[发明专利]一种堤防内部渗漏通道的探测装置及方法

说明书

本发明提供一种堤防内部渗漏通道的探测装置及方法，包括两个供电电极、信号发送机、磁场测量仪，方法包括：将一个电极放置在堤防内侧的渗漏出水口位置，另一个电极先放置在堤防外侧距离堤防一定距离的水中，利用信号发送机产生激励电流，由供电电极输送到水中，形成电流回路；磁场测量仪测量水面上的异常磁场的分布，并通过数据反演得到渗漏入水口的位置；然后将堤防外侧的供电电极移至所述渗漏入水口处；再次利用磁场测量仪在堤防表面测量由堤防内部渗漏通道的水中电流产生的磁场分布，并通过数据反演得到渗漏通道的分布、走向。本发明的有益效果：能够在不破坏堤防和周围环境的情况下，快速、有效地定位漏水入口和堤防内部的渗漏通道。

技术领域

本发明涉及堤防隐患探测技术领域，尤其涉及一种堤防内部渗漏通道的探测装置及方法。

背景技术

堤防按其修筑的位置不同，可分为河堤、江堤、湖堤、海堤以及水库、蓄滞洪区低洼地区的围堤等。堤防有水的一侧称为外侧，另一侧称为内侧。管涌是堤防工程较为常见的险情，常使堤基、坝基岩土结构遭受破坏，强度降低，甚至形成空洞、沉陷，进而导致堤防变形、塌陷，甚至溃决，造成严重的洪水灾害。管涌在堤防内侧的渗出口较容易被发现，但是在堤防内部存在的渗漏通道的分布、走向和深度等却不易被探测。及时探查堤防质量状况，消除堤防内部存在的渗漏通道等隐患，是现代水利工程需要迫切解决的技术难题。

目前，堤防隐患探测方法大体可分为三类：人工探视、地质钻探和地球物理探测，其中前两类方法不能满足快速、准确或无损探测等要求，而第三类地球物理探测方法则具备这些优点。能够用于堤防隐患探测的地球物理探测方法包括探地雷达法、电阻率法、瞬变电磁法、三维地震法、激发极化法和流场法等。探地雷达可用于堤防隐患的探测，它是利用向地下发射电磁波的方法来探测堤防隐患，但地磁波的速度容易受到介质含水量的影响，对于含水量较高的堤防(例如南方湿润地区的堤防)，探测效果会大大降低；电阻率法常用于地下水的探测，该方法是通过接地电极将直流电供入地下，建立稳定的人工电流场，然后通过观测和研究电流场的分布规律来寻找地下水。对于接地条件差的堤防，电阻率法存在局限性；瞬变电磁法测量的是地下涡流产生的二次磁场，瞬变电磁法相对于上述电阻率法及其他电法而言，其优点在于测量无需接地，但瞬变电磁法的测量信号不能选频和滤波，压制干扰的措施较复杂，而且测量信号的电平很小，例如达到10^-7量级，测量难度高；激发极化法(MIP)相较于电阻率法的优点是受地形变化影响较小，该方法观测的是由激发极化效应产生的二次磁场，二次场的测量信号很小，一般只有几十皮特，且目前应用的激电参数较多，这些参数的选取与不同地质体和不同的仪器有关，因此应用激发极化法对堤防隐患进行探测时达不到简便、快速的要求；三维(3D)地震法已被证明可对地下水体流动通道进行刻画，然而，对于地形陡峭或植被高度覆盖的地区，采用3D地震法会大大增加探测的成本和难度；流场法可用于探测水中渗漏入水口的位置，该方法利用电极测量水中电位梯度的变化，并通过电位梯度的变化来反映水中电流场的变化，由于渗漏的存在，渗漏处的电流场会出现异常增大的现象，导致渗漏处的电位梯度也异常增大，据此可以找到漏水口的位置，但该方法不能用于探测堤防内部渗漏通道。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种堤防内部渗漏通道的探测装置及方法，通过人工向堤防内部施加电流，并测量堤防外侧水面和堤防表面磁场，根据磁场的分布、强度和方向等信息，识别堤防漏水入口的位置以及堤防内部渗漏通道的分布、走向和深度等信息。

本发明提供一种堤防内部渗漏通道的探测装置，包括两个供电电极、信号发送机、以及磁场测量仪，其中，所述两个供电电极分别放置在堤防内侧和堤防外侧，用于将激励电流输送至堤防内部渗漏通道的水中；所述信号发送机连接两个供电电极，用于产生一定频率和幅值的激励电流；所述磁场测量仪布置在堤防的各测点处，用于测量水中电流产生的三维磁场，以及所在测点的位置信息。

进一步地，所述两个供电电极可以是单个电极，也可以是由多个电极构成的电极系，所述电极采用导电性能良好的金属材料制成。