的最终处置方法，目前是中国大多数城市解决生活垃圾出路的主要方法。近年来，我国垃圾填埋场普遍采用高密度聚乙烯膜作为垃圾填埋场防渗层，国内外研究发现和大量工程实践表明：防渗层土工膜在运输、施工、使用过程中容易产生破损,例如在填埋场人工衬层搬运、铺设期间,由于机械或人为的不规范操作会使衬层破损,并且在接缝处容易留下孔隙；在运营期间,由于地基不均匀下陷、缩性形变、机械破损和化学腐蚀等原因会引起高密度聚乙烯膜渗漏。如果不及时被发现和修补,这些漏洞必然会影响工程的防渗效果，垃圾渗滤液将透过破损漏洞进入地下水和土壤，对周边的水土环境造成污染，因此垃圾填埋场的渗漏问题越来越受到重视。

现有技术中垃圾填埋场的渗漏检测是通过人工检测的方法实现的，操作人员需要操作偶极子检测杆按照预先设定的路线进行勘测，勘测工作量较大，由于人为原因容易出现漏检问题；同时，由于现场条件复杂，严重影响了检测区域的电势分布，导致目前的渗漏检测方法在现场实施中容易出现定位不准，漏判甚至误判漏点的情况，垃圾填埋场的检测面积大，需要采集的数据信息量很大，现有检测方法的效率较低，无法对防渗层完整性进行整体评估。

发明内容

本发明提供了垃圾填埋场防渗层漏洞检测系统及检测方法，解决了现有技术中勘测工作量较大、容易出现漏检、定位不准导致误判漏点以及无法对防渗层完整性进行整体评估的技术问题，实现了节省人力成本，降低了勘测成本，提高了勘测效率，避免出现漏检现象，降低了漏检率，大大提高检测精度，集数据信息量大，可进行层析成象计算，成图直观，可视性强的技术效果。

本发明提供的一种垃圾填埋场防渗层漏洞检测系统，所述漏洞检测系统包括：

多根电极，布置在垃圾堆体上的设定位置，以检测所述设定位置的电势信号；

转换器，分别通过多根电缆与所述多根电极连接，以接收所述多根电极发送的所述电信号，生成地电信息；

处理器，与所述转换器连接，以接收并处理所述转换器发送的所述地电信息，生成所述垃圾堆体的电阻率分布图，并确定渗漏疑似区域；

偶极探测装置，包括：检测车及设置在所述检测车上的检测探头；所述检测车带动所述检测探头在所述渗漏疑似区域内移动；所述检测探头确定所述渗漏疑似区域的漏点位置。

作为优选，所述电极采用不锈钢电极；所述多根电极等间距直线排布，形成温纳排列的检测线；

所述转换器内部设置有继电器；

所述电极的一端通过所述电缆连接所述继电器，另一端连接激电电源；

所述处理器包括：存储单元及处理单元；

所述存储单元接收并存储所述地电信息；

所述处理单元根据所述地电信息生成所述检测线的纵剖面地电数据；

其中，通过平移所述多根电极，所述处理单元能获得多条所述检测线的纵剖面地电数据，并对多条所述检测线的纵剖面地电数据进行反演，生成所述垃圾堆体的电阻率分布图。

作为优选，所述检测车为前轮驱动及转向的四轮小车；

所述检测车设置有升降旋转装置，所述升降旋转装置底部固定一圆盘，所述升降旋转装置带动所述圆盘垂直移动和转动；

所述检测探头垂直连接在所述圆盘的底部。

作为优选，所述检测探头包括：设置在内部的CuSO₄·5H₂O溶液、导电铜棒及设置在底端的素瓷；

所述偶极探测装置包括两个所述检测探头；

所述圆盘底部开设长条形的滑槽；

两个所述检测探头分别通过弹簧滑动设置在所述滑槽内；两个所述检测探头之间的间距调节范围为0.5～1.5m。

作为优选，所述偶极探测装置还包括：

控制箱，设置在所述检测车上；

信号接收发射器，与所述控制箱固定连接；

定位装置，设置在所述检测车上，与所述控制箱连接，以记录所述检测车相对所述垃圾堆体的位置；

蓄电池，设置在所述底盘上；

电动马达，与所述蓄电池通过导线连通形成驱动电路；所述电动马达的输出轴与所述检测车的车轮传动轴连接；所述控制箱与所述驱动电路连接，以控制所述驱动电路的连通和断开；

所述导电铜棒通过导线与所述控制箱连接。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过将信号接收发射器、控制箱、蓄电池、电动马达设置在检测车上，检测探头设置在能升降和旋转的圆盘上，操作人员通过遥控器发送信号到信号接收发射器，控制箱接收信号后控制电动马达工作，使检测车在垃圾堆体上运动，当检测车运动到漏点时，膜上电极与膜下电极在漏点处形成回路，电流通过导电铜棒传到控制箱上，以确定并记录漏点位置。该检漏探测系统通过远程遥控进行操作，操作简单，不需要操作人时时跟随，节省人力成本，降低了勘测成本，而且不受恶劣天气影响，提高了勘测效率；严格按照预先设定线路行驶，不会出现漏检现象，大大降低了漏检率。采用可旋转和垂直移动的圆盘、能沿圆盘滑槽滑移的检测探头，检测精度大幅度提高，大大降低误检率。该检漏探测系统结构简单，设备组装方便，容易维护。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种垃圾填埋场防渗层漏洞检测方法，所述漏洞检测方法包括以下步骤：

S1：将所述多根电极布置在垃圾堆体上形成所述检测线，沿所述检测线进行检测；通过所述处理器生成所述检测线的纵剖面地电数据；

S2：所述处理单元对所述检测线的纵剖面地电数据进行反演，生成所述垃圾堆体的电阻率分布图，并确定所述渗漏疑似区域；

S3：在所述渗漏疑似区域划定多条网格或放射状的探测线；

S4：所述检测车沿所述探测线进行漏点检测，确定漏点位置。

作为优选，所述步骤S1包括：

将所述多根电极等间距直线排布，形成温纳排列的所述检测线；

将所述转换器的一端连接所述电极，另一端连接所述激电电源。

作为优选，所述步骤S2包括：

所述处理器生成第一条检测线的纵剖面地电数据后，平移所述多根电极，形成第二条检测线，并生成所述第二条检测线的纵剖面地电数据；

所述处理器生成所有检测线的纵剖面地电数据；

所述处理单元对所述所有检测线的纵剖面地电数据进行surfer反演，生成所述垃圾堆体的电阻率分布图；

所述处理单元确定所述电性分布图中的异常低阻区为所述渗漏疑似区域。

作为优选，所述步骤S3还包括：

在所述垃圾堆体的防渗层下设置膜下电极；

在所述防渗层上的所述垃圾堆体中设置膜上电极；

将所述膜下电极连接高压发生器的负极，所述膜上电极连接高压发生器的正极；

在所述垃圾堆体的覆盖层表面洒水，开启所述高压发生器。

作为优选，所述步骤S4包括：

所述遥控器控制所述检测车沿所述探测线移动；

所述检测车移动设定距离后，旋转所述圆盘使两个所述检测探头的连线方向通过所述膜上电极，然后将两个所述检测探头放下；

所述控制箱接收并记录两个所述检测探头发送的电势差信息，及所述定位装置发送的位置信息；

所述检测车对所有探测线进行检测；所述控制箱建立所述渗漏疑似区域的电势模型；

其中，当两个所述检测探头产生极性反向时，所述控制箱记录两个所述检测探头的中点位置，减小两个所述检测探头的间距，所述检测车以较小距再次进行检测，两个所述检测探头再次产生极性反向，即确定两个所述检测探头的中点为所述漏点位置。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

该检测方法先确定渗漏疑似区域，再利用上述漏洞检测系统对渗漏疑似区域进行漏点检测，能精确漏点位置。在检测过程中，通过远程遥控进行操作，操作简单节省人力成本，降低了勘测成本，提高了勘测效率；检测车严格按照预先设定探测线行驶，不会出现漏检现象，大大降低了漏检率。该检测方法基于静电场理论，以探测目标体的电性差异和漏洞引起的电势变化为前提进行的，能生成并保存检测区域的电势及对应的定位数据，建立垃圾堆体的电势模型，为防渗膜完整性的整体评估提供实验数据基础。同时，该方法采集数据信息量大，可进行层析成象计算，成图直观，可视性强。

附图说明

图1为本申请实施例提供的垃圾填埋场防渗层漏洞探测系统的结构主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中检测探头的结构示图；

图4为本申请实施例提供的电极温纳排布的结构示图；

图5为本申请实施例提供的垃圾填埋场防渗层漏洞探测方法的流程图.

(图中各标号代表的部件依次为：1检测车、2控制箱、3信号接收发射器、4定位装置、5电动马达、6圆盘、7检测探头、8弹簧、9蓄电池、10素瓷、11CuSO4·5H2O溶液、12导电铜棒、13电极、14电缆、15转换器、16处理器、17计算点、18激电电源、19升降旋转装置)

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种垃圾填埋场防渗层漏洞检测系统及检测方法，解决了现有技术中勘测工作量较大、容易出现漏检、定位不准导致误判漏点以及无法对防渗层完整性进行整体评估的技术问题，实现了节省人力成本，降低了勘测成本，提高了勘测效率，避免出现漏检现象，降低了漏检率，大大提高检测精度，集数据信息量大，可进行层析成象计算，成图直观，可视性强的技术效果。

本发明实施例提供了一种垃圾填埋场防渗层漏洞检测系统，该漏洞检测系统包括：多根电极13、转换器15、处理器16及偶极探测装置。多根电极13布置在垃圾堆体上的设定位置，以检测设定位置的电势信号。转换器15分别通过多根电缆14与多根电极13连接，以接收多根电极13发送的电信号，生成地电信息。处理器16与转换器15连接，以接收并处理转换器15发送的地电信息，生成垃圾堆体的电阻率分布图，并确定渗漏疑似区域。偶极探测装置包括：检测车1及设置在检测车1上的检测探头7；检测车1带动检测探头7在渗漏疑似区域内移动；检测探头7确定渗漏疑似区域的漏点位置。

进一步的，电极13采用不锈钢电极；参见附图4，多根电极13等间距直线排布，形成温纳排列的检测线；通过处理器16对温纳排列方式的电极13进行计算，计算时，一次有4根电极13通过继电器，如第1、2、3、4号电极13，计算点17在4根电极13的中点，深度为四根电极13水平总距离的0.5倍；下一计算点17为2、3、4、5号电极，直到末端。第二层计算点17的间距为电极相邻间距为2倍，及1、3、5、7号电极13的间距，以此类推，最后所有的计算点17呈倒置的等腰梯形。转换器15内部设置有继电器；继电器的一端通过电缆14连接电极13，另一端连接激电电源18；处理器16包括：存储单元及处理单元；存储单元接收并存储地电信息；处理单元根据地电信息生成检测线的纵剖面地电数据；其中，通过平移多根电极13，处理单元能获得多条检测条的纵剖面地电数据，并对多条检测条的纵剖面地电数据进行反演，生成垃圾堆体的电阻率分布图。

进一步的，参见附图1和2，检测车1为前轮驱动及转向的四轮小车；检测车1设置有升降旋转装置19，升降旋转装置19底部固定一圆盘6，升降旋转装置19带动圆盘6垂直移动和转动；检测探头7垂直连接在圆盘6的底部。圆盘6能旋转，从而改变两检测探头7的连线相对车身的角度，保证在检测过程中两检测探头7连线的延长线始终通过膜上电极。

进一步的，参见附图3，检测探头7包括：设置在内部的CuSO4·5H2O溶液11、导电铜棒12及设置在底端的素瓷10；检测时CuSO4·5H2O溶液11经素瓷10末端渗出，电流信号通过内置的导电铜棒12传输到控制箱2。偶极探测装置包括两个检测探头7；圆盘6底部开设长条形的滑槽；两个检测探头7分别通过弹簧8滑动设置在滑槽内，通过滑动改变两个检测探头7之间的间距。弹簧8伸缩带动检测探头7在渗沥液导排层上下运动，保证两个检测探头7与渗沥液导排层(碎石或卵石层)充分接触。两个检测探头7之间的间距调节范围为0.5～1.5m。

进一步的，偶极探测装置还包括：控制箱2、信号接收发射器3、定位装置4、蓄电池9及电动马达5。控制箱2设置在检测车1的中部支撑隔板上；信号接收发射器3与控制箱2固定连接。定位装置4设置在检测车1上，与控制箱2连接，以记录检测车1相对垃圾堆体的位置。蓄电池9设置在底盘上。电动马达5与蓄电池9通过导线连通形成驱动电路；电动马达5的输出轴与检测车1的车轮传动轴连接；控制箱2与驱动电路连接，以控制驱动电路的连通和断开。控制箱2与升降旋转装置19连接，能控制圆盘6的上升、下降和旋转。导电铜棒12通过导线与控制箱2连接，偶极探测装置工作时，CuSO₄·5H₂O溶液11不断从素瓷10中渗出，当检测车1运动到漏点位置时，电流从漏点地面经CuSO₄·5H₂O溶液11流入导电铜棒12，进而由导线流至控制箱，控制箱记录并确定两检测探头7的电势差。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过将信号接收发射器3、控制箱2、蓄电池9、电动马达5设置在检测车1上，检测探头7设置在能升降和旋转的圆盘6上，操作人员通过遥控器发送信号到信号接收发射器3，控制箱2接收信号后控制电动马达5工作，使检测车1在垃圾堆体上运动，当检测车1运动到漏点时，膜上电极与膜下电极在漏点处形成回路，电流通过导电铜棒12传到控制箱2上，以确定并记录漏点位置。该检漏探测系统通过远程遥控进行操作，操作简单，不需要操作人时时跟随，节省人力成本，降低了勘测成本，而且不受恶劣天气影响，提高了勘测效率；检测车1严格按照预先设定线路行驶，不会出现漏检现象，大大降低了漏检率。采用可旋转和垂直移动的圆盘6、能沿圆盘6滑槽滑移且跟随圆盘6上升、下降和旋转的检测探头7，检测精度大幅度提高，大大降低误检率。该检漏探测系统结构简单，设备组装方便，容易维护。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种垃圾填埋场防渗层漏洞检测方法，参见附图5，该漏洞检测方法包括以下步骤：

S1：将多根电极13布置在垃圾堆体上形成检测线，沿检测线进行检测；通过处理器16生成检测线的纵剖面地电数据。

S2：处理单元对检测线的纵剖面地电数据进行反演，生成垃圾堆体的电阻率分布图，并确定渗漏疑似区域。

S3：在渗漏疑似区域划定多条网格或放射状的探测线。

S4：检测车1沿探测线进行漏点检测，确定漏点位置。

进一步的，步骤S1包括：S101：将多根电极13等间距直线排布，形成温纳排列的检测线；S102：将转换器15的一端连接电极13，另一端连接激电电源18。

进一步的，步骤S2包括：S201：处理器16生成第一条检测线的纵剖面地电数据后，平移多根电极13，形成第二条检测线，并生成第二条检测线的纵剖面地电数据；S202：处理器16生成所有检测线的纵剖面地电数据；S203：处理单元对所有检测线的纵剖面地电数据进行surfer反演，生成垃圾堆体的电阻率分布图；S204：处理单元确定电阻率分布图中的异常低阻区为渗漏疑似区域。

进一步的，步骤S3还包括：S301：在垃圾堆体的防渗层下设置膜下电极；S302：在防渗层上的垃圾堆体中设置膜上电极；S303：将膜下电极连接高压发生器的负极，膜上电极连接高压发生器的正极；S304：在垃圾堆体的覆盖层表面洒水，开启高压发生器。

进一步的，步骤S4包括：S401：遥控器控制检测车1沿探测线移动；S402：检测车1移动设定距离后，旋转圆盘6使两个检测探头7的连线方向通过膜上电极，然后将两个检测探头7放下；S403：控制箱2接收并记录两个检测探头7发送的电势差信息，控制箱2同时记录定位装置4发送的位置信息；S404：检测车1对所有探测线进行检测；控制箱2建立渗漏疑似区域的电势模型。

其中，当两个检测探头7产生极性反向时，控制箱2记录两个检测探头7的中点位置，减小两个检测探头7的间距，检测车1以较小距再次进行检测，两个检测探头7再次产生极性反向，即确定两个检测探头7的中点为漏点位置。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

该检测方法先确定渗漏疑似区域，再利用上述漏洞检测系统对渗漏疑似区域进行漏点检测，能精确漏点位置。在检测过程中，通过远程遥控进行操作，操作简单节省人力成本，降低了勘测成本，提高了勘测效率；检测车1严格按照预先设定探测线行驶，不会出现漏检现象，大大降低了漏检率。该检测方法基于静电场理论，以探测目标体的电性差异和漏洞引起的电势变化为前提进行的，能生成并保存检测区域的电势及对应的定位数据，建立垃圾堆体的电势模型，为防渗膜完整性的整体评估提供实验数据基础。同时，该方法采集数据信息量大，可进行层析成象计算，成图直观，可视性强。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种垃圾填埋场防渗层漏洞检测系统，其特征在于，所述漏洞检测系统包括：

多根电极，布置在垃圾堆体上的设定位置，以检测所述设定位置的电势信号；

转换器，分别通过多根电缆与所述多根电极连接，以接收所述多根电极发送的所述电信号，生成地电信息；

处理器，与所述转换器连接，以接收并处理所述转换器发送的所述地电信息，生成所述垃圾堆体的电阻率分布图，并确定渗漏疑似区域；

偶极探测装置，包括：检测车及设置在所述检测车上的检测探头；所述检测车带动所述检测探头在所述渗漏疑似区域内移动；所述检测探头确定所述渗漏疑似区域的漏点位置。

2.如权利要求1所述的漏洞检测系统，其特征在于，

所述电极采用不锈钢电极；所述多根电极等间距直线排布，形成温纳排列的检测线；

所述转换器内部设置有继电器；

所述电极的一端通过所述电缆连接所述继电器，另一端连接激电电源；

所述处理器包括：存储单元及处理单元；

所述存储单元接收并存储所述地电信息；

所述处理单元根据所述地电信息生成所述检测线的纵剖面地电数据；

其中，通过平移所述多根电极，所述处理单元能获得多条所述检测线的纵剖面地电数据，并对多条所述检测线的纵剖面地电数据进行反演，生成所述垃圾堆体的电阻率分布图。

3.如权利要求1所述的漏洞检测系统，其特征在于，

所述检测车为前轮驱动及转向的四轮小车；

所述检测车设置有升降旋转装置，所述升降旋转装置底部固定一圆盘，所述升降旋转装置带动所述圆盘垂直移动和转动；

所述检测探头垂直连接在所述圆盘的底部。

4.如权利要求1所述的漏洞检测系统，其特征在于，

所述检测探头包括：设置在内部的CuSO₄·5H₂O溶液、导电铜棒及设置在底端的素瓷；

所述偶极探测装置包括两个所述检测探头；

所述圆盘底部开设长条形的滑槽；

两个所述检测探头分别通过弹簧滑动设置在所述滑槽内；两个所述检测探头之间的间距调节范围为0.5～1.5m。

5.如权利要求4所述的漏洞检测系统，其特征在于，所述偶极探测装置还包括：

控制箱，设置在所述检测车上；

信号接收发射器，与所述控制箱固定连接；

定位装置，设置在所述检测车上，与所述控制箱连接，以记录所述检测车相对所述垃圾堆体的位置；

蓄电池，设置在所述底盘上；

电动马达，与所述蓄电池通过导线连通形成驱动电路；所述电动马达的输出轴与所述检测车的车轮传动轴连接；所述控制箱与所述驱动电路连接，以控制所述驱动电路的连通和断开；

所述导电铜棒通过导线与所述控制箱连接。

6.一种垃圾填埋场防渗层漏洞检测方法，其特征在于，所述漏洞检测方法包括以下步骤：

S1：将所述多根电极布置在垃圾堆体上形成所述检测线，沿所述检测线进行检测；通过所述处理器生成所述检测线的纵剖面地电数据；

S2：所述处理单元对所述检测线的纵剖面地电数据进行反演，生成所述垃圾堆体的电阻率分布图，并确定所述渗漏疑似区域；

S3：在所述渗漏疑似区域划定多条网格或放射状的探测线；

S4：所述检测车沿所述探测线进行漏点检测，确定漏点位置。

7.如权利要求6所述的漏洞检测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

将所述多根电极等间距直线排布，形成温纳排列的所述检测线；

将所述转换器的一端连接所述电极，另一端连接所述激电电源。

8.如权利要求6所述的漏洞检测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

所述处理器生成第一条检测线的纵剖面地电数据后，平移所述多根电极，形成第二条检测线，并生成所述第二条检测线的纵剖面地电数据；

所述处理器生成所有检测线的纵剖面地电数据；

所述处理单元对所述所有检测线的纵剖面地电数据进行surfer反演，生成所述垃圾堆体的电阻率分布图；

所述处理单元确定所述电性分布图中的异常低阻区为所述渗漏疑似区域。

9.如权利要求6所述的漏洞检测方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

在所述垃圾堆体的防渗层下设置膜下电极；

在所述防渗层上的所述垃圾堆体中设置膜上电极；

将所述膜下电极连接高压发生器的负极，所述膜上电极连接高压发生器的正极；

在所述垃圾堆体的覆盖层表面洒水，开启所述高压发生器。

10.如权利要求6所述的漏洞检测方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

所述遥控器控制所述检测车沿所述探测线移动；

所述检测车移动设定距离后，旋转所述圆盘使两个所述检测探头的连线方向通过所述膜上电极，然后将两个所述检测探头放下；

所述控制箱接收并记录两个所述检测探头发送的电势差信息，及所述定位装置发送的位置信息；

所述检测车对所有探测线进行检测；所述控制箱建立所述渗漏疑似区域的电势模型；

其中，当两个所述检测探头产生极性反向时，所述控制箱记录两个所述检测探头的中点位置，减小两个所述检测探头的间距，所述检测车以较小距再次进行检测，两个所述检测探头再次产生极性反向，即确定两个所述检测探头的中点为所述漏点位置。