监测渠道堤防工程渗漏的方法与流程

本发明涉及渠道堤防工程重点部位及土石结合部位的渗漏监测，尤其是涉及监测渠道堤防工程渗漏的方法。

背景技术：

高密度电法、自然电位法等地球物理技术已在堤坝渗漏探测中得到了广泛应用。常规的做法都是“一次性”的，且是逐点、逐测线进行探测，在对整个区域分批次探测完成后才能进行数据分析，这种探测方式对于明显的、集中的渗漏异常可以取得较好的探测效果，但是对于渗流量较小、异常不集中的渗漏通常反映较差。同时由于自然电位法受地电背景的干扰较大，逐点观测会带来随机误差，对测试成果的分析带来很大困难。因此，如何同时获取整个区域在一定时间段内的地电场分布，对于渗漏通道的检测与监测十分重要，但目前还未见诸有关报道。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种监测渠道堤防工程渗漏的方法，实现在不同时间对被监测区域进行多次、多点并行的渗漏监测。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述监测渠道堤防工程渗漏的方法，包括下述步骤：

步骤1，供电电极布置：

步骤1.1，在堤坝被探测区域轴线上埋设布置多对所述供电电极a1、b1…ai、bi；所述a1、b1为第一对正、负电极，所述ai、bi为第i对正、负电极，i为大于0的自然数；供电电极埋设布置时，沿所述堤坝被探测区域轴线，按照a1、a2…ai、bi、bi-1…b1的顺序自被探测区域一外侧至相对的另一外侧间隔等距离并对称被探测区域中心布置；

步骤1.2，在堤坝被探测区域内，沿堤坝被探测区域轴线及平行于被探测区域轴线埋设布置多条测量测线，每条所述测量测线均由多个测量电极对mx,1、mx,2(nx,1)…mx,n(nx,n-1)、nx,n间隔等距离布置,n为大于0的自然数；

步骤1.3，选取一列垂直于被探测区域轴线布置一条测量侧线，该测量侧线由m1,k(n1,k-1)、m2,k(n2,k-1)、m3,k(n3,k-1)……mx,k(nx,k-1)测量电极对组成，其中m1,k(n1,k-1)和n2,k-1(m2,k)是一对测量电极，其它依次类推，k为大于2小于n的自然数；

步骤1.4，所述测量电极对的极距lm1n1=（1/30～1/50）la1b1,所述la1b1是第一对供电电极a1、b1之间的距离；

步骤2，为了提高数据采集效率和降低干扰，采用并行多通道同步数据采集器，将每个测量电极分别通过测量电缆与所述同步数据采集器连接，将每个供电电极通过供电电缆与电极控制器连接；当一对供电电极ai、bi供电时，所有测量电极同时测量相邻测量电极之间的电压给所述并行多通道同步数据采集，同时，并行多通道同步数据采集检测该供电电极ai、bi的供电电流，即可测得该深度下的二维电阻率图；供电电极对的选择由所述电极控制器通过设定的控制程序自动选择，分组测量；通过对不同极距的供电电极ai、bi进行供电测量，完成整个被探测区域不同深度的探测工作；其中：1≤i≤n;

步骤3，数据处理与分析：

视电阻率按下式计算：

(1)

式中：

：视电阻率；

k：装置系数，由公式（2）计算；

i：供电电极ai、bi供电时的极间电流值；

：测量电极、之间的电位差;

（2）

式中：

：电极、之间的距离；：电极、之间的距离；

：电极、之间的距离；：电极、之间的距离；

对于多个二维平面的视电阻率数据，将不同深度的二维平面数据按照深度进行组合，即得到整个被探测区域的三维视电阻率图。

步骤3中，对于明显的、集中的渗漏异常，从一次探测的三维数据体中直接分析出渗漏通道；对于渗流量较小、异常不集中的渗漏通道，进行“时移”监测，实现渗漏通道从无到有、从轻微到严重化的演变动态过程监测，进而提高渠道堤防工程渗漏探测的精度。

所述“时移”监测是指定时测量（比如1小时测量一次），即在一段时间内得到多次测量数据，将这些数据制成三维图，并把所述三维图按时间排序，得到演变过程图。

本发明优点在于可在某一时间点同时获取整个被探测区域的地电场分布情况，并可随时间的推移对同一被探测区域进行多次“时移”探测，实现渗漏通道从无到有、从轻微到严重化的演变动态过程监测，进而提高渠道堤防工程渗漏探测的精度。具体体现在以下方面：

1、采用并行多通道同步数据采集技术，保证采集到的数据是同一电场下的数据，大大小减少了人为因素和现场环境的干扰，探测精度明显提高；

2、本方法可在某一时间点同时获取被探测整个区域的地电场分布情况，相对于传统的逐点、逐侧探测模式，工作效率提高5倍以上；

3、得到的多个二维探测数据可以快速形成三维图像，成果直观、可靠；

4、通过在不同时间对被监测区域进行多次、多点并行的“时移”监测，可以实现渗漏通道从无到有、从轻微到严重化的演变动态过程监测，进而提前预警，争取更多的出险维修时间。

附图说明

图1是本发明所述供电电极、测量电极的布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1所示，本发明所述监测渠道堤防工程渗漏的方法，按照下述步骤进行：

步骤1，供电电极布置：

步骤1.1，在堤坝1的被探测区域轴线2上埋设布置多对供电电极a1、b1…ai、bi；a1、b1为第一对正、负电极，ai、bi为第i对正、负电极，i为大于0的自然数；供电电极埋设布置时，沿堤坝被探测区域轴线2，按照a1、a2…ai、bi、bi-1…b1的顺序自被探测区域一外侧至相对的另一外侧间隔等距离并对称被探测区域中心布置；

步骤1.2，在堤坝1被探测区域内，沿堤坝1被探测区域轴线2及平行于被探测区域轴线2埋设布置多条测量测线，每条测量测线均由多个测量电极对mx,1、mx,2(nx,1)…mx,n(nx,n-1)、nx,n间隔等距离布置,n为大于0的自然数；

步骤1.3，选取一列垂直于被探测区域轴线2布置一条测量侧线，该测量侧线由m1,k(n1,k-1)、m2,k(n2,k-1)、m3,k(n3,k-1)……mx,k(nx,k-1)测量电极对组成，其中m1,k(n1,k-1)和n2,k-1(m2,k)是一对测量电极，其它依次类推，k为大于2小于n的自然数；

步骤1.4，测量电极对的极距lm1n1=（1/30～1/50）la1b1,所述la1b1是第一对供电电极a1、b1之间的距离；

步骤2，为了提高数据采集效率和降低干扰，采用并行多通道同步数据采集器，将每个测量电极分别通过测量电缆与所述同步数据采集器连接，将每个供电电极通过供电电缆与电极控制器连接；当一对供电电极ai、bi供电时，所有测量电极同时测量相邻测量电极之间的电压给所述并行多通道同步数据采集，同时，并行多通道同步数据采集检测该供电电极ai、bi的供电电流，即可测得该深度下的二维电阻率图；供电电极对的选择由所述电极控制器通过设定的控制程序自动选择，分组测量；通过对不同极距的供电电极ai、bi进行供电测量，完成整个被探测区域不同深度的探测工作；

步骤3，数据处理与分析：

视电阻率按下式计算：

(1)

式中：

：视电阻率；

k：装置系数，由公式（2）计算；

i：供电电极ai、bi供电时的极间电流值；

：测量电极、之间的电位差;

（2）

式中：

：电极、之间的距离；：电极、之间的距离；

：电极、之间的距离；：电极、之间的距离；

对于多个二维平面的视电阻率数据，将不同深度的二维平面数据按照深度进行组合，即得到整个被探测区域的三维视电阻率图。

步骤3中，对于明显的、集中的渗漏异常，从一次探测的三维数据体中直接分析出渗漏通道；对于渗流量较小、异常不集中的渗漏通道，进行“时移”监测，实现渗漏通道从无到有、从轻微到严重化的演变动态过程监测，进而提高渠道堤防工程渗漏探测的精度。

“时移”监测是指定时测量（比如1小时测量一次），即在一段时间内得到多次测量数据，将这些数据制成三维图，并把所述三维图按时间排序，得到演变过程图。

本发明在硬件设计方面，为了提高数据采集效率和降低干扰，采用了并行多通道同步数据采集器。实际工作时，x×(n+1)（x为排数，n+1为每一排的电极数）个测量电极通过电缆与同步数据采集器连接,选一组垂直于被探测区域轴线2的测量电极作为一条测线，通过电缆连接到同步数据采集器。

供电电极通过电缆连接到电极控制器，当一对ai、bi供电电极供电时所有测量电极同时测量电压，同步数据采集器同时测量ai、bi供电电流，即可测得该深度下的二维电阻率图；供电点选择由电极控制器自动选择，分组测量，通过对不同距离的多对ai、bi供电电极进行供电测量，即可完成整个区域不同深度的探测工作。