CN108287368A - 基于综合物探的污染土全覆盖检测方法及其测线布置结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法及其测线布置结构，该检测方法包括以下步骤：（1）划定待检测区域，使待检测区域覆盖污染区域及其外围的未污染区域，利用电磁感应法采集仪对待检测区域进行电导率数据和相位数据的全覆盖普查，以圈定出待检测区域内的污染高风险区域；（2）于污染高风险区域内利用地质雷达法、高密度电法中的一种或两种组合进行针对性检测，从而判断污染高风险区域内是否存在污染以及污染物在深度方向上的分布情况。本发明的优点是：全覆盖、采集周期较短、投入成本较低、大幅提高了工作效率，而且采集结果为多种物探技术相结合综合判定得到，并以面状或体状形式呈现，更具有代表性和合理性。

Description

基于综合物探的污染土全覆盖检测方法及其测线布置结构

技术领域

本发明属于岩土工程检测技术领域，具体涉及一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法及其测线布置结构。

背景技术

现今制造业规模不断扩大，城市化水平不断提高，社会经济得到了蓬勃发展。但是在科技水平发展，人民生活水平提高的同时，环境污染却日益严重，给生态系统造成了严重的破坏，影响了人类的生活质量、身体健康和生活活动，并且引起了一系列的社会问题，制约了经济的发展。在各大污染问题中，土地污染也成为较为严峻的问题，其中出现最多的、危害最大的种类有重金属、石油烃、持久性有机污染物、其他工业化学品、富营养的废弃物、放射性元素和致病生物等。对于被污染的土壤和场地，要即时做出分析与评价，应用检测技术对污染区进行探测，做好评估、治理和重新开发利用的工作。

现阶段国内关于污染土的检测技术手段仍然较为单一，主要依靠钻孔取芯进行实验室分析来确定污染土的污染程度及大致范围，然而，钻孔取芯分析的方法仅能体现单点位置的污染土信息，采集分析周期较长成本较高且数量有限不具有代表性，有以点概面之嫌。目前，也有一些单位采用传统二维高密度电法、电阻率CT法、地质雷达法等布设多条测线进行污染土的检测，再对多条检测剖面数据进行对比分析，确定污染物的分布范围，但由于剖面数量有限，最终测试结果也仅反映了剖面处的情况，缺乏代表性，且实施周期较长。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法及其测线布置结构，该检测方法利用电磁感应法进行待检测区域内的全覆盖普查获知污染高风险区域，并利用地质雷达法和高密度电法对污染高风险区域进行针对性的精查。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法，其特征在于所述检测方法包括以下步骤：（1）划定待检测区域，使所述待检测区域覆盖污染区域及其外围的未污染区域，利用电磁感应法采集仪对所述待检测区域进行电导率数据和相位数据的全覆盖普查，以判断圈定出所述待检测区域内的污染高风险区域；（2）于所述污染高风险区域内利用地质雷达法、高密度电法中的一种或两种组合进行针对性检测，以获得所述污染高风险区域内的电磁波数据、电阻率数据中的一种或两种数据，从而判断所述污染高风险区域内是否存在污染以及污染物在深度方向上的分布情况。

所述步骤（1）中的方法为：在所述污染区域及其外围的所述未污染区域间隔预设标定若干测点；利用所述电磁感应法采集仪沿标定的各所述测点采集电导率数据和相位数据；对所采集到的电导率数据和相位数据进行插值处理，绘制相应的电导率等值线平面图以及相位等值线平面图；将分别位于所述污染区域内和所述未污染区域内的所述测点的电导率数据和相位数据进行比较，并结合所述电导率等值线平面图和所述相位等值线平面图，判断圈定出污染高风险区域。

判断所述污染高风险区域的方法为：计算所述未污染区域内各所述测点的电导率平均值以及相位平均值；当所述污染区域内所述测点的电导率值和相位值均为所述未污染区域内电导率平均值和相位平均值的至少1.5倍时视为异常测点，结合所述电导率等值线平面图和所述相位等值线平面图，若所述异常测点呈至少三个或以上的区域聚集时，可判定所述异常测点的聚集区域为污染高风险区域。

计算所述污染高风险区域内各所述测点的相位平均值；当所述污染高风险区域内各所述测点的相位平均值相对于所述未污染区域内各所述测点的相位平均值的变化率△_相位值大于或等于0.8时，则所述污染高风险区域为重金属污染高风险区域；当所述污染高风险区域内各所述测点的相位平均值相对于所述未污染区域内各所述测点的相位平均值的变化率△_相位值大于或等于0.5且小于0.8时，则所述污染高风险区域为有机物污染高风险区域或石油烃污染高风险区域。

所述电磁感应法采集仪于地面对各所述测点依次进行数据采集，依序采集各所述测点的路线呈弓字型测线、回字型测线、平行测线中的一种。

所述地质雷达法是指在所述污染高风险区域内布置至少一条地质雷达测线，所述地质雷达测线的两端位于所述污染高风险区域的外围，利用地质雷达法检测天线沿所述地质雷达测线进行检测，从而获得所述污染高风险区域内的电磁波数据，反演后获得相对应的地质雷达剖面，将所述污染高风险区域内的电磁波数据与所述未污染区域内的电磁波数据进行比较，并结合所述地质雷达剖面，判断所述污染高风险区域内是否存在污染以及污染物在深度方向上的分布情况。

所述高密度电法是指在所述污染高风险区域内布置至少一条高密度测线，所述高密度测线的两端位于所述污染高风险区域的外围，所述高密度测线包括若干检测电极，在所述检测电极与土体结合部浇灌电解液，采集所述高密度测线的电阻率数据并进行反演处理获得相对应的所述污染高风险区域内的所述高密度电阻率法剖面，将所述污染高风险区域内的电阻率数据与所述未污染区域内的电阻率数据进行比较，并结合所述高密度电阻率法剖面，判断所述污染高风险区域内是否存在污染以及污染物在深度方向上的分布情况。

所述检测电极插入土壤中的角度及深度均保持一致，所述检测电极呈垂直插入，其插入深度不小于所述检测电极长度的1/2。

一种涉及任一所述基于综合物探的污染土全覆盖检测方法的测线布置结构，其特征在于所述测线布置结构包括若干布置于污染区域及其外围未污染区域内的测点，其中一个所述测点上布置有电磁感应法采集仪；所述测线布置结构还包括若干条地质雷达测线和高密度测线。

各所述测点呈点云分布，依次连接构成弓字型测线、回字型测线、平行测线中的一种。

所述地质雷达测线和所述高密度测线在平面位置上重合。

本发明的优点是：全覆盖、采集周期较短、投入成本较低、大幅提高了工作效率，而且采集结果为多种物探技术相结合综合判定得到，并以面状或体状形式呈现，更具有代表性和合理性。

附图说明

图1为本发明中在污染区域及其外围未污染区域内布置测点（弓型测线）的示意图；

图2为本发明中在污染区域及其外围未污染区域内布置测点（回字型测线）的示意图；

图3为本发明中在污染区域及其外围未污染区域内布置测点（平行测线）的示意图；

图4为本发明中在污染高风险区域及其外围未污染区域布置地质雷达测线的示意图；

图5为本发明中在污染高风险区域及其外围未污染区域布置高密度测线的示意图。

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1-5，图中各标记分别为：污染区域1、未污染区域2、测线3、测点4、污染高风险区域5、地质雷达法检测天线6、地质雷达测线7、检测电极8、电缆9、高密度测线10。

实施例：如图1-5所示，本实施例具体涉及一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法及其测线布置结构，检测方法中所涉及到的测线布置结构包括布置于污染区域1及其外围未污染区域2内的若干呈点云分布的测点4，各测点4之间依次连成测线3；此外，测线布置结构还包括布置于污染高风险区域5及其外围未污染区域2的地质雷达测线7和高密度测线10；该检测方法主要包括，首先利用电磁感应法对包括污染区域1和未污染区域2在内的待检测区域进行全覆盖的普查，从而判断圈定出其中的污染高风险区域5的确切范围；之后，利用地质雷达法和高密度电法对所圈定出的污染高风险区域5进行进一步的针对性精确检查，从而判断污染高风险区域5内是否存在污染，以及污染物在深度方向上的分布情况，具体包括以下步骤：

（一）利用电磁感应法进行全覆盖检测

如图1-3所示，选定待检测区域，待检测区域应包含污染区域1及其外围的未污染区域2，此处的污染区域1是根据历史信息所预判的粗略范围，在待测区域内均匀布设标记若干测点4，使测点4呈点云分布，测点4的数量以及相邻测点4之间的间距根据污染区域1内污染物分布的预估和探测精度要求进行综合权衡确定，本实施例中，相邻测点4之间的间距不宜大于10m；通常情况下，测点4可使用石灰或是特制的标记物进行标识；

在布设标记测点4之后，确定测线3的路径，可以是如图1所示的弓字型测线3，也可以是如图2所示的回字型测线3，或可以是如图3所示的平行测线3；根据实际的工程需要，如需增加检测精度，则可继续布置加密测线3；

在地面上，利用电磁感应法采集仪沿所确定的测线3，依次对各个测点4进行数据采集，包括电导率数据和相位数据，利用电磁感应法采集仪所采集到的数据表征的是在相对应的测点4位置处在整个深度方向上的综合数据；

将在各测点4处所采集到的电导率数据和相位数据进行插值处理，并绘制相应的电导率等值线平面图和相位等值线平面图，从而以平面图的形式直观展示电导率数据和相位数据；与此同时，计算未污染区域2中各测点4处的电导率数据和相位数据，从而获得未污染区域2内的电导率平均值和相位平均值；

进行污染高风险区域5的判定，具体判定准则为：结合前述的电导率等值线平面图和相位等值线平面图，当污染区域1内测点的电导率值和相位值均为未污染区域2内电导率平均值和相位平均值的至少1.5倍时视为异常测点，若异常测点呈至少三个或以上数量的区域聚集时，则可判定这些异常测点的聚集区域为污染高风险区域5，从而圈定出污染高风险区域5的确切范围；

一般情况下，和未污染区域2内的电导率平均值相比，污染区域1内的重金属污染将呈现相对高电导率反映，而化肥、农药等有机污染物及石油烃污染将呈现相对低电导率反映，判定时，还需根据电导率等值线平面图中污染物的电导率异常值大小、相位等值线平面图中污染物的相位异常值大小及分布形态进行综合分析，初步判定污染高风险区域5内污染物类型及平面分布情况。

在污染区域1内筛选判定出上述的污染高风险区域5之后，对污染高风险区域5的污染类型进行判定；计算污染高风险区域5内各测点4的相位平均值；

当污染高风险区域5内各测点4的相位平均值相对于未污染区域2内各测点4的相位平均值的变化率△_相位值≥0.8时，则判定污染高风险区域5为重金属污染高风险区域；

当污染高风险区域5内各测点4的相位平均值相对于未污染区域2内各测点4的相位平均值的变化率△_相位值大于或等于0.5且小于0.8时，则判定污染高风险区域5为有机物污染高风险区域或石油烃污染高风险区域；

需要说明的是，前述的变化率△_相位值的计算方法为：

△_相位值=（i_{污染风险区域}-i_{未污染区域}）/i_{未污染区域}

其中，i_{未污染区域}为未污染区域2内的相位平均值；i_{污染风险区域}为污染高风险区域内的相位平均值。

（二）利用地质雷达法和高密度电法进行精测

（1）如图4所示，在圈定出污染高风险区域5的确切范围之后，在污染高风险区域5内布置至少一条地质雷达测线7，地质雷达测线7的两端延伸至污染高风险区域5外围的未污染区域2中，利用地质雷达法检测天线6沿所确定的地质雷达测线7进行电磁波数据的采集，将所采集到的电磁波数据经过相关软件反演处理后，得到在地质雷达测线7布置位置相对应的污染高风险区域6内的地质雷达剖面，从该地质雷达剖面上可判断污染高风险区域5内是否存在污染情况，若存在污染情况，可从该地质雷达剖面上获知污染物在深度方向上的分布情况；

其中，地质雷达法检测天线6的频率可以是200MHz、100MHz或50MHz，具体的频率需根据污染高风险区域5内的污染物分布预估深度以及探测的精度进行综合权衡确定，地质雷达法检测天线6的频率越高，则探测精度越高，但探测深度越浅；地质雷达法检测天线6的频率越低，则探测深度越大，但探测精度越低；

在采集工作开展时，需根据现场地形情况，选择采集方式，如地形较平坦，可采用车载连续采集方式，如地形起伏较大，则需要采用逐点测量的采集方式，并进行地形测量，以便后期地形校正；

（2）如图5所示，在圈定出污染高风险区域5的确切范围之后，在污染高风险区域5内布置至少一条高密度测线10，高密度测线10的两端延伸至污染高风险区域5外围的未污染区域2中，高密度测线10由若干检测电极8以及连接各检测电极8的电缆9组成；采集开始前，在检测电极8与土体结合的地方浇入电解液，以增加土壤的导电性能，改善接地条件；利用高密度测线10采集电阻率数据，将所采集到的电阻率数据经过相关软件反演处理后，得到在高密度测线10布置位置相对应的污染高风险区域6内的高密度电阻率法剖面，在此剖面上进行解释分析，和未污染区域2内的电阻率正常背景值进行比较，重金属污染将呈现相对低阻反映，化肥、农药等有机污染物及石油烃污染将呈现相对高阻反映；判定时，根据高密度电阻率法剖面中污染物的电阻率大小以及分布形态进行综合分析，确定污染高风险区域5内是否存在污染情况，若存在污染情况，可从该高密度电阻率法剖面上获知污染物在深度方向上的分布情况；

其中，高密度测线10的长度及其上检测电极8的数量根据污染高风险区域5内污染物分布的预估深度及探测的精度进行综合权衡确定，检测电极8之间的间距越小则探测精度越高，在检测电极8数量一定的条件下，高密度测线10的长度越长、探测深度越大，但探测精度也越低；一般情况下，高密度测线10的长度应为预估污染物深度的6倍左右，比如预估污染物分布于5米深度处，可布置高密度测线10的长度为30米，若选用60个检测电极8，则检测电极8的间距为0.5m，通常情况下，检测电极8的间距为0.2m-2.0m左右，满足探测精度的要求。

将以上三种检测方法所采集的数据分别对污染高风险区域5的综合物探剖面进行处理分析，获取污染物在不同物探剖面上的分布情况，并进行综合对比分析，从而获得更加准确的污染物下三维空间分布情况。

Claims (10)

1.一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法，其特征在于所述检测方法包括以下步骤：（1）划定待检测区域，使所述待检测区域覆盖污染区域及其外围的未污染区域，利用电磁感应法采集仪对所述待检测区域进行电导率数据和相位数据的全覆盖普查，以判断圈定出所述待检测区域内的污染高风险区域；（2）于所述污染高风险区域内利用地质雷达法、高密度电法中的一种或两种组合进行针对性检测，以获得所述污染高风险区域内的电磁波数据、电阻率数据中的一种或两种数据，从而判断所述污染高风险区域内是否存在污染以及污染物在深度方向上的分布情况。

2.根据权利要求1所述的一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法，其特征在于所述步骤（1）中的方法为：在所述污染区域及其外围的所述未污染区域间隔预设标定若干测点；利用所述电磁感应法采集仪沿标定的各所述测点采集电导率数据和相位数据；对所采集到的电导率数据和相位数据进行插值处理，绘制相应的电导率等值线平面图以及相位等值线平面图；将分别位于所述污染区域内和所述未污染区域内的所述测点的电导率数据和相位数据进行比较，并结合所述电导率等值线平面图和所述相位等值线平面图，判断圈定出污染高风险区域。

3.根据权利要求2所述的一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法，其特征在于判断所述污染高风险区域的方法为：计算所述未污染区域内各所述测点的电导率平均值以及相位平均值；当所述污染区域内所述测点的电导率值和相位值均为所述未污染区域内电导率平均值和相位平均值的至少1.5倍时视为异常测点，结合所述电导率等值线平面图和所述相位等值线平面图，若所述异常测点呈至少三个或以上的区域聚集时，可判定所述异常测点的聚集区域为污染高风险区域。

4.根据权利要求3所述的一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法，其特征在于计算所述污染高风险区域内各所述测点的相位平均值；当所述污染高风险区域内各所述测点的相位平均值相对于所述未污染区域内各所述测点的相位平均值的变化率△_相位值大于或等于0.8时，则所述污染高风险区域为重金属污染高风险区域；当所述污染高风险区域内各所述测点的相位平均值相对于所述未污染区域内各所述测点的相位平均值的变化率△_相位值大于或等于0.5且小于0.8时，则所述污染高风险区域为有机物污染高风险区域或石油烃污染高风险区域。

5.根据权利要求1所述的一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法，其特征在于所述地质雷达法是指在所述污染高风险区域内布置至少一条地质雷达测线，所述地质雷达测线的两端位于所述污染高风险区域的外围，利用地质雷达法检测天线沿所述地质雷达测线进行检测，从而获得所述污染高风险区域内的电磁波数据，反演后获得相对应的地质雷达剖面，将所述污染高风险区域内的电磁波数据与所述未污染区域内的电磁波数据进行比较，并结合所述地质雷达剖面，判断所述污染高风险区域内是否存在污染以及污染物在深度方向上的分布情况。

6.根据权利要求1所述的一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法，其特征在于所述高密度电法是指在所述污染高风险区域内布置至少一条高密度测线，所述高密度测线的两端位于所述污染高风险区域的外围，所述高密度测线包括若干检测电极，在所述检测电极与土体结合部浇灌电解液，采集所述高密度测线的电阻率数据并进行反演处理获得相对应的所述污染高风险区域内的所述高密度电阻率法剖面，将所述污染高风险区域内的电阻率数据与所述未污染区域内的电阻率数据进行比较，并结合所述高密度电阻率法剖面，判断所述污染高风险区域内是否存在污染以及污染物在深度方向上的分布情况。

7.根据权利要求6所述的一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法，其特征在于所述检测电极插入土壤中的角度及深度均保持一致，所述检测电极呈垂直插入，其插入深度不小于所述检测电极长度的1/2。

8.一种涉及权利要求1-7中任一所述基于综合物探的污染土全覆盖检测方法的测线布置结构，其特征在于所述测线布置结构包括若干布置于污染区域及其外围未污染区域内的测点，其中一个所述测点上布置有电磁感应法采集仪；所述测线布置结构还包括若干条地质雷达测线和高密度测线。

9.根据权利要求8所述的一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法的测线布置结构，其特征在于各所述测点呈点云分布，依次连接构成弓字型测线、回字型测线、平行测线中的一种。

10.根据权利要求8所述的一种基于综合物探的污染土全覆盖检测方法的测线布置结构，其特征在于所述地质雷达测线和所述高密度测线在平面位置上重合。