城市地下供水管線滲漏探地雷達正演模擬與解釋方法應(yīng)用研究.pdf

1、供水管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，也是城市居民生活和經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。近年來，城市供水管線由于老化、腐蝕等問題，常常引起了管道破壞漏水。供水管線的漏水不僅浪費了大量的水資源，而且嚴重影響人們的正常生產(chǎn)和生活。探地雷達作為一種無損、高效、精確的地下介質(zhì)探測工具，在城市管線的病害探查中已經(jīng)被廣泛的采用。探地雷達的探測圖像雖然能夠很好的表達地下病害的特征，但是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)解釋只是基于反射特征的主觀判斷，更多的依靠于解釋人員的技術(shù)和經(jīng)驗

2、。
　　針對探地雷達在市政管線方面的研究不足，提高供水管線滲漏病害的識別率，本文對探地雷達的管線滲漏病害進行了一系列的研究，開展了以下研究工作:(1)采用Geo-Studio滲流模塊研究了供水管線的滲漏特點及滲漏區(qū)的分布規(guī)律;(2)利用Topp模型計算分析了滲漏區(qū)的電磁參數(shù);(3)結(jié)合滲漏區(qū)滲流規(guī)律和滲漏區(qū)電磁參數(shù)特征，采用GprMax探地雷達正演模擬開源程序編寫了模型參數(shù)，對系列的滲漏病害進行二維正演模擬，得到不同工況下的管線滲

3、漏病害雷達圖譜，總結(jié)了探地雷達圖像判識過程中滲漏區(qū)圖譜的典型特征;(4)借助分頻技術(shù)以及道積分技術(shù)對部分雷達病害數(shù)據(jù)做了進一步的屬性分析，凸顯了滲漏區(qū)信號，提高了探地雷達數(shù)據(jù)的識別率。(5)最后，通過現(xiàn)場試驗，驗證了正演模擬以及探地雷達屬性分析技術(shù)的有效性。
　　通過以上研究，得到了以下結(jié)論:
　　(1)當管道發(fā)生滲漏病害時，滲漏點周圍將會形成一定范圍的滲漏區(qū)域;滲漏區(qū)形態(tài)特征隨著時間推移范圍不斷增大，且表現(xiàn)為的圓狀形區(qū)域;

4、滲漏區(qū)的中部為飽和的土，邊緣部分屬于一系列帶狀分布的非飽和土區(qū)域;提出了不同的土壤特性、管線直徑、滲漏部位以及滲漏點的管線滲漏區(qū)的形態(tài)特征與含水量分布規(guī)律。
　　(2)當土質(zhì)為砂質(zhì)土壤時，土壤介電常數(shù)和電導率與土壤的含水量的分布具有較強的相關(guān)性，本文結(jié)合相關(guān)研究，采用了Topp模型提出了土壤含水量與介電常數(shù)呈三次函數(shù)關(guān)系，并且土壤的電導率與土壤的含水量具有指數(shù)相關(guān)性。
　　(3)從管線滲漏病害的正演模擬來看，探地雷達能夠有效

5、地反映地下管線的病害位置和泄漏程度;建立了管線滲漏病害的探地雷達標準電磁波反射模式。通過不同的模式識別，可以直觀的判斷管線的漏水位置，但對管線與滲漏區(qū)的刻畫仍存在不足，也不能有效評價滲漏區(qū)發(fā)育程度。
　　(4)道積分技術(shù)能夠可以提高數(shù)據(jù)的整體分辨率，凸顯出滲漏部位波阻抗的變化，能實現(xiàn)滲漏程度差異的評價;S變換的分頻技術(shù)消除了其它噪音的干擾，能刻畫不同頻帶對滲漏程度;綜合兩種屬性分析方法可以實現(xiàn)管線滲漏位置、大小程度綜合的刻畫和判斷