CN110702587B - 一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法，属于水库大坝渗漏诊断领域，也属于工程地球物理探测领域。本发明包括土石坝温纳联合数据体的采集、温纳数据体的联合反演成像、土石坝渗漏反演结果的修正和根据图像判定渗漏点。具有避免不同装置数据体对土石坝隐患解译及响应的片面性，实现对隐患体的精准识别，并提高现场工作效率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法，属于水库大坝渗漏隐患诊断领域，也属于工程地球物理探测领域。
背景技术
土石坝填筑材料长期在干湿交替、动静悬殊的恶劣条件易产生异常渗流现象，普遍的薄弱环节甚至演变成渗透破坏，致使土石坝渗漏病害问题尤为突出，并且渗透破坏具有空间上的隐蔽性、时间上的不确定性以及分布的随机性等特点，如此点多、面广、量大以及工况复杂的土石坝安全隐患成为水利标准化管理最大的短板，安全运行面临巨大的挑战。地球物理技术手段以无损、高效、透视的优点为土石坝隐患的排查提供了技术服务，特别是电阻率法对大坝渗流薄弱区的定位及展布更为直观、敏感，使防渗处理更具针对性。目前，高密度电法在土石坝探测中应用较为广泛，本领域技术人员结合试验证明了高密度电法适用于大坝整体和局部的综合型探测。高密度电法按照不同的供电与测量之间的组合衍生出多种探测装置，并且不同排列对异常体的识别精度及空间展布特征的反映能力上存在差异，利用数值模拟和工程试验在开展最佳装置的优化也取得一定的成效。目前，单通道、分装置的高密电法仪仍是工程应用的主流设备，考虑到外业工作的效率，不可能采集全部装置的数据体；多通道仪器设备受自身测量精度以及外界环境等因素的影响，利用混杂了噪声的超高密度电法全四级数据体联合处理，反演成果的稳定及可靠度值得商榷。
基于以上不足，为避免不同装置数据体对土石坝隐患解译及响应的片面性，实现对隐患体的精准识别，并提高现场工作效率，本发明希望提供一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法。
发明内容
一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)土石坝温纳联合数据体的采集
(1.1)在水库大坝坝顶轴线或防渗体部位上设置纵向电法测线，所述电法测线向大坝两岸山体延伸，所述电法测线上设有若干个通道电极，相邻两个所述通道电极之间间距相同；
(1.2)在所述电法测线的中心位置设有并行电法探测系统，所述并行电法探测系统包括采集器，所述采集器与无穷远参比电极连接，所述采集器与电法测线连接；所述并行电法探测系统还包括数据控制与采集平台，所述数据控制与采集平台连接有采集器；所述并行电法探测系统采集温纳联合原始数据体，所述温纳联合原始数据体包括温纳四级装置数据、温纳偶极装置数据和温纳微分装置数据；
(1.3)所述采集指令中供电方式为单正矩形波脉冲信号，采样时间为0.5秒，采样间隔为100毫秒，采样模式为温纳联合采集模式；
(2)温纳数据体的联合反演成像
(2.1)求解温纳四极装置、温纳偶极装置和温纳微分装置下的视电阻率值，把不同排列的数据按照供电电极、测量电极和视电阻率的格式构成温纳联合反演数据体；
(2.2)对所述温纳联合数据体进行联合反演，圆滑系数为30、阻尼系数为100，并把迭代次数7次、误差递减5％以及均方根误差3％作为反演终止并列条件，反演得到含隐患大坝的电阻率值(ρ1)，将含隐患大坝下方各反演记录点电阻率值进行插值计算，从而得到含隐患大坝的电阻率值图像，即温纳联合反演图；
(3)土石坝渗漏反演结果的修正
(3.1)将温纳联合反演得到的无隐患大坝电阻率值(ρ1)与均值半空间模型电阻率值(ρ0)进行比值计算得到修正系数：
把含隐患大坝所有测量电阻率值与其对应记录点的均值半空间模型电阻率值作比值，得到含隐患体大坝的修正系数分布图；
(3.2)含隐患的大坝电阻率值为ρ2，则消除大坝边界后的电阻率值为(ρ3)：
把含隐患大坝所有测量电阻率值与其对应记录点的修正系数作比值得到消除大坝边界的电阻率分布图；ρ2为含隐患大坝电阻率值；ρ1为无隐患大坝电阻率值，ρ0为均值半空间模型电阻率值；
(4)用含隐患大坝的电阻率图像、含隐患大坝的修正系数分布图和消除大坝边界的电阻率分布图表示土石坝渗漏隐患探测结果，通过对图像中异常区域的划分和圈定推断出渗漏薄弱带。
步骤(1)中当大坝坝顶宽度大于8m时，大坝坝顶应设置两条电法测线，使得在测量坝宽较大的大坝时所得结果同样准确。
步骤(1)中相邻两个所述的通道电极之间距离为0.5-2米。
步骤(1.1)中所述电法测线向大坝两岸延伸的长度为大坝坝高的2倍，过加长电法测线有效地提高探测成果的横向覆盖区域，有效提升对坝肩接触带渗漏的探测精度，弥补探测成果的局部盲区问题。
步骤(1.2)中所述无穷远参比电极与大坝的垂向距离为电法测线长度的3-5倍，并且无穷远参比电极所处的位置无高压电线干扰，有效降低外来游离电信号对参比电极电位的影响，减少随机噪声对结果的干扰。
步骤(1)中所涉及的电极周围用盐水浇成潮湿的状态，使电极与周围土壤能够产生良好的连接。
有益效果：
1、本发明改进了电阻率法数据的采集模式，实现了温纳联合(温纳四极装置、温纳偶极装置、温纳微分装置)数据体的同步采集，提高了现场的工作效率及数据的有效利用率；
2、采用了温纳联合反演成像有效弥补了单一高密度电法装置对土石坝渗漏局限性诊断的难题，实现了对隐患的精准识别；
3、成果以含隐患大坝的电阻率图像、含隐患大坝的修正系数分布图以及消除大坝边界的电阻率分布图表示，对异常区的边界，尤其对两坝肩盲区问题有较大的改善。
附图说明
图1为实施例1所述的含坝体渗漏隐患大坝A的示意图；
图2为实施例2所述的含接触带渗漏隐患大坝B的示意图；
图3为图1所述A的温纳四极装置数据体、温纳偶极装置数据体、温纳微分装置数据体和温纳联合数据体反演得到的电阻率图；
图4为图2所述B的温纳四极装置数据体、温纳偶极装置数据体、温纳微分装置数据体和温纳联合数据体反演得到的电阻率图；
图5为图1所述A和图2所述B大坝的含隐患大坝的修正系数分布图；
图6为图1所述A和图2所述B大坝的消除大坝边界后电阻率分布图；
图7为实施例3中含隐患大坝的电阻率图像。
具体实施方式
下面结合附图，对上述方案进行进一步说明：
实施例1
一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法用于诊断含坝体渗漏隐患大坝A(图1)，A大坝的坝顶长63米，坝高20米，坝顶宽6米，表层0.03米以内为碎石层，该碎石层电阻率为300Ω·m，坝体电阻率为100Ω·m，山体电阻率为500Ω·m。A中渗漏点的实际位置参数和物理参数为距离30m、埋深7m、规模3m×2m和电阻率值10Ω·m。
在A大坝的坝轴线处设置1条63m长的电法测线，该电法测线中点位于大坝坝轴线中点，向大坝两岸山体延伸，该电法测线上每隔1米设有1个通道电极，将位于电法测线其中一个端点上的通道电极命名为通道电极1，距该端点1m处的通道电极命名为通道电极2，距该端点2m处的通道电极命名为通道电极3，依次命名至距该端点63m处的通道电极。在所述电法测线的中心位置设有WBD-1型并行电法仪，WBD-1型并行电法仪包括采集器，采集器与无穷远参比电极连接，并与电法测线连接；WBD-1型并行电法仪还包括数据控制与采集平台，数据控制与采集平台连接有采集器。无穷远参比电极与大坝的垂向距离为电法测线长度的3倍，并且N极所处的位置无高压线等干扰，电极周围20cm用盐水浇成潮湿的状态。
大坝模型采用温纳四极装置、温纳偶极装置、温纳微分装置以及温纳联合采集模式。所述温纳联合数据体包括温纳四极(C1P1P2C2)、温纳偶极(C1C2P1P2)以及温纳微分(C1P1C2P2)等装置，其中C1、C2、P1、P2相邻电极间的间距相等，即C1P1＝P1P2＝P2C2、C1C2＝C2P1＝P1P2、C1P1＝P1C2＝C2P2；
所述温纳联合数据体的构成为CMCN之间的供电电流(I)，其中N＝a(M+1)、N＝a(M+2)、N＝a(M+2)，式中a为隔离系数，N、M为正整数，供电电极CM、CN注入的供电电流为IMN，其中i＝1，2，...，N；相应地，采样电极Pm、Pn之间在供电电极CM、CN收录到对应的电位差Umn，其中n＝a(m+1)、n＝a(m+2)、n＝a(m+2)，式中a为隔离系数，n、m为正整数；式中a＝Int((电极总数-1)/3)。
当供电电极为C1、C2时，则供电电流为I1,2，采样电极P3、P4电极之间的电位差为U1 ,2 3,4，则I1,2、U1,2 3,4为温纳偶极数据体；当供电电极为C1、C3时，则供电电流为I1,3，采样电极P2、P4电极之间的电位差为U1,3 2,4，则I1,3、U1,3 2,4为温纳微分数据体；当供电电极为C1、C4时，则供电电流为I14，采样电极P2、P3电极之间的电位差为U1,4 2,3，则I1,4、U1,4 2,3为温纳四极数据体。当供电电极为C1、C7时，则供电电流为I1,7，采样电极P13、P19电极之间的电位差为U1,7 13,19，则I1,7、U1,7 13,19为温纳偶极数据体；当供电电极为C1、C7时，则供电电流为I1,7，采样电极P4、P10电极之间的电位差为U1,7 4,10，则I17、U1,7 4,10为温纳微分数据体；当供电电极为C1、C7时，则供电电流为I17，采样电极P3、P5电极之间的电位差为U1,7 3,5，则I1,7、U1,7 3,5为温纳四极数据体。
根据不同的采集方法共得到得到温纳四极数据体(651组)、温纳偶极数据体(651组)、温纳微分数据体(651组)和温纳联合数据体(1953组)之后，采用有限单元法算法正演求解单独温纳排列(α、β和γ)下的视电阻率值和温纳联合数据体的视电阻率值，并对计算数据体加入1％的噪音。对各温纳装置数据体单独进行反演的基础上，对温纳数据联合体进行联合反演，反演采用公式(JTJ+λF)Δqk＝JTg-λFqk-1。式中，J为雅克比偏导数矩阵；JT为J的转置矩阵；λ为阻尼因子；F为二维平滑滤波矩阵；k为迭代次数；qk为大坝的电阻率值取对数形成的向量；g为实测电阻率与模拟电阻率的残差向量，即g＝y-f，式中数据空间矢量y＝col(y1，y2，…，yN)；大坝空间矢量f＝col(f1，f2，…，fM)。反演时圆滑系数为30、阻尼系数为100，并把迭代次数7次、误差递减5％以及均方根误差3％作为反演终止并列条件。视电阻率反演是根据测量得到的地电信息对预设重建的过程，在不同的电法装置中，测量电极检测到供电电极形成电场的信号存在差异，从而导致反演结果存在不唯一性。温纳四极装置、温纳偶极装置、温纳微分装置和温纳联合反演的结果如图3所示，从图3上可以看出不同装置反演成果均能反映出大坝中间部位低阻异常的存在，并且一定程度上勾勒出大坝的边界，表明高密度电法在土石坝隐患探查中具有普适性。图3(a)中低阻区呈闭合状分布，异常区的范围较实际渗漏点有一定的扩大且深度偏浅，与此同时，电阻率值由浅及深明显增大表现为明显层状结构；图3(b)为温纳偶极反演剖面，低阻区呈半闭合状分布，其深度与实际渗漏点基本吻合，但对两侧山体与坝体的边界识别较为模糊；图3(c)反映出两侧山体的岸坡地形分布较好，但反演断面上低阻区呈条带状连续分布为隐患的识别带来麻烦，温纳微分装置对表层的高阻结构敏感度较高；图3(d)为温纳联合反演的电阻率结果，图像上显示出异常区呈闭合状孤立分布，反映出的隐患体规模、位置以及埋深与实际渗漏点基本一致，两侧山体的形态较为平滑。
得到图3(d)结果之后，对反演结果进行修正。如图3(d)中所示，电阻率值89Ω·m为下限，隐患区判断为29-34m，与实际渗漏点的水平位置30-33m相较有所扩大。温纳联合反演相对单一装置成果有明显的改善，但考虑到联合的数据体仍受电场线传播的路径及区域等影响，从而造成异常区的位置、范围较实际渗漏点有所扩大或移位。因此，为了提高对隐患体区域及边界的精准识别，降低大坝自身地质结构对目标体的干扰成为关键。为了消除土石坝结构对隐患体的影响，将温纳联合反演得到的无隐患大坝电阻率值(ρ1)与均值半空间模型电阻率值(ρ0)进行比值计算得到修正系数-，把含隐患大坝各测量电阻率值与其对应记录点的均值半空间模型电阻率值作比值，得到含隐患体大坝的修正系数分布图5(b)。用含隐患大坝的电阻率图图3(d)、含隐患大坝的修正系数分布图图5(b)和消除大坝边界后电阻率分布图图6(a)表示土石坝渗漏隐患探测结果，通过对图像中异常区域的划分、圈定推断出渗漏薄弱带。图5(a)为既有大坝结构的均值模型反演图像，图中明显看出大坝结构对坝体段产生影响，造成均质模型内部存在低阻异常，对坝体内隐患的精准判别带来干扰信息。把图3(d)采用比值计算得到图5(b)，大坝中部异常体的范围明显缩小，横向上的位置与渗漏点实际位置参数基本吻合。
实施例2
一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法用于诊断含接触带渗漏隐患大坝B(图2)，A大坝的坝顶长63米，坝高20米，坝顶宽6米，表层0.03米以内为碎石层，该碎石层电阻率为300Ω·m，坝体电阻率为100Ω·m，山体电阻率为500Ω·m。A中渗漏点的实际位置参数和物理参数为距离5.8m、埋深7m、规模10m×13m和电阻率值10Ω·m。
在A大坝的坝轴线处设置1条63m长的电法测线，该电法测线中点位于大坝坝轴线中点，向大坝两岸山体延伸，该电法测线上每隔1米设有1个通道电极，将位于电法测线其中一个端点上的通道电极命名为通道电极1，距该端点1m处的通道电极命名为通道电极2，距该端点2m处的通道电极命名为通道电极3，依次命名至距该端点63m处的通道电极。在所述电法测线的中心位置设有WBD-1型并行电法仪，WBD-1型并行电法仪包括采集器，采集器与无穷远参比电极连接，并与电法测线连接；WBD-1型并行电法仪还包括数据控制与采集平台，数据控制与采集平台连接有采集器。无穷远参比电极与大坝的垂向距离为电法测线长度的3倍，并且N极所处的位置无高压线等干扰，电极周围20cm用盐水浇成潮湿的状态。
大坝模型采用温纳四极装置、温纳偶极装置、温纳微分装置以及温纳联合采集模式。所述温纳联合数据体包括温纳四极(C1P1P2C2)、温纳偶极(C1C2P1P2)以及温纳微分(C1P1C2P2)等装置，其中C1、C2、P1、P2相邻电极间的间距相等，即C1P1＝P1P2＝P2C2、C1C2＝C2P1＝P1P2、C1P1＝P1C2＝C2P2。
所述温纳联合数据体的构成为CMCN之间的供电电流(I)，其中N＝a(M+1)、N＝a(M+2)、N＝a(M+2)，式中a为隔离系数，N、M为正整数，供电电极CM、CN注入的供电电流为IMN，其中i＝1，2，...，N；相应地，采样电极Pm、Pn之间在供电电极CM、CN收录到对应的电位差Umn，其中n＝a(m+1)、n＝a(m+2)、n＝a(m+2)，式中a为隔离系数，n、m为正整数；式中a＝Int((电极总数-1)/3)。
当供电电极为C1、C2时，则供电电流为I1,2，采样电极P3、P4电极之间的电位差为U1 ,2 3,4，则I1,2、U1,2 3,4为温纳偶极数据体；当供电电极为C1、C3时，则供电电流为I1,3，采样电极P2、P4电极之间的电位差为U1,3 2,4，则I1,3、U1,3 2,4为温纳微分数据体；当供电电极为C1、C4时，则供电电流为I14，采样电极P2、P3电极之间的电位差为U1,4 2,3，则I1,4、U1,4 2,3为温纳四极数据体。当供电电极为C1、C7时，则供电电流为I1,7，采样电极P13、P19电极之间的电位差为U1,7 13,19，则I1,7、U1,7 13,19为温纳偶极数据体；当供电电极为C1、C7时，则供电电流为I1,7，采样电极P4、P10电极之间的电位差为U1,7 4,10，则I17、U1,7 4,10为温纳微分数据体；当供电电极为C1、C7时，则供电电流为I17，采样电极P3、P5电极之间的电位差为U1,7 3,5，则I1,7、U1,7 3,5为温纳四极数据体。
根据不同的采集方法共得到得到温纳四极数据体(651组)、温纳偶极数据体(651组)、温纳微分数据体(651组)和温纳联合数据体(1953组)之后，采用有限单元法算法正演求解单独温纳排列(α、β和γ)下的视电阻率值和温纳联合数据体的视电阻率值，并对计算数据体加入1％的噪音。对各温纳装置数据体单独进行反演的基础上，对温纳数据联合体进行联合反演，反演采用公式(JTJ+λF)Δqk＝JTg-λFqk-1。式中，J为雅克比偏导数矩阵；JT为J的转置矩阵；λ为阻尼因子；F为二维平滑滤波矩阵；k为迭代次数；qk为大坝的电阻率值取对数形成的向量；g为实测电阻率与模拟电阻率的残差向量，即g＝y-f，式中数据空间矢量y＝col(y1，y2，…，yN)；大坝空间矢量f＝col(f1，f2，…，fM)。反演时圆滑系数为30、阻尼系数为100，并把迭代次数7次、误差递减5％以及均方根误差3％作为反演终止并列条件。视电阻率反演是根据测量得到的地电信息对预设重建的过程，在不同的电法装置中，测量电极检测到供电电极形成电场的信号存在差异，从而导致反演结果存在不唯一性。温纳四极装置、温纳偶极装置、温纳微分装置和温纳联合反演的结果如图4所示，从图4上可以看出不同装置反演成果均能反映出大坝中间部位低阻异常的存在，并且一定程度上勾勒出大坝的边界，表明高密度电法在土石坝隐患探查中具有普适性。图4(a)中低阻区呈闭合状分布，异常区的范围较实际渗漏点有一定的扩大且深度偏浅，与此同时，电阻率值由浅及深明显增大表现为明显层状结构；图4(b)为温纳偶极反演剖面，低阻区呈半闭合状分布，其深度与实际渗漏点基本吻合，但对两侧山体与坝体的边界识别较为模糊；图4(c)反映出两侧山体的岸坡地形分布较好，但反演断面上低阻区呈条带状连续分布为隐患的识别带来麻烦，温纳微分装置对表层的高阻结构敏感度较高；图4(d)为温纳联合反演的电阻率结果，图像上显示出异常区呈闭合状孤立分布，反映出的隐患体规模、位置以及埋深与实际渗漏点基本一致，两侧山体的形态较为平滑。
得到图4(d)结果之后，对反演结果进行修正。如图4(d)中所示，电阻率值89Ω·m为下限，隐患区判断为29-34m，与实际渗漏点的水平位置30-33m相较有所扩大。温纳联合反演相对单一装置成果有明显的改善，但考虑到联合的数据体仍受电场线传播的路径及区域等影响，从而造成异常区的位置、范围较实际渗漏点有所扩大或移位。因此，为了提高对隐患体区域及边界的精准识别，降低大坝自身地质结构对目标体的干扰成为关键。为了消除土石坝结构对隐患体的影响，将温纳联合反演得到的无隐患大坝电阻率值(ρ1)与均值半空间模型电阻率值(ρ0)进行比值计算得到修正系数-，把含隐患大坝各测量电阻率值与其对应记录点的均值半空间模型电阻率值作比值，得到含隐患体大坝的修正系数分布图5(c)。用含隐患大坝的电阻率图图4(d)、含隐患大坝的修正系数分布图图5(c)和消除大坝边界后电阻率分布图图6(b)表示土石坝渗漏隐患探测结果，通过对图像中异常区域的划分、圈定推断出渗漏薄弱带。图5(a)为既有大坝结构的均值模型反演图像，图中明显看出大坝结构对坝体段产生影响，造成均质模型内部存在低阻异常，对坝体内隐患的精准判别带来干扰信息。把图4(d)采用比值计算得到图5(c)，大坝中部异常体的范围明显缩小，横向上的位置与渗漏点实际位置参数基本吻合。
应用实施例1
某水库库区集雨面积2.0km2，主流长1.2km，总容积18万m3，是一座以生活饮用水和灌溉为主的小(2)型水库，灌溉面积450亩。大坝坝型为粘土心墙坝，坝顶高程238.9m，最大坝高35.5m，坝顶长度92.94m，坝顶宽度4.0m。2014年对大坝实施了加固措施，包括对坝体采用劈裂灌浆技术，基础带采用接触段水泥灌浆等，但目前大坝的坝脚处仍存在明显的渗漏现象，渗漏量为1.2L/s。
现场电法测线布置在大坝坝顶防渗断面上并向右岸山体延伸，电极间距2m，共布置52道电极。该电法测线上每隔2米设有1个通道电极，将位于电法测线其中一个端点上的通道电极命名为通道电极1，距该端点2m处的通道电极命名为通道电极2，距该端点4m处的通道电极命名为通道电极3，依次命名至距该端点102m处的通道电极。在所述电法测线的中心位置设有WBD-1型并行电法仪，WBD-1型并行电法仪包括采集器，采集器与无穷远参比电极连接，并与电法测线连接；WBD-1型并行电法仪还包括数据控制与采集平台，数据控制与采集平台连接有采集器。无穷远参比电极与大坝的垂向距离为电法测线长度的3倍，并且N极所处的位置无高压线等干扰，电极周围20cm用盐水浇成潮湿的状态。
数据采集模式为温纳联合采集模式，将供电电极C1连接通道电极1，将供电电极C2连接通道电极4，供电电流为I1,4，采样电极P1连接通道电极2，采样电极P2连接通道电极3，P1与P2之间的电位差为U1，2 3,4，则I1,2和U1，2 3,4为1组温纳四极装置数据体，同理，按照温纳四极装置的数据采集模式，总计52道电极共采集温纳四级数据体425组；将供电电极C1连接通道电极1，将供电电极C2连接通道电极2，供电电流为I1,2，采样电极P1连接通道电极3，采样电极P2连接通道电极4，P3和P4之间的电位差为U1，2, 3,4，则U1,2 3,4为1组温纳偶极数据体，按照温纳偶极装置的数据采集模式，总计52道电极共采集温纳四级数据体425组；将供电电极C1连接通道电极1，将供电电极C2连接通道电极3，供电电流为I1,3，采样电极P1连接通道电极2，采样电极P2连接通道电极4，P2和P4之间的电位差为U1,3 2,4，则U1,3 2,3为1组温纳微分数据体，按照温纳微分装置的数据采集模式，总计52道电极共采集温纳微分数据体425组。在进行以上数据体的采集时，采集指令中供电方式为单正方形脉冲，采样时间为0.5秒，采样间隔为100毫秒。
通过对激励电流、一次场电位数据体进行解编、整合、去噪以及地形校正等处理，从而获取温纳联合反演数据文件，利用Res2dinv软件反演得到图7。探测时，库水位距坝顶4m，右岸山体延长线的高差为4m。从含隐患大坝的电阻率图像6中可以看出，反演迭代次数为7次时，RMS误差为3.3，表明反演结果从理论上达到了对大坝结构的较好的逼近效果。反演电阻率断面显示出明显的大坝二元结构模型，大坝坝体部位电阻率相对较低且成层状分布，纵横向上电阻率变化较平顺，未出现明显的闭合状低阻异常区；两坝肩岩基形态基本上呈现出地形特点，左侧电阻率纵向上变化较为剧烈，可能与该段岩体坡度较大有关，右侧岩基坡度相对平顺，但是在测线上55-80m段底部出现明显的低阻异常，并且异常区呈半闭合状向深部和两侧延展，推断该区域岩体段为大坝坝脚出现明显渗漏的主要部位。此外，坝脚渗漏点位于测线上50-52m处正下方，与判断的部位基本吻合。
为进一步验证温纳联合反演成果的可靠性，在测线上52m、82m分别钻进了钻探孔ZK1、ZK2。钻探成果显示：ZK1钻孔孔深44.3m，其中岩基深度24.7m，至孔深34.1m的平均透水率为17Lu；ZK2钻孔孔深25.9m，其中岩基深度9.6m，至孔深17.4m的平均透水率为31Lu。从检测孔岩体的压水试验可以看出，两钻孔浅层岩体呈中等透水，表明采用温纳联合反演的有效性。
上述实施例仅用于解释说明本发明的构思，而非对本发明保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)土石坝温纳联合数据体的采集
(1.1)在水库大坝坝顶轴线或防渗体部位上设置纵向电法测线，所述电法测线向大坝两岸山体延伸，所述电法测线上设有若干个通道电极，相邻两个所述通道电极之间间距相同；
(1.2)在所述电法测线的中心位置设有并行电法探测系统，所述并行电法探测系统包括采集器，所述采集器与无穷远参比电极连接，所述采集器与电法测线连接；所述并行电法探测系统还包括数据控制与采集平台，所述数据控制与采集平台连接有采集器；所述并行电法探测系统采集温纳联合原始数据体，所述温纳联合原始数据体包括温纳四极装置数据、温纳偶极装置数据和温纳微分装置数据；
(2)温纳数据体的联合反演成像
(2.1)求解温纳四极、温纳偶极和温纳微分装置下的视电阻率值，把不同排列的数据按照供电电极、测量电极和视电阻率的格式构成温纳联合反演数据体；
(2.2)对所述温纳联合数据体进行联合反演，圆滑系数为30、阻尼系数为100，并把迭代次数7次、误差递减5％以及均方根误差3％作为反演终止并列条件，反演得到含隐患大坝的电阻率值，将含隐患大坝下方各反演记录点电阻率值进行插值计算，从而得到含隐患大坝的电阻率值图像；
(3)土石坝渗漏反演结果的修正
(3.1)将温纳联合反演得到的无隐患大坝电阻率值(ρ1)与均值半空间模型电阻率值(ρ0)进行比值计算，得到修正系数
把含隐患大坝所有测量电阻率值与其对应记录点的均值半空间模型电阻率值作比值，得到含隐患大坝的修正系数分布图；
(3.2)含隐患大坝电阻率值为(ρ2)，则消除大坝边界后的电阻率值为(ρ3)：
把含隐患大坝所有测量电阻率值与其对应记录点的修正系数作比值得到消除大坝边界的电阻率分布图；式中：ρ2为含隐患大坝电阻率值；ρ1为无隐患大坝电阻率值，ρ0为均值半空间模型电阻率值；
(4)用含隐患大坝的电阻率图像、含隐患大坝的修正系数分布图和消除大坝边界的电阻率分布图表示土石坝渗漏隐患探测结果，通过对图像中异常区域的划分和圈定推断出渗漏薄弱带。
2.根据权利要求1所述的一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法，其特征在于：当大坝坝顶宽度大于8m时，大坝坝顶应设置两条电法测线。
3.根据权利要求1所述的一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法，其特征在于：相邻两个所述的通道电极之间距离为0.5-2米。
4.根据权利要求1所述的一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法，其特征在于：步骤(1)中所涉及的电极周围用盐水浇成潮湿的状态。
5.根据权利要求1所述的一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法，其特征在于：步骤(1.1)中所述电法测线向大坝两岸延伸的长度为大坝坝高的2倍。
6.根据权利要求1所述的一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法，其特征在于：步骤(1.2)中所述无穷远参比电极与大坝的垂向距离为电法测线长度的3-5倍，并且无穷远参比电极所处的位置无高压电线干扰。
7.根据权利要求1所述的一种基于温纳联合反演的土石坝渗漏诊断方法，其特征在于：步骤(1.3)中所述采集指令中供电方式为单正矩形波脉冲信号，采样时间为0.5秒，采样间隔为100毫秒，采样模式为温纳联合采集模式。
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