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肥東縣供水管網(wǎng)普查項目地質(zhì)雷達大規模應用現場(chǎng)紀實(shí)
2023-09-18 11:15:25    瀏覽次數:
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作者:苑宗方、李文華

1、工程概況
 
肥東縣,隸屬于安徽省合肥市,地處安徽省中部,總面積2181.6平方千米。截至2022年10月,肥東縣下轄13個(gè)鎮、6個(gè)鄉,另設有2個(gè)功能區。肥東有“吳楚要沖、包公故里”之譽(yù),境內有中國五大淡水湖之一的巢湖,古廬陽(yáng)八景之一的“四頂朝霞”,“北九華”之稱(chēng)的浮槎山。
 
近年來(lái),城市建設發(fā)展迅猛,地下給水管線(xiàn)敷設也越來(lái)越多,為了避免由于管線(xiàn)資料不全或與現狀不符等因素而造成挖斷或損壞給水管線(xiàn)的事故發(fā)生,采用科學(xué)的手段查清給水管線(xiàn)的敷設現狀,成為了城市給水行業(yè)管理者的當務(wù)之急。經(jīng)公開(kāi)招投標,保定金迪地下管線(xiàn)探測工程有限公司承擔了肥東縣供水管網(wǎng)普查項目。
 
普查范圍為肥東縣縣城及鄉鎮區域DN100及以上供水管網(wǎng),預計1000km。分支管線(xiàn)測至機關(guān)、單位、工廠(chǎng)、院校庭院、封閉小區內部的貿易結算水表(總表),若分支管線(xiàn)無(wú)總表,則探測至該院落的管線(xiàn)總閥門(mén),若沒(méi)有總閥門(mén)則探測至該區域臨街道路紅線(xiàn)或第一排建筑物。涉及的管材材質(zhì)包括球墨鑄鐵管、鋼管等金屬管材和水泥管、PE管、PVC管等非金屬管材。
 
肥東縣供水管網(wǎng)普查項目組于6月初進(jìn)入施工現場(chǎng),經(jīng)過(guò)三個(gè)多月奮力拼搏,在一年中最熱的月份,項目組克服種種困難,目前已基本完成外業(yè)工作,正在進(jìn)行甲方審圖工作。
 
2、測區概況及地球物理特征
 
2.1、測區概況

普查范圍為肥東縣縣城及鄉鎮區域,測區為東部低山丘陵區,北部丘陵崗丘區,中部波狀平原區,南部濱湖平原區,地形起伏較大,主要道路人流、車(chē)流量較大,給探測工作帶來(lái)不利的影響;地下給水管線(xiàn)敷設的管材多樣,有球墨鑄鐵、鋼、砼、PE等,地下管線(xiàn)與周?chē)橘|(zhì)存在明顯的地球物理差異,具備了采用物探方法確定地下管線(xiàn)空間位置的客觀(guān)條件。

測區內非金屬管線(xiàn)占比極高,其次為球墨鑄鐵、砼、鋼、PVC等。為保證工程探測質(zhì)量,圓滿(mǎn)完成項目工作,項目組決定開(kāi)設兩個(gè)雷達探測組。

2.2、測區地球物理特征

本區道路路面材料主要為瀝青或水泥,便道以水泥方磚為主,其下淺部土層主要為粘土,同時(shí)伴有大量建筑垃圾和碎石,地下介質(zhì)極不均勻。供水管線(xiàn)材質(zhì)主要為PE。部分路段路為球墨鑄鐵、砼、鋼、PVC管等,由電磁波反射原理可知,電磁波反射主要發(fā)生在介電常數存在差異的界面上。通常,空氣的介電常數為1,水為81,混凝土為5,土層大約為7~24,與周?chē)临|(zhì)間存在明顯的差異,為地質(zhì)雷達探測提供了理論依據。然而,由于部分道路鋪層層狀界面的反射及回填土中介質(zhì)不均勻導致目標管線(xiàn)反射信號被干擾,有效異常識別困難,從而影響地質(zhì)雷達的探測效果。

3、地質(zhì)雷達工作原理

地質(zhì)雷達是利用電磁波在地下介質(zhì)電磁性差異界面產(chǎn)生反射來(lái)確定地下目標體的一種探測技術(shù)。它利用發(fā)射天線(xiàn)向地下發(fā)射高頻寬頻短脈沖電磁波,電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí),遇到與周?chē)橘|(zhì)電磁性差異較大地下管線(xiàn)將產(chǎn)生反射,通過(guò)接收天線(xiàn)可接收來(lái)自地下介質(zhì)界面的反射波。來(lái)自地下界面的反射波其路徑、電磁場(chǎng)強度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電磁性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化,由此可根據反射波的旅行時(shí)間(雙程走時(shí))、幅度、波形及介質(zhì)電磁波速度等資料,推測地下管線(xiàn)的空間位置和埋深。(見(jiàn)圖3.1)已知管頂處反射波旅行時(shí)間、介質(zhì)電磁波速,則地下管線(xiàn)管頂埋深可由下式計算得到:
            d0=v·t0/2
式中: d0------地下管線(xiàn)管頂埋深;
            v ----為地下介質(zhì)電磁波速;
            t0----管頂處反射波旅行時(shí)間。
圖3.1   地質(zhì)雷達工作原理示意圖

4、儀器設備

4.1、設備簡(jiǎn)介
本次探查采用了意大利IDS公司生產(chǎn)的DetectorDUO管線(xiàn)雷達,天線(xiàn)為700MHz 和 250MHz 天線(xiàn)組成的一體式天線(xiàn)陣。該天線(xiàn)的使用,可同時(shí)獲取兩種不同頻率的采集數據,以便了解地下不同深度的管線(xiàn)埋設狀況,既提高了管線(xiàn)探測精度,同時(shí)提高了雷達探測的工作效率。           
  
4.2、主要采集參數
 掃描速度: 850掃/秒
 脈沖重復頻率:400KHz 
 250MHz+700MHz 組合天線(xiàn)
 時(shí)窗: 9999 nsec
 采樣點(diǎn)數: 128-8192
 疊加數: 1-32768
 分辨率: 5psec
 信噪比〉160dB
 工作溫度: -10~50℃
 A/D轉換 : 16bit   

5、雷達工作場(chǎng)景及部分成果



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