CN116840924A - 一种平行排列同步放大地下水流动的检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种平行排列同步放大地下水流动的检测方法，由数个供电电极、数个测量电极、电缆线和电法仪组成，采用垂直渗流布置的平行排列电极方式，沿垂直渗流方向平行布置两排电极，渗流上游侧为供电电极，下游侧为测量电，每相邻两个电极间距相同，电极间用电缆线连接，最后连接到采集仪器上；本发明操作简单，采集方式灵活，而且不需要钻孔、开挖，即可快速准确的定位渗漏位置；利用渗流对电流密度的吸引，克服了传统渗流检测方法的弊端，有效的解决了渗流检测问题。
Description
技术领域
本发明属于检测技术领域，特别涉及一种平行排列同步放大地下水流动的检测方法。
背景技术
传统的渗流检测方法有地震法类、电法类、电磁法类等，地震法包括弹性波CT法、地震折射法、面波法、声纳法等，电法类包括自然电场法、高密度电阻率法、电阻率CT法等，电磁法类包括瞬变电磁法、探地雷达法、磁共振法、电磁波CT法等，此外还包括伪随机流场法、同位素示踪法等。
但渗流的现场环境以及渗漏的程度不同，各种检测方法都有其各自的局限性和多解性；直流电法类由于受旁侧效应的影响，难以准确的对渗流位置的定位；探地雷达法受探测深度的影响，不能有效的解决渗流问题；瞬变电磁法受关断时间的影响，浅部数据有盲区，对浅层的渗流问题难以探测。为实现快速准确的探测，实际工作中常应用多种地球物理方法相结合，以便准确的判断出渗流位置。
因此，需要设计一种能够快速、准确找到渗漏位置的地球物理方法；该方法利用渗流场的导电特性，布置两排电极，一侧为供电电极，提供静电场，另一侧为测量电极，检测剖面漏电情况；本方法原理简单，工作布置方便，可以有效、快速的找到渗流位置，利于推广应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的渗流检测方法中存在的问题，而提供一种能够快速、准确找到渗漏位置的平行排列同步放大地下水流动的检测方法。
本发明由数个供电电极、数个测量电极、电缆线和电法仪组成，采用垂直渗流布置的平行排列电极方式，沿垂直渗流方向平行布置两排电极，渗流上游侧为供电电极，下游侧为测量电极，每相邻两个电极间距相同，电极间用电缆线连接，最后连接到采集仪器上。
所述的供电电极和测量电极为不锈钢材质。
本发明是通过平行排列渗漏检测系统实现的，垂直渗流方向平行布置两排电极，电极间用电缆线连接，通过主机对一侧供电，另一侧进行测量，以相同的步长向前移动，测完一层数据后，同步扩大电极间距，继续以相同的步长向前移动，直至满足设计要求。最后根据测得的数据绘制视电阻率剖面图。
本发明的原理是大地电阻率的测定方法，采用任意形式的电极排列测量大地电阻率时，在地表任意两点(A、B)供电，然后在任意两点(M、N)的电势UM、UN可用式(1)、(2)表示；
式中I为电流，ρ为地面电阻率，AM、BM、AN、BN为电极间距。
根据式(1)和(2)可求出M、N之间产生的电位差
由式(3)可得大地电阻率ρs的计算公式为
式中是一个只与电极的空间位置有关的物理量。
上式所求电阻率不是某一岩层的真电阻率，而是电场分布范围内，各种岩石电阻率综合影响的结果，称其为视电阻率。只有当电极排列位于某一种单一岩性的地层中时，才会得到该地层的真电阻率。
当MN<<AB时，我们认为其间的电场是均匀的，此时
式中，为测量电极间的距离，EMN为测量电极间的电场强度，jMN为MN处的电流密度，ρMN为MN所在介质的真电阻率，将上式带入(4)得
当地下为均匀介质时，jMN、ρMN用j0、ρ0表示，于是有
整理得
带回得
当地下空间存在渗流时，电流线被低阻体所吸引，使得地表MN处的实际电流密度减小，所以jMN小于j0，ρs小于ρMN。因此，我们通过平行排列渗流检测方法，通过地表视电阻率的变化，可以准确找到地下渗流的位置。
本发明的工作过程：
根据任意形式的大地电阻率计算公式，为更好的检测渗流，采用垂直渗流布置的平行排列电极方式；沿垂直渗流方向平行布置两排电极，电极间距相同，电极间用电缆线连接，最后连接到采集仪器上；渗流上游侧为供电电极，下游侧为测量电极；采集第一层数据时，供电侧1、2号电极构成供电回路，测量电极1、2构成测量回路，随后供电电极与测量电极以步长b向前移动，知道最后一个电极，完成第一层数据的采集；随后，采集第二层数据，供电侧1、3号电极构成供电回路，测量电极1、3构成测量回路，随后供电电极与测量电极以步长b向前移动，直到最后一个电极，完成第二层数据的采集；接着增大电极间距，直到达到设计要求，最后根据采集到的剖面数据判断渗流位置；当有渗流发生时，电流密度被渗流吸引，视电阻率表现为低阻；当没有渗流发生时，地层可视为均一岩性的地层，视电阻率比较均匀。通过视电阻率的变化，从而找到渗流的位置。其中b的值为2的整数倍。
本发明的有益效果：
本发明操作简单，采集方式灵活，而且不需要钻孔、开挖，即可快速准确的定位渗漏位置；利用渗流对电流密度的吸引，克服了传统渗流检测方法的弊端，有效的解决了渗流检测问题。
附图说明
图1为本发明实施例的工作布置图。
图2为本发明实施例的测量数据图。
具体实施方式:
请参阅图1和图2所示，为本发明的具体实施例。
本实施例由32个供电电极E、32个测量电极F、电缆线C和电法仪D组成，采用垂直渗流布置的平行排列电极方式，沿垂直渗流方向平行布置两排电极，渗流上游侧为供电电极，下游侧为测量电，每相邻两个电极间距为1米，电极间用电缆线连接，最后连接到电法仪上。
所述的供电电极E和测量电极F为不锈钢材质。
本实施例是通过平行排列同步放大地下水流动检测系统实现的，垂直渗流方向布置两排电极，电极间用电缆线连接，通过主机对一侧供电，令一侧进行测量，以相同的步长向前移动，测完一层数据后，同步扩大电极间距，继续以相同的步长向前移动，直至满足设计要求。最后根据测得的数据绘制视电阻率剖面图。
本发明的原理是大地电阻率的测定方法，采用任意形式的电极排列测量大地电阻率时，在地表任意两点(A、B)供电，然后在任意两点(M、N)的电势UM、UN可用式(1)、(2)表示；
式中I为电流，ρ为地面电阻率，AM、BM、AN、BN为电极间距。
根据式(1)和(2)可求出M、N之间产生的电位差
由式(3)可得大地电阻率ρs的计算公式为
式中是一个只与电极的空间位置有关的物理量。
上式所求电阻率不是某一岩层的真电阻率，而是电场分布范围内，各种岩石电阻率综合影响的结果，称其为视电阻率。只有当电极排列位于某一种单一岩性的地层中时，才会得到该地层的真电阻率。
当MN<<AB时，我们认为其间的电场是均匀的，此时
式中，为测量电极间的距离，EMN为测量电极间的电场强度，jMN为MN处的电流密度，ρMN为MN所在介质的真电阻率，将上式带入(4)得
当地下为均匀介质时，jMN、ρMN用j0、ρ0表示，于是有
整理得
带回得
当地下空间存在渗流时，电流线被低阻体所吸引，使得地表MN处的实际电流密度减小，所以jMN小于j0，ρs小于ρMN。因此，我们通过平行排列渗流检测方法，通过地表视电阻率的变化，可以准确找到地下渗流的位置。
本实施例的工作过程：
根据任意形式的大地电阻率计算公式，采用垂直渗流布置的平行排列电极方式；沿垂直渗流方向平行布置两排电极，电极间距相同，电极间用电缆线连接，最后连接到采集仪器上；渗流上游侧为32个供电电极，下游侧为32个测量电极；采集第一层数据时，供电侧1、2号电极构成供电回路，测量电极1、2构成测量回路，随后供电电极与测量电极以步长2米向前移动，知道最后一个电极，完成第一层数据的采集；随后，采集第二层数据，供电侧1、3号电极构成供电回路，测量电极1、3构成测量回路，随后供电电极与测量电极以步长2米向前移动，直到最后一个电极，完成第二层数据的采集；接着增大电极间距，直到知道达到设计要求，最后根据采集到的剖面数据判断渗流位置；当有渗流发生时，电流密度被渗流吸引，视电阻率表现为低阻；当没有渗流发生时，地层可视为均一岩性的地层，视电阻率比较均匀。通过视电阻率的变化，从而找到渗流的位置。
Claims (3)
1.一种平行排列同步放大地下水流动的检测方法，由数个供电电极(E)、数个测量电极(F)、电缆线(C)和电法仪(D)组成，采用垂直渗流布置的平行排列电极方式，沿垂直渗流方向平行布置两排电极，渗流上游侧为供电电极，下游侧为测量电极，每相邻两个电极间距相同，电极间用电缆线连接，最后连接到采集仪器上。
2.根据权利要求1所述的一种平行排列同步放大地下水流动的检测方法，其特征在于：利用大地电阻率的测定方法，采用任意形式的电极排列测量大地电阻率时，在地表任意两点(A、B)供电，然后在任意两点(M、N)的电势UM、UN可用式(1)、(2)表示；
式中I为电流，ρ为地面电阻率，AM、BM、AN、BN为电极间距；
根据式(1)和(2)可求出M、N之间产生的电位差
由式(3)可得大地电阻率ρs的计算公式为
式中是一个只与电极的空间位置有关的物理量；
上式所求电阻率不是某一岩层的真电阻率，而是电场分布范围内，各种岩石电阻率综合影响的结果，称其为视电阻率；只有当电极排列位于某一种单一岩性的地层中时，才会得到该地层的真电阻率；
当MN<<AB时，我们认为其间的电场是均匀的，此时
式中，为测量电极间的距离，EMN为测量电极间的电场强度，jMN为MN处的电流密度，ρMN为MN所在介质的真电阻率，将上式带入(4)得
当地下为均匀介质时，jMN、ρMN用j0、ρ0表示，于是有
整理得
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当地下空间存在渗流时，电流线被低阻体所吸引，使得地表MN处的实际电流密度减小，所以jMN小于j0，ρs小于ρMN，因此，通过平行排列同步放大的检测方法，通过地表视电阻率的变化，可以准确找到地下渗流的位置。
3.根据权利要求1所述的一种平行排列同步放大地下水流动的检测方法，其特征在于：所述的供电电极(E)和测量电极(F)为不锈钢材质。
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