[发明专利]一种地下水曝气修复二维模型试验成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用高密度电阻率的成像方法，特别是涉及一种地下水曝气修复二维模型试验成像方法。

背景技术

地下水曝气技术（AirSparging，AS）被认为是去除饱和土壤和地下水中可挥发有机化合物的最有效方法之一。AS是与土壤气相抽提（SoilVapor Extraction，SVE）互补的一种技术，其目的是去除在水位以下的地下水中的挥发/半挥发性有机污染物。AS技术将新鲜空气注入地下水位以下饱和土中，通过气液固相间传质过程，污染物从土壤或地下水挥发到空气中，含有污染物的空气在浮力的作用下不断上升，到达地下水位以上的非饱和区域，在SVE系统真空抽提作用下，含污染物的空气被抽出地下，并在地表处理，从而达到场地修复的目的。同时，注入的空气还能为饱和土壤中的好氧生物提供足够的氧气，促进污染物的生物降解。近年来，国内许多学者和科研机构对地下水曝气技术进行了大量的理论研究和室内模型试验。然而在进行模型试验时，对于气流形态、气相饱和度和污染物浓度的监测往往不是很方便。对于气流形态的监测，有的学者采用将实验土样换成不同粒径的透明玻璃珠，然后使用照相机进行图像采集后进行分析。对于污染物浓度的监测则需要取大量的液体和气体样品进行定量分析，不但费时费力，而且需要较多的测试费用。

高密度电阻率成像法（ElectricalResistivityTomography，简称ERT）是在传统的电阻率法的基础上发展起来的一项新技术，主要是通过布置大量的电极测定介质的电阻率差异，以达到对介质进行勘察的地球物理方法。近年来，ERT技术在研究水文过程及确定水文地质参数方面已经取得了一定的成果。与其它方法相比，高密度电阻率成像法具有测量设备简单，操作方便，勘测过程中自动化程度高的优点。由于电阻率成像法在勘测中测点密度较高，得到的信息较丰富，该方法一经提出，就在很多领域得到了应用。目前，高密度电阻率成像法不仅可用于分析勘测体静态导电性在空间上的差异，获得介质物性状态在空间上的分布，还可通过对介质电阻率在时间上的变化特征进行分析，探讨介质中所发生的物理过程并确定相关的参数。由于该方法具有较强的实用性，因此在工程实践中得到了广泛应用。在国外，高密度电阻率成像法已经被广泛应用于地下水水文研究中，例如确定渗流区中优势流的路径、监测非饱和带水体的入渗过程、确定地下水的流动方向和速度、求解三维空间土壤含水量和圈定污染物的分布范围。在室内实验尺度上，样品精细结构勘查的要求和数据采集技术的提高以及反演方法的改进，都促进了高密度电阻率成像法的进一步发展，使其电极布置方式更为灵活，可以沿阵列式多方向甚至弧形方向收集和采集数据。目前，高密度电阻率成像法动态监测岩土体中水分入渗过程、岩土样内部微细结构描述、以及多孔介质中液相分布等多个方面测试研究中均有成功应用。

发明内容

技术问题：针对曝气法室内模型试验的需求，本发明提供一种地下水曝气修复二维模型试验过程地下水饱和带内气相运动规律、修复前后土体中污染物浓度分布的电阻率可视化成像方法，从而为曝气法室内模型试验提供一种更好的监测手段，更利于曝气修复机理试验研究。

技术方案：本发明中地下水曝气修复二维模型试验成像方法，包括如下步骤：

1）在曝气修复二维模型试验槽前面板上以正方形排列等间距布置测试电极，并将电极通过多芯电缆连接到电极转换装置，再将电极转换装置与电压电流测量装置相连接；

2）在曝气修复二维模型试验槽中按所需干密度分层填装土样后，注入污染物并对土体进行饱和处理，然后进行电阻率测试获得模型槽内土体的电阻率分布初始值，测试模式基于温纳四电极法，测试过程分排进行，同一排电极沿水平方向每四个相邻电极为一组，从左至右测试各组电极。当上一排电极测试完成后，对下一排电极按同样方法进行测试；

3）曝气修复试验开始后，利用电阻率测试系统每隔5-10min采用温纳四电极法测量一次电阻率分布，直至曝气修复工艺停止后，整个模型槽内土体的电阻率稳定为止；

4）在曝气修复二维模型试验槽土体所在的二维平面上，基于空间坐标将所有测点的电阻率进行线性插值，绘制出土体电阻率的等值线图，即实现对地下水曝气修复过程的可视化成像。

本发明方法的步骤2）和3）中采用高密度电法仪进行电阻率测试。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：