CN113031078B - 一种用于渗漏检测的频分电法校正方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于渗漏检测的频分电法校正方法。本方法采用在填埋场外部布置供电电极A1、B1和填埋场内部布置供电电极A2、B2，采用频分电法的发射系统供电，采用频分电法的观测系统测量污染物填埋场内部测量电极上不同频率的电信号，用相应算法计算所有测点的2个频率的判漏参数，绘制相关图件，并判断污染物填埋场是否存在渗漏；若存在渗漏，获取渗漏点的平面坐标位置。该方法能以更高效率削弱污染物填埋场内浅部的电阻率异常体所形成的干扰信息，提高对污染物填埋场是否存在渗漏及渗漏的位置的高精度、快速判断。该方法具有低成本、高效率、高精度优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于渗漏检测的频分电法校正方法，属于勘查地球物理领域。该方法能提高污染物填埋场的渗漏判断精度，并降低勘探经济成本和时间成本。
背景技术
随着社会的发展，人类产生的污染物逐步上升，并形成大量的污染物填埋场，几乎所有的污染物填埋场都存在着不同程度的渗滤液渗漏问题。渗滤液来源主要有四个方面：首先是降水，是渗滤液的主要来源；其次是地表径流，主要为场地表面上坡方向的径流；然后是地下水；最后是污染物含水，污染物含水不仅包括污染物自身含水，而且还包括污染物中的有机组分在填埋场中经过分解后产生水分，这部分水的产生量与污染物所含成分、PH、所处的温度以及菌种都有关系。对于污染物填埋场，我国相关规范作了明确规定，要求必须安装防渗设施，防止渗滤液对土壤和地下水造成污染。在填埋场底部防渗膜施工阶段，由于人为的不规范操作导致衬层破损，并且在防渗膜间接缝处也容易留下孔隙；在正常运营阶段，地基的不均匀沉降、化学腐蚀等原因也会引起防渗膜的渗漏。防渗膜发生渗漏将会引发严重的后果。渗滤液中含有大量剧毒、重金属等有害物质，进入地下环境后，污染土壤，并可进一步通过食物链进入人体，造成严重危害。此外，渗滤液还会污染地下水体，使水体中硬度、氯化物、砷、铬等含量大大提高，超过生活饮用水标准，危害人体健康。
因此，加强污染物填埋场的渗滤液监测是必要的。目前的检测手段基本采用钻探方式，这种方法操作复杂，需要多人参与且对样品保存有较高要求，对样品的化学分析耗时长，因此该方法费用开销大、耗时长。另外，由于化学采样中的采样点有限，如何布置采样点成为影响场地调查结果的关键因素，如果采样点设置合理，能以较小的采样点数获取场地污染状况，提高污染探测效率。然而，要正确布置采样点需要综合考虑诸多因素，如场地水文地质状况、污染源分布等，在某些情况下这些资料并不完善，无法实现采样点布置的最优化，采样结果可能不足以反映场地特征，这会造成同一场地的多次采样，这将严重加大采样成本。
地球物理勘探方法作为新兴的非侵入性检测方法，具有经济、快速、准确及检测范围广等优点，对污染场地的检测具很强的可行性和推广价值。电阻率法探测需要较少的人工费用，能够快速高效的实现污染场地的探测，探测结果能够有效的反映出污染场地的污染分布信息，因此电阻率法探测技术能够完善污染场地调查体系，快速实现污染场地的污染程度和污染范围的初步判断，有助于为进一步的钻孔采样提供理论依据，避免重复采样，节省化探成本。
电阻率法是以岩土介质的导电性差异为基础，借助专门的仪器，观测和研究人工建立的地中稳定电流场的分布规律，再结合地质、水文等有关资料，进行适当的地球化学分析，然后通过分析和研究人工稳定电流场的异常变化规律，推断解释污染区的分布特征，以达到检测的目的。土的电阻率取决于土的孔隙率、孔隙形状、孔隙液电阻率、饱和度、固体颗粒成分、形状、定向性、胶结状态。污染土是指由于外来致污物质侵入改变了原生性状的土。土体被渗滤液污染后，水相污染物进入土壤与孔隙水混合导致孔液电阻率改变，出现异常现象。国内外学者对电阻率法在探测污染物的应用上做了相关研究。
目前针对污染物填埋场的渗漏问题采用的主要地球物理方法有高密度电阻率法、地质雷达法、瞬变电磁法、地温法等，高密度电阻率法由于其较快速、精度较高等原因，使用范围较广，但相对而言，高密度电阻率的勘探效率还有待提高，成本有待降低，并实现其低成本、高效率的监测功能。
由于污染物填埋场本身具有的特点，其污染物填埋深度属于已知，未知的主要是渗漏点的平面位置，故对于污染物填埋场的渗漏问题来说，主要是寻找渗漏点的平面位置；且由于污染物填埋场内的物质均一性本身会发生变化，浅部电阻率异常体会对高密度电阻率法的电阻率产生干扰，从而影响该方法对渗漏点的判断精度；故值得针对现有技术问题开展新方法新技术的研究，一方面降低勘探成本，另一方面提高勘探精度，第三方面实现低成本、高精度的电法监测技术。
目前已有一种新的电法勘探方法，即频分电法，该方法能实现同时在多个供电点进行不同频率信号的供电和采集模式，能以更高的效率、更低的成本实现精度更高的勘探效果。但该方法未提出渗漏检测和评价的具体方法和技术，为更好的发挥该方法在渗漏问题中的应用效果和实用价值，故有必要针对渗漏问题开展专门研究，提出更好的方法技术，并服务于渗漏检测领域。
发明内容：
基于目前渗漏检测的电法勘探中的现存的易干扰、效率较低、成本较高等问题，为提高渗漏检测的电法勘探的效果、效率、精度等，故值得开展相关方面的研究。
本发明技术提出一种用于渗漏检测的频分电法校正方法，其具体步骤如下：
a)在填埋场内部布置一条或多条电法勘探测线，如果是多条测线，则所有测线不相交；虽然测线相交，不会影响工作的开展，但野外布置工作量会增加，另给数据解译带来一定的复杂度，故从减少勘探成本、提高异常判断精度的角度，限定所有测线不相交；把测线设计为直线是电法勘探中常用的工作方式，有助于以更低的成本实现更好的勘探效果。
b)在填埋场外部布置供电电极A1和B1，在填埋场内部布置供电电极A2和B2及频分电法供电系统，并供电，供电电极A1和B1所通过的电信号频率f1与供电电极A2和B2所通过的电信号频率f2不相同，即f1≠f2；供电电极A1和B1之间的距离不少于填埋场最深的深度3倍，且分别位于污染物填埋场相对的外部，即供电电极A1和B1的连线通过污染物填埋场且供电电极A1和B1均不在污染物填埋场内部。供电电极A1和B1的距离要求主要是从需要获取渗漏点的异常信息而来，距离过近，会导致由于渗漏点的信息不足，从而难以或无法获取到渗漏点的异常信息，从而导致误判。供电电极A1和B1布置在污染物填埋场的外围两侧，且不位于污染物填埋场内部，主要是提高可能存在的渗漏点对电场信号的影响度。另供电电极A1和B1的连线要横跨污染物填埋场，对于规则的填埋场，可以选择连线通过填埋场的中心；对于不规则的填埋场，则尽量使连线通过填埋场的中间部位；从而可以获取到整个填埋场内的整体渗漏情况，也有助于提高不同测线的勘探数据对比度，从而最终实现提高对渗漏点的判断精度。供电电极A1和B1所通过的频率f1电信号与供电电极A2和B2所通过的频率f2电信号的频比不小于2，即f1：f2≥2:1或f1：f2≤1:2。供电电极A2和B2之间的距离少于供电电极A1和B1之间的距离，A1、A2、B2、B1四个供电电极在一条直线上，且供电电极A2和B2位于供电电极A1和B1连线之间；供电电极A2和B2均布置在填埋场内部，且供电电极A2与B2之间的距离小于填埋场在供电电极A1和B1连线上的长度。对供电电极A2与B2的技术限定，主要是提高获取污染物填埋场内部物质的电阻率分布特征，从而为后续校正提供更可靠的数据。供电电极A2与B2可以选择尽量布置在污染物填埋场的边部，但又位于填埋场内。
c)本步骤基于工作模式不同，分2种情况：第一种是差分工作模式，第二种是总场工作模式；
若开展的是差分工作模式，则在填埋场内部的测线上布置测量电极M和N，并布置测量系统，同时观测测量电极M和N之间的频率f1电信号的电位差VMN-A1B1-f1和频率f2电信号的电位差VMN-A2B2-f2，开展某次电位差测量的测量电极M和N均在同一条测线上，后续步骤的开展某次电位差测量的测量电极M和N均在同一条测线上；同时记录通过供电电极A1和B1上的频率f1电信号的供电电流值；同时记录通过供电电极A2和B2上的频率f2电信号的供电电流值；所有测量电极M和N之间的距离不少于0.1米，理论上来说，这个距离可以无限小，但从污染物填埋场实际电法勘探而言，过小的距离将失去其实际勘探意义。相同供电电极供电时，所有开展电位差测量的测量电极M和N的中心均不重叠；做如此限定，主要是避免在同一个测点上有多个数据，从而给数据判断带来复杂度，而多个数据对渗漏判断没有多少改善，且增加成本。
若开展的是总场工作模式，则在填埋场内部的测线上布置测量电极M和在填埋场外部布置无穷远测量电极P，并布置测量系统，同时观测测量电极M和无穷远测量电极P之间的频率f1电信号的总电场VM-A1B1-f1和频率f2电信号的总电场VM-A2B2-f2；同时记录通过供电电极A1和B1上的频率f1电信号的供电电流值；同时记录通过供电电极A2和B2上的频率f2电信号的供电电流值；无穷远测量电极P距离测量电极M的距离按照电法勘探的无穷远的技术要求确定，按照电法勘探规范，无穷远测量电极P距离测量电极M的距离一般要求不少于3倍供电电极A1和B1之间的距离，在条件允许下，无穷远测量电极P距离测量电极M的距离尽量加大，以便减少无穷远测量电极上的电位对测量信号的影响。
若开展的是差分工作模式，则供电电极A2和B2均不布置在所有测量电极M与N位置上；若开展的是总场工作模式，则供电电极A2和B2均不布置在所有测量电极M位置上。由于限定了测量电极M与N位于填埋场内，而供电电极A1和B1位于填埋场外，故测量电极不会与供电电极A1和B1有位置重叠现象。
d)本步骤基于工作模式不同，分2种情况：
若开展的是差分工作模式，则改变测量电极M和N的位置，再次同时观测测量电极M和N之间的之间的频率f1电信号的电位差和频率f2电信号的电位差；同时记录通过供电电极A1和B1上的频率f1电信号的供电电流值；同时记录通过供电电极A2和B2上的频率f2电信号的供电电流值；当改变同一条测线上的测量电极M和N的位置时，按照往相同方向改变的原则进行测量电极M和N的位置改变；做出这个限定，主要是为了更容易满足测量电极M和N的中心均不重叠的条件。
若开展的是总场工作模式，则改变测量电极M的位置，再次同时观测测量电极M和无穷远测量电极P之间的频率f1电信号的总电场和频率f2电信号的总电场。同时记录通过供电电极A1和B1上的频率f1电信号的供电电流值；同时记录通过供电电极A2和B2上的频率f2电信号的供电电流值。若开展的是总场工作模式，则所有开展总电场测量的测量电极M均不重叠。
e)直至填埋场内设计的所有测点上的电位差或总电场测量完毕；差分工作模式的测点的记录点以测量电位差时的测量电极M与N的中心为记录点，并以该中心的平面坐标作为测点的平面坐标；总场工作模式的测点的记录点以测量总电场时的测量电极M为记录点；
f)根据工作模式，选择公式计算；
若是差分工作模式，按照公式(1)，求取所有测点的差分判漏参数LEAKMN，
公式(1)中的VMN-A1B1-f1为供电电极A1和B1供电时，测量电极M和N上的测量频率f1电信号的电位差；
为测量电极M和N之间的距离；IA1B1-MN-f1为测量电极M和N上测量电位差时，供电电极A1和B1通过的频率f1电信号的供电电流值；KMN-A2B2为供电电极A2和B2、测量电极M和N的装置系数；VMN-A2B2-f2为供电电极A2和B2供电时，测量电极M和N上的频率f2电信号的电位差；IA2B2-MN-f2为测量电极M和N上测量频率f2电信号的电位差时，供电电极A2和B2通过的频率f2电信号的供电电流值；公式(1)中的
IA1B1-MN-f1、VMN-A1B1-f1、KMN-A2B2、VMN-A2B2-f2、IA2B2-MN-f2中的测量电极M和N的位置均相同；
若是总场工作模式，则按照公式(2)，求取所有测点的总场判漏参数LEAKM，
公式(2)中的VM-A1B1-f1为供电电极A1和B1供电时，测量电极M和无穷远测量电极P上的测量频率f1电信号的总电场；IA1B1-M-f1为测量电极M和无穷远测量电极P上测量总电场时，供电电极A1和B1通过的频率f1电信号的供电电流值；KM-A2B2为供电电极A2和B2、测量电极M的装置系数；VM-A2B2-f2为供电电极A2和B2供电时，测量电极M和无穷远测量电极P上的频率f2电信号的总电场；IA2B2-M-f2为测量电极M和无穷远测量电极P上测量频率f2电信号的总电场时，供电电极A2和B2通过的频率f2电信号的供电电流值；公式(2)中的IA1B1-M-f1、VM-A1B1-f1、KM-A2B2、VM-A2B2-f2、IA2B2-M-f2中的测量电极M的位置均相同；
g)根据工作模式，进行图形绘制；
若开展的是差分工作模式，则对测点的差分判漏参数根据测点平面坐标进行差分判漏参数图形绘制；若只有一条测线，则绘制差分判漏参数单曲线图形；若有多条测线，则绘制差分
判漏参数平面剖面图；
若开展的是总场工作模式，则对测点的总场判漏参数根据测点平面坐标进行总场判漏参数图形绘制；若只有一条测线，则绘制总场判漏参数单曲线图形；若有多条测线，则绘制总场判漏参数平面剖面图；
h)对g)步骤的差分判漏参数或总场判漏参数图形按照判断渗漏点的法则进行分析，判断填埋场是否存在渗漏，若存在渗漏，获取渗漏点的平面坐标位置。
h)步骤中判断渗漏点的法则分为如下2种情况：第一种情况是差分工作模式的判断渗漏点的法则，第二种情况是总场工作模式的判断渗漏点的法则；
第一种情况差分工作模式的判断渗漏点的法则又分为2种分支情况：
i.对于差分判漏参数单曲线图的判断渗漏点的法则为：
若差分判漏参数单曲线存在极大值点，则判断污染物填埋场存在渗漏；若差分判漏参数单曲线仅出现极小值点或无极值点，则判断污染物填埋场不存在渗漏；
若差分判漏参数单曲线仅出现极大值点而无极小值点，若极大值点两侧差分判漏参数单曲线的梯度相等，则极大值点所对应的平面坐标为渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置；
若差分判漏参数单曲线仅出现极大值点而无极小值点，若极大值点两侧中差分判漏参数单曲线梯度不相等，则极大值点两侧差分判漏参数单曲线梯度大的一侧的拐点处对应的平面坐标为渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置；
若差分判漏参数单曲线的极大值点有1个相邻的极小值点，则极大值点与极小值点间的拐点部位处对应的平面坐标为渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置；
若差分判漏参数单曲线的极大值点旁有2个相邻的极小值点且极大值点与2个极小值点的差分判漏参数曲线梯度不相等，则极大值点和相邻曲线部位的极小值点间差分判漏参数单曲线梯度大的拐点处对应的平面坐标为渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置；若极大值点旁有2个相邻的极小值点且极大值点与2个极小值点的差分判漏参数曲线梯度相等，则极大值点和相邻曲线部位的极小值点间差分判漏参数单曲线的2个拐点处对应的平面坐标为渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置，即存在2个渗漏点；
ii.对于差分判漏参数平面剖面图的判断渗漏点的法则为：
第一步，按照差分判漏参数单曲线图的判断渗漏点的法则判断差分判漏参数平面剖面图中的每条差分判漏参数单曲线，并确定是否存在渗漏；如存在渗漏，确定渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置；
第二步，如果有渗漏并确定了渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置，对所有渗漏点按照不同方向的距离最近的原则进行渗漏点连通性综合判断；
不同方向的距离最近的原则是：若某个渗漏点与某个方向的距离最近的另一个渗漏点的连线通过无渗漏点的测点或通过其他的差分判漏参数单曲线，则判断某个渗漏点与另一个渗漏点属于不连通渗漏点；若某个渗漏点与某个方向的距离最近的另一个渗漏点的连线不通过无渗漏点的测点或不通过另一条差分判漏参数单曲线，则判断某个渗漏点与另一个渗漏点属于连通渗漏点；如果污染物填埋场内存在连通渗漏点，则通过对比连通渗漏点中每个渗漏点处的差分判漏参数单曲线的极大值大小，从而判断是否存在主渗漏点；极大值最大的渗漏点划分为主渗漏点，其他的渗漏点划分为次渗漏点；若极大值大小相等，则划分为平等渗漏点；
第二种情况总场工作模式的判断渗漏点的法则又分为2种分支情况：
[1]对于总场判漏参数单曲线图的判断渗漏点的法则为：
分析总场判漏参数单曲线是否存在极大值点，若存在极大值点，则判断垃圾填埋场存在渗漏，且极大值点对应的平面坐标为渗漏点在垃圾填埋场的水平投影位置；
若总场判漏参数单曲线无极大值点，则判断垃圾填埋场不存在渗漏；
[2]对于总场判漏参数平面剖面图的判断渗漏点的法则为：
第一步，按照总场判漏参数单曲线图的判断渗漏点的法则判断总场判漏参数平面剖面图中的每条总场判漏参数单曲线，并确定是否存在渗漏；如存在渗漏，确定渗漏点在垃圾填埋场的水平投影位置；
第二步，如果有渗漏并确定了渗漏点在垃圾填埋场的水平投影位置，对所有渗漏点按照不同方向的距离最近的原则进行渗漏点连通性综合判断；
不同方向的距离最近的原则是：若某个渗漏点与某个方向的距离最近的另一个渗漏点的连线通过无渗漏点的测点或通过其他的总场判漏参数单曲线，则判断某个渗漏点与另一个渗漏点属于不连通渗漏点；若某个渗漏点与某个方向的距离最近的另一个渗漏点的连线不通过无渗漏点的测点或不通过另一条单曲线，则判断某个渗漏点与另一个渗漏点属于连通渗漏点；如果垃圾填埋场内存在连通渗漏点，则通过对比连通渗漏点中每个渗漏点处的总场判漏参数极大值大小，从而判断是否存在主渗漏点；极大值最大的渗漏点划分为主渗漏点，其他的渗漏点划分为次渗漏点；若极大值大小相等，则划分为平等渗漏点。
在实测工作中，若差分判漏参数曲线或总场判漏参数曲线由于干扰等原因导致曲线不光滑而跳变，可先对曲线数据进行拟合后，再针对拟合曲线进行渗漏分析。
附图说明：
图1为本发明的一种用于渗漏检测的频分电法校正方法的使用方法流程图；
图2为本发明的差分工作模式的工作布置平面示意图；
图3为本发明的总场工作模式的工作布置平面示意图；
图4为本发明的存在渗漏点地电模型差分工作模式的工作布置纵切面图；
图5为本发明的无渗漏点地电模型差分工作模式的工作布置纵切面图；
图6为本发明的存在渗漏点地电模型总场工作模式的工作布置纵切面图；
图7为本发明的无渗漏点地电模型总场工作模式的工作布置纵切面图；
图8为本发明的差分工作模式的存在渗漏点地电模型数值模拟的单曲线对比图；
图9为本发明的差分工作模式的无渗漏点地电模型数值模拟的单曲线对比图。
图2、图3、图4、图5、图6、图7中的1表示频分电法发射系统；2表示频分电法测量系统；3表示污染物填埋场；4表示污染物填埋场底部布置的渗漏膜；5表示污染物填埋场内的高阻异常体；6表示污染物填埋场内的低阻异常体；7表示污染物填埋场底部渗漏膜上的渗漏点；A1、B1、A2、B2表示本发明的供电电极；M和N表示本发明的测量电极，P表示本发明的无穷远测量电极。
图8和图9中的V-MN-A1B1曲线表示供电电极A1和B1供电时，差分工作模式下在不同测点上测量频率f1电信号的电位差的曲线；图8和图9中的LEAK-MN曲线表示不同测点上的差分判
漏参数曲线。
具体实施方式：
以下参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
a)按照图1所示的方法流程图，先在如图2所示的污染物填埋场3布置一条直线作为频分电法勘探测线；
b)在如图2所示的污染物填埋场3外部布置供电电极A1、B1和在污染物填埋场3内部布置测量电极A2、B2及频分电法供电系统1，如图4所示，供电电极A1和B1分别布置在0和175号测点位，在污染物填埋场3内部的30和150号测点处分别布置供电电极A2和B2，并供电。其中供电电极A1、B1通过的电信号频率为f1，供电电极A2、B2通过的电信号频率为f2。且选定f1：f2＝1:2。
c)如图2所示，选用差分工作模式，在污染物填埋场3内部的测线上布置测量电极M和N及频分电法测量系统2，同时观测测量电极M和N之间的频率f1电信号的电位差VMN-A1B1-f1和频率f2电信号的电位差VMN-A2B2-f2，如图4和图5所示，测量电极M和N对应的测点范围为35～140号。同时记录通过供电电极A1和B1上的频率f1电信号的供电电流值；同时记录通过供电电极A2和B2上的频率f2电信号的供电电流值。
d)如图4和图5所示，改变测量电极M和N的位置，再次观测测量电极M和N之间的电位差；如图4和图5所示，测量电极M和N对应的测点范围为35～140号。同时记录通过供电电极A1和B1上的频率f1电信号的供电电流值；同时记录通过供电电极A2和B2上的频率f2电信号的供电电流值。
e)直至污染物填埋场3内设计的所有测点上的电位差测量完毕；测点的记录点以测量电位差时的测量电极M与N的中心为记录点，并以该中心的平面坐标作为测点的平面坐标。所有测点的电信号频率为f1的电位差测量结果如图8和图9中的V-MN-A1B1曲线所示。
f)按照公式(1)，求取所有测点的差分判漏参数LEAKMN，
公式(1)中的VMN-A1B1-f1为供电电极A1和B1供电时，测量电极M和N上的测量频率f1电信号的电位差；
为测量电极M和N之间的距离；IA1B1-MN-f1为测量电极M和N上测量电位差时，供电电极A1和B1通过的频率f1电信号的供电电流值；KMN-A2B2为供电电极A2和B2、测量电极M和N的装置系数；VMN-A2B2-f2为供电电极A2和B2供电时，测量电极M和N上的频率f2电信号的电位差；IA2B2-MN-f2为测量电极M和N上测量频率f2电信号的电位差时，供电电极A2和B2通过的频率f2电信号的供电电流值；公式(1)中的
IA1B1-MN-f1、VMN-A1B1-f1、KMN-A2B2、VMN-A2B2-f2、IA2B2-MN-f2中的测量电极M和N的位置均相同；从而获得所有测点的差分判漏参数，即有多少个测点就有多少个差分判漏参数的结果，不同测点的差分判漏参数以测点的编号或坐标进行标识和识别。如图8和图9中的LEAK-MN曲线所示，总计有22个测点和22个差分判漏参数。
g)对所有测点的差分判漏参数根据测点平面坐标进行差分判漏参数图形绘制；本实施方式只有一条测线且选用的是差分工作模式，则绘制差分判漏参数单曲线图形(如图8和图9中的LEAK-MN曲线所示)；测点平面坐标采用相对坐标，即保证所有测点之间的相对坐标关系就可。
h)对g)步骤的差分判漏参数图形按照判断渗漏点的法则进行分析，判断污染物填埋场3是否存在渗漏，若存在渗漏，获取渗漏点的平面坐标位置。由于本实施方式只有一条测线且选用的是差分工作模式，故判断渗漏点的法则只选择差分判漏参数单曲线图的判断渗漏点的法则进行渗漏点的判断：
分析差分判漏参数单曲线是否存在极大值点和极小值点(如图8中的LEAK-MN曲线所示，在90号测点呈现明显的极大值点，在75和105号测点呈现极小值点；如图9中的LEAK-MN曲线所示，在85号测点呈现极小值点)，若存在极大值点且相邻曲线部位存在极小值点(如图8中的LEAK-MN曲线所示，90号测点的极大值点且相邻的75和105号测点均呈现极小值点)，则判断污染物填埋场3存在渗漏(故判断图8中的污染物填埋场存在渗漏)，若极大值点有2个相邻的极小值点且极大值点与2个极小值点的差分判漏参数曲线梯度不相等(如图8中的LEAK-MN曲线所示，90号测点的极大值点且相邻的75和105号测点间的差分判漏参数曲线梯度不相等，且与75号极小值点之间的曲线梯度大)，则极大值点和相邻曲线部位的极小值点间差分判漏参数单曲线梯度大的拐点处(如图8中的LEAK-MN曲线所示的90号测点的极大值点与75号极小值点的曲线梯度大，且拐点在80号测点)对应的平面坐标为渗漏点在污染物填埋场3的水平投影位置(故判断图8中的渗漏点位于80号测点对应的渗漏膜4的渗漏部位7)；
若差分判漏参数单曲线仅出现极小值点或无极值点(如图9中的LEAK-MN曲线所示，仅在85号测点出现极小值点)，则判断污染物填埋场3不存在渗漏或无明显渗漏(故判断图9中的污染物填埋场3不存在渗漏)。
从图8和图9中的V-MN-A1B1和LEAK-MN两条曲线对比结果看，V-MN-A1B1曲线由于受到污染物填埋场3内的电阻率干扰异常体(图8和9中的高阻异常体5和低阻异常体6)影响，在V-MN-A1B1曲线呈现明显的跳变现象，即呈现非渗漏引起的极值现象；但LEAK-MN曲线基本上已经消除电阻率干扰异常体(图8和9中的高阻异常体5和低阻异常体6)的跳变影响，即消除了非渗漏引起的假异常，从而能更加准确判断渗漏引起的异常。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明内。
Claims (8)
1.一种用于渗漏检测的频分电法校正方法，其具体步骤如下：
a)在填埋场内部布置一条或多条电法勘探测线，如果是多条电法勘探测线，则所有电法勘探测线不相交；
b)在填埋场外部布置供电电极A1和B1，在填埋场内部布置供电电极A2和B2及频分电法供电系统，并供电，供电电极A1和B1所通过的电信号频率f1与供电电极A2和B2所通过的电信号频率f2不相同，即f1≠f2；
c)本步骤基于工作模式不同，分2种情况：第一种是差分工作模式，第二种是总场工作模式；
若开展的是差分工作模式，则在填埋场内部的电法勘探测线上布置测量电极M和N，并布置测量系统，同时观测测量电极M和N之间的频率f1电信号的电位差VMN-A1B1-f1和频率f2电信号的电位差VMN-A2B2-f2，开展某次电位差测量时的测量电极M和N均在同一条电法勘探测线上，后续步骤的开展某次电位差测量时的测量电极M和N均在同一条电法勘探测线上；同时记录通过供电电极A1和B1上的频率f1电信号的供电电流值；同时记录通过供电电极A2和B2上的频率f2电信号的供电电流值；
若开展的是总场工作模式，则在填埋场内部的电法勘探测线上布置测量电极M和在填埋场外部布置无穷远测量电极P，并布置测量系统，同时观测测量电极M和无穷远测量电极P之间的频率f1电信号的总电场VM-A1B1-f1和频率f2电信号的总电场VM-A2B2-f2；同时记录通过供电电极A1和B1上的频率f1电信号的供电电流值；同时记录通过供电电极A2和B2上的频率f2电信号的供电电流值；
d)本步骤基于工作模式不同，分2种情况：若开展的是差分工作模式，则改变测量电极M和N的位置，再次同时观测测量电极M和N之间的频率f1电信号的电位差和频率f2电信号的电位差；同时记录通过供电电极A1和B1上的频率f1电信号的供电电流值；同时记录通过供电电极A2和B2上的频率f2电信号的供电电流值；
若开展的是总场工作模式，则改变测量电极M的位置，再次同时观测测量电极M和无穷远测量电极P之间的频率f1电信号的总电场和频率f2电信号的总电场；同时记录通过供电电极A1和B1上的频率f1电信号的供电电流值；同时记录通过供电电极A2和B2上的频率f2电信号的供电电流值；
e)直至填埋场内设计的所有测点上的电位差或总电场测量完毕；差分工作模式的测点的记录点以测量电位差时的测量电极M与N的中心为记录点，并以该中心的平面坐标作为测点的平面坐标；总场工作模式的测点的记录点以测量总电场时的测量电极M为记录点；
f)根据工作模式，选择公式计算；若是差分工作模式，按照公式(1)，求取所有测点的差分判漏参数LEAKMN，
公式(1)中的VMN-A1B1-f1为供电电极A1和B1供电时，测量电极M和N上的测量频率f1电信号的电位差；
为测量电极M和N之间的距离；IA1B1-MN-f1为测量电极M和N上测量电位差时，供电电极A1和B1通过的频率f1电信号的供电电流值；KMN-A2B2为供电电极A2和B2、测量电极M和N的装置系数；VMN-A2B2-f2为供电电极A2和B2供电时，测量电极M和N上的频率f2电信号的电位差；IA2B2-MN-f2为测量电极M和N上测量频率f2电信号的电位差时，供电电极A2和B2通过的频率f2电信号的供电电流值；公式(1)中的
IA1B1-MN-f1、VMN-A1B1-f1、KMN-A2B2、VMN-A2B2-f2、IA2B2-MN-f2中的测量电极M和N的位置均相同；
若是总场工作模式，则按照公式(2)，求取所有测点的总场判漏参数LEAKM，
公式(2)中的VM-A1B1-f1为供电电极A1和B1供电时，测量电极M和无穷远测量电极P上的测量频率f1电信号的总电场；IA1B1-M-f1为测量电极M和无穷远测量电极P上测量总电场时，供电电极A1和B1通过的频率f1电信号的供电电流值；KM-A2B2为供电电极A2和B2、测量电极M的装置系数；VM-A2B2-f2为供电电极A2和B2供电时，测量电极M和无穷远测量电极P上的频率f2电信号的总电场；IA2B2-M-f2为测量电极M和无穷远测量电极P上测量频率f2电信号的总电场时，供电电极A2和B2通过的频率f2电信号的供电电流值；公式(2)中的IA1B1-M-f1、VM-A1B1-f1中的测量电极M的位置均相同；
g)根据工作模式，进行图形绘制；若开展的是差分工作模式，则对测点的差分判漏参数根据测点平面坐标进行差分判漏参数图形绘制；若只有一条电法勘探测线，则绘制差分判漏参数单曲线图形；若有多条电法勘探测线，则绘制差分判漏参数平面剖面图；
若开展的是总场工作模式，则对测点的总场判漏参数根据测点平面坐标进行总场判漏参数图形绘制；若只有一条电法勘探测线，则绘制总场判漏参数单曲线图形；若有多条电法勘探测线，则绘制总场判漏参数平面剖面图；
h)对g)步骤的差分判漏参数或总场判漏参数图形按照判断渗漏点的法则进行分析，判断填埋场是否存在渗漏，若存在渗漏，获取渗漏点的平面坐标位置。
2.如权利要求1所述的一种用于渗漏检测的频分电法校正方法，其特征在于：供电电极A1和B1之间的距离不少于填埋场最深的深度3倍，且供电电极A1和B1分别位于填埋场相对的外部，即供电电极A1和B1的连线通过填埋场且供电电极A1和B1均不在填埋场内部。
3.如权利要求1所述的一种用于渗漏检测的频分电法校正方法，其特征在于：供电电极A1和B1所通过的频率f1电信号与供电电极A2和B2所通过的频率f2电信号的频比不小于2，即f1∶f2≥2∶1或f1∶f2≤1∶2。
4.如权利要求1所述的一种用于渗漏检测的频分电法校正方法，其特征在于：若开展的是差分工作模式，则所有开展电位差测量的测量电极M和N的中心均不重叠；若开展的是总场工作模式，则所有开展总电场测量的测量电极M均不重叠。
5.如权利要求1所述的一种用于渗漏检测的频分电法校正方法，其特征在于：若开展的是差分工作模式，则当改变同一条电法勘探测线上的测量电极M和N的位置时，按照往相同方向改变的原则进行测量电极M和N的位置改变。
6.如权利要求1所述的一种用于渗漏检测的频分电法校正方法，其特征在于：供电电极A2和B2之间的距离少于供电电极A1和B1之间的距离，A1、A2、B2、B1四个供电电极在一条直线上，且供电电极A2和B2位于供电电极A1和B1连线之间；供电电极A2和B2均布置在填埋场内部，且供电电极A2与B2之间的距离小于填埋场在供电电极A1和B1连线上的长度。
7.如权利要求1所述的一种用于渗漏检测的频分电法校正方法，其特征在于：若开展的是差分工作模式，则供电电极A2和B2均不布置在所有测量电极M与N位置上；若开展的是总场工作模式，则供电电极A2和B2均不布置在所有测量电极M位置上。
8.如权利要求1所述的一种用于渗漏检测的频分电法校正方法，其特征在于：h)步骤中判断渗漏点的法则分为如下2种情况：第一种情况是差分工作模式的判断渗漏点的法则，第二种情况是总场工作模式的判断渗漏点的法则；
第一种情况差分工作模式的判断渗漏点的法则又分为2种分支情况：
1)对于差分判漏参数单曲线图的判断渗漏点的法则为：
若差分判漏参数单曲线存在极大值点，则判断污染物填埋场存在渗漏；若差分判漏参数单曲线仅出现极小值点或无极值点，则判断污染物填埋场不存在渗漏；
若差分判漏参数单曲线仅出现极大值点而无极小值点，若极大值点两侧差分判漏参数单曲线的梯度相等，则极大值点所对应的平面坐标为渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置；
若差分判漏参数单曲线仅出现极大值点而无极小值点，若极大值点两侧中差分判漏参数单曲线梯度不相等，则极大值点两侧差分判漏参数单曲线梯度大的一侧的拐点处对应的平面坐标为渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置；
若差分判漏参数单曲线的极大值点有1个相邻的极小值点，则极大值点与极小值点间的拐点部位处对应的平面坐标为渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置；
若差分判漏参数单曲线的极大值点旁有2个相邻的极小值点且极大值点与2个极小值点的差分判漏参数曲线梯度不相等，则极大值点和相邻曲线部位的极小值点间差分判漏参数单曲线梯度大的拐点处对应的平面坐标为渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置；若极大值点旁有2个相邻的极小值点且极大值点与2个极小值点的差分判漏参数曲线梯度相等，则极大值点和相邻曲线部位的极小值点间差分判漏参数单曲线的2个拐点处对应的平面坐标为渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置，即存在2个渗漏点；2)对于差分判漏参数平面剖面图的判断渗漏点的法则为：
第一步，按照差分判漏参数单曲线图的判断渗漏点的法则判断差分判漏参数平面剖面图中的每条差分判漏参数单曲线，并确定是否存在渗漏；如存在渗漏，确定渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置；
第二步，如果有渗漏并确定了渗漏点在污染物填埋场的水平投影位置，对所有渗漏点按照不同方向的距离最近的原则进行渗漏点连通性综合判断；
不同方向的距离最近的原则是：若某个渗漏点与某个方向的距离最近的另一个渗漏点的连线通过无渗漏点的测点或通过其他的差分判漏参数单曲线，则判断某个渗漏点与另一个渗漏点属于不连通渗漏点；若某个渗漏点与某个方向的距离最近的另一个渗漏点的连线不通过无渗漏点的测点或不通过另一条差分判漏参数单曲线，则判断某个渗漏点与另一个渗漏点属于连通渗漏点；如果污染物填埋场内存在连通渗漏点，则通过对比连通渗漏点中每个渗漏点处的差分判漏参数单曲线的极大值大小，从而判断是否存在主渗漏点；极大值最大的渗漏点划分为主渗漏点，其他的渗漏点划分为次渗漏点；若极大值大小相等，则划分为平等渗漏点；第二种情况总场工作模式的判断渗漏点的法则又分为2种分支情况：
[1]对于总场判漏参数单曲线图的判断渗漏点的法则为：
分析总场判漏参数单曲线是否存在极大值点，若存在极大值点，则判断垃圾填埋场存在渗漏，且极大值点对应的平面坐标为渗漏点在垃圾填埋场的水平投影位置；
若总场判漏参数单曲线无极大值点，则判断垃圾填埋场不存在渗漏；
[2]对于总场判漏参数平面剖面图的判断渗漏点的法则为：
第一步，按照总场判漏参数单曲线图的判断渗漏点的法则判断总场判漏参数平面剖面图中的每条总场判漏参数单曲线，并确定是否存在渗漏；如存在渗漏，确定渗漏点在垃圾填埋场的水平投影位置；
第二步，如果有渗漏并确定了渗漏点在垃圾填埋场的水平投影位置，对所有渗漏点按照不同方向的距离最近的原则进行渗漏点连通性综合判断；
不同方向的距离最近的原则是：若某个渗漏点与某个方向的距离最近的另一个渗漏点的连线通过无渗漏点的测点或通过其他的总场判漏参数单曲线，则判断某个渗漏点与另一个渗漏点属于不连通渗漏点；若某个渗漏点与某个方向的距离最近的另一个渗漏点的连线不通过无渗漏点的测点或不通过另一条单曲线，则判断某个渗漏点与另一个渗漏点属于连通渗漏点；如果垃圾填埋场内存在连通渗漏点，则通过对比连通渗漏点中每个渗漏点处的总场判漏参数极大值大小，从而判断是否存在主渗漏点；极大值最大的渗漏点划分为主渗漏点，其他的渗漏点划分为次渗漏点；若极大值大小相等，则划分为平等渗漏点。
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Granted publication date: 20220128 |
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