[发明专利]一种基于探地雷达-地震波振幅属性的水体污染检测方法

说明书

本发明涉及检测方法，具体是一种基于探地雷达‑地震波振幅属性的水体污染检测方法,从理论上证明了低导电性非水相液体对水的侵入是如何改变反射图样的；将此模型应用于探地雷达‑地震波振幅属性数据进行实际测试；研究表明了非水相液体的性质与相对介电常数或孔隙率之间的相关性，并根据所得结果提出了概念模型；使用了与探地雷达‑地震波振幅属性分析相关的不同技术；生成了一个概念模型，并提供了清晰的证据来证明所获取的数据的反射模式是如何随着非水相液体的入侵而突然改变的；反射模式与概念模型相比，随着不同物质的侵入，反射模式有相似的变化；确定了相对介电常数与深度和速度之间的趋势关系，验证所得结果。

技术领域

本发明涉及检测方法，具体是一种基于探地雷达-地震波振幅属性的水体 污染检测方法。

背景技术

水对人类生存至关重要。非水相液体(NAPL)是造成水污染的主要因素 之一。地球物理方法在确定含有污染水的区域和含水层方面发挥着重要作用。

理论建模是确定地球物理勘探可行性的工具。根据探地雷达-地震波振幅 属性，对含湿砂的非水相液体污染场地进行了理论建模。在模拟过程中，反 射率随水和非水相液体含量的变化而显著变化。模型中引入的湿沙和干沙产 生了两个主要现象：一是波型的改变；二是振幅的改变。研究结果表明，探 地雷达-地震波振幅属性分析可以有效地检测非水相液体中的水分含量。

非水相液体有两种类型：轻型，密度小于水，漂浮在水面之上；重型， 密度大于水，在地层中沿裂隙向下渗透，达到隔水层。非极性流体都是低介 电常数的。当非水相液体的生物降解产生有机酸，然后溶解地层中的矿物颗 粒，导致溶解固体含量增加时，可能会出现高电导率的轻型非水相液体羽流。 自由相非水相液体保持低电导率和低介电常数。探地雷达波场是极化的，如 果以端对模式(类似于地震学中的SV波)获得，则可以在平面上极化；如果 以宽边模式(类似于SH波)获得，则可以垂直于平面极化。取决于天线的设 计和极化，存在明显的角度依赖性辐射，这可能是探地雷达-地震波振幅属性 更具挑战性的方面之一，因为它还依赖于近场的电学特性。雷达振幅也会受 到其他一些因素的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于探地雷达-地震波振幅属性的水体污染 检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于探地雷达-地震波振幅属性的水体污染检测方法，包括如下步 骤：

步骤一，理论建模，通过激励和输出分别在模型中放置震源和输出点， 概述模型的几何结构，在模型中模拟具有粗糙表面的异质土壤、探地雷达天 线模型、模拟金属目标、以及岩石；

步骤二，物理模型建立，在理论研究中确认近似结果，提出关于探地雷 达数据反射模式的理论；

步骤三，驱动影响地下水探测的因素，包括含水量，对给定的材料进行 建模且计算轻型非水相液体的相对介电常数，并绘制这些值与深度和的关系， 分析介电常数随深度的变化趋势；

步骤四，反射模式与非水相液体异常的结合，采用独立分量分析对探地 雷达信号进行处理；通过对探地雷达-地震波振幅属性数据的反射模式进行三 分量分析，将ICA应用于探地雷达模拟数据中；

步骤五，每种材料单独反射，使用频率来识别反射模式的差异；

步骤六，反射与地震波振幅属性响应，使用500MHZ频率板发射天线，并 记录了三个阶段的数据。

作为本发明进一步的方案：理论模型建立是使用一个文件来定义模型参 数，模拟需要总共的模型来成像整个空间；在同一个模型中插入三种材料， 分别是水、沙和轻型非水相液体，并计算每个数据集的相对反射强度。